(57)【要約】【課題】軽量化及び低廉化を図ることができる検出装置等を提供する。【解決手段】車両１のステアリングホイール１１の転舵に応じて移動するラック軸１２０に対して、車輪２に固定されたナックルアーム３に連結されたタイロッド１１０を回転可能に連結すると共に、球状の球状部と棒状のシャフトとを有するボールスタッドと、球状部を収容してボールスタッドを回転可能に支持するソケットと、を備え、ボールスタッド及びソケットの一方の部材に磁石が設けられ、ボールスタッド及びソケットの他方の部材に磁石から発生される磁界に基づいて磁石の角度を検出する磁気センサが設けられているボールジョイント３００と、ボールジョイント３００の磁気センサからの出力値を用いてステアリングホイール１１の転舵角を演算する制御装置２００と、を備える。【選択図】図１
2019084839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールの転舵に応じて移動するラック軸に対して、車輪に固定されたナックルアームに連結されたタイロッドを回転可能に連結すると共に、球状の球状部と棒状のシャフトとを有する回転部材と、前記球状部を収容して前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材及び前記支持部材の一方の部材に磁石が設けられ、前記回転部材及び前記支持部材の他方の部材に前記磁石から発生される磁界に基づいて前記磁石の角度を検出するセンサが設けられているボールジョイントと、
前記ボールジョイントの前記センサからの出力値を用いて前記ステアリングホイールの転舵角を演算する転舵角演算部と、
を備える検出装置。
【請求項２】
前記磁石は、前記回転部材の前記球状部における前記シャフトが設けられていない部位に設けられ、
前記センサは、前記支持部材における前記磁石と対向する部位に設けられている
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記回転部材の前記球状部における前記シャフトが設けられている側とは反対側の端部に設けられ、
前記センサは、有底円筒状の前記支持部材における底部に設けられている
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記ボールジョイントの前記センサからの出力値を用いて前記ナックルアームに固定された懸架装置のストローク量を演算するストローク演算部を備える
請求項１に記載の検出装置。
【請求項５】
前記センサは、３次元の磁束密度を検出可能であり、
前記転舵角演算部は、前記センサが検出した３次元のうちの一の２次元の磁束密度を用いて前記転舵角を演算し、
前記ストローク演算部は、前記センサが検出した３次元のうちの他の２次元の磁束密度を用いて前記ストローク量を演算する
請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記ストローク演算部は、前記車両の左右それぞれに配置された懸架装置のストローク量を演算し、
前記ストローク演算部が演算した、左側の懸架装置のストローク量と、右側の懸架装置のストローク量と、を用いて前記車両のロール角を演算するロール角演算部をさらに備える
請求項４又は５に記載の検出装置。
【請求項７】
球状の球状部と、棒状のシャフトとを有する回転部材と、
前記球状部を収容すると共に前記シャフトを突出させた状態で前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、
を備え、
前記回転部材及び前記支持部材の一方の部材には、磁石が設けられていると共に、前記回転部材及び前記支持部材の他方の部材には、前記磁石から発生される磁界に基づいて前記磁石の角度を検出するセンサが設けられている
ボールジョイント。
【請求項８】
前記磁石は、前記回転部材の前記球状部における前記シャフトが設けられていない部位に設けられ、
前記センサは、前記支持部材における前記磁石と対向する部位に設けられている
請求項７に記載のボールジョイント。
【請求項９】
前記磁石は、前記回転部材の前記球状部における前記シャフトが設けられている側とは反対側の端部に設けられ、
前記センサは、有底円筒状の前記支持部材における底部に設けられている
請求項８に記載のボールジョイント。
【請求項１０】
前記センサは、３次元の磁束密度を検出可能である
請求項７から９のいずれか１項に記載のボールジョイント。
【請求項１１】
ステアリングホイールの転舵に応じて移動するラック軸と、
車輪に固定されたナックルアームに連結されたタイロッドと、
前記ラック軸に対して前記タイロッドを回転可能に連結するボールジョイントと、
を備え、
前記ボールジョイントは、
球状の球状部と、棒状のシャフトとを有する回転部材と、
前記球状部を収容すると共に前記シャフトを突出させた状態で前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、
を有し、
前記回転部材及び前記支持部材の一方の部材には、磁石が設けられていると共に、前記回転部材及び前記支持部材の他方の部材には、前記磁石から発生される磁界に基づいて前記磁石の角度を検出するセンサが設けられている
ステアリングギヤボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置、ボールジョイント、ステアリングギヤボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両に搭載される検出装置が種々提案されている。
例えば、特許文献１に記載の車両用ステアリングセンサは、以下のように構成されている。すなわち、ステアリングホイールと一体的に回転する第１の回転体の回転に基づき回転量と回転方向を示す信号を出力する第１，第２のフォトインタラプタと、ステアリングホイールの１回転中での回転位置を示す信号を出力する第３のフォトインタラプタとを有する。この第１の回転体には、回転位置を示すための４個の位置信号用切欠部と４個の位置信号用凸部とが非等間隔で形成されている。また、この車両用ステアリングセンサは、ステアリングホイールが１回転されるごとに間欠ギヤ及びギヤ部を介して間欠的に回転し、これに伴い可変抵抗器を回転操作する第２の回転体を有している。この可変抵抗器は、ステアリングホイールの回転回数（何回転目かの回数）を示す信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両の軽量化及び低廉化を図るためには、検出装置は軽量及び低廉であることが望ましい。
本発明は、軽量化及び低廉化を図ることができる検出装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的のもと完成させた本発明は、車両のステアリングホイールの転舵に応じて移動するラック軸に対して、車輪に固定されたナックルアームに連結されたタイロッドを回転可能に連結すると共に、球状の球状部と棒状のシャフトとを有する回転部材と、前記球状部を収容して前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材及び前記支持部材の一方の部材に磁石が設けられ、前記回転部材及び前記支持部材の他方の部材に前記磁石から発生される磁界に基づいて前記磁石の角度を検出するセンサが設けられているボールジョイントと、前記ボールジョイントの前記センサからの出力値を用いて前記ステアリングホイールの転舵角を演算する転舵角演算部と、を備える検出装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、軽量化及び低廉化を図ることができる検出装置等提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両の一部の斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るボールジョイントの軸方向の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、ラック軸、タイロッド及びナックルアームの位置関係について説明する図である。
【図６】傾斜角とラック軸のストローク量との相関を示す制御マップの概略図である。
【図７】（ａ）は、車輪が平坦な道を走行している場合の状態図である。（ｂ）は、車輪がパンプ（道路の隆起部）に乗った場合の状態図である。
【図８】第２の実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態に係るボールジョイントの軸方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る車両１の概略構成を示す図である。図１は、車両１を前方から見た図である。
図２は、第１の実施形態に係る車両１の一部の斜視図である。
車両１は、車輪２と、車輪２に固定されたナックルアーム３と、一方の端部が車両本体（不図示）に連結され、他方の端部がナックルアーム３に連結されると共に、路面からの衝撃や振動を吸収する懸架装置４とを備えている。車輪２、ナックルアーム３及び懸架装置４は、左右それぞれに設けられている。
また、車両１は、ナックルアーム３を介して車輪２を転動させることにより進行方向を任意に変えるかじ取り装置である電動パワーステアリング装置１０（以下、単に「ステアリング装置１０」と称する場合もある。）を備えている。
【０００９】
（ステアリング装置）
ステアリング装置１０は、進行方向を変えるために運転者が操作する車輪（ホイール）状のステアリングホイール（ハンドル）１１と、ステアリングホイール１１に一体的に設けられたステアリングシャフト１２とを備えている。
また、ステアリング装置１０は、ステアリングシャフト１２と自在継手１３ａを介して連結された上部連結シャフト１３と、この上部連結シャフト１３と自在継手１３ｂを介して連結された下部連結シャフト１４とを備えている。下部連結シャフト１４は、ステアリングホイール１１の回転に連動して回転する。
【００１０】
また、ステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１側が下部連結シャフト１４に連結されると共に、車輪２側がナックルアーム３に連結されたステアリングギヤボックス１００と、ステアリング装置１０の作動を制御する制御装置２００とを有している。
制御装置２００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等からなる算術論理演算回路である
【００１１】
（ステアリングギヤボックス）
ステアリングギヤボックス１００は、ナックルアーム３に連結されたタイロッド１１０と、ステアリングホイール１１が転舵されることにより移動するラック軸１２０とを備えている。また、ステアリングギヤボックス１００は、タイロッド１１０とラック軸１２０とを連結するボールジョイント３００と、ボールジョイント３００の周囲を覆うブーツ１３０とを備えている。タイロッド１１０、ボールジョイント３００及びブーツ１３０は、左右それぞれに設けられている。左右それぞれに設けられたタイロッド１１０、ボールジョイント３００及びブーツ１３０は、左右対称形状であるので、以下では、左側に設けられた物を例にして説明する。
【００１２】
タイロッド１１０のナックルアーム３側の端部は、ボールジョイントを介してナックルアーム３に連結されている。以下、タイロッド１１０とナックルアーム３とを連結するボールジョイントを、ボールジョイント３００と区別するために「連結部５」と称する場合がある。なお、ボールジョイント３００については後で詳述する。
【００１３】
また、ステアリングギヤボックス１００は、ラック軸１２０に形成されたラック歯１２１とともにラック・ピニオン機構を構成するピニオン１４１が形成されたピニオンシャフト１４０を備えている。ピニオン１４１は、ピニオンシャフト１４０の下端部に形成されている。ピニオンシャフト１４０は、ラック軸１２０に対して、回転することにより左右の車輪２を転動させる駆動力（ラック軸力）を加える。
【００１４】
また、ステアリングギヤボックス１００は、運転者のステアリングホイール１１の操舵に対してアシスト力（補助力）を付与する電動モータ１５０と、電動モータ１５０の駆動力を減速してピニオンシャフト１４０に伝達する減速機構１６０とを有している。電動モータ１５０は、３相ブラシレスモータであることを例示することができる。電動モータ１５０は、制御装置２００により作動が制御される。減速機構１６０は、ピニオンシャフト１４０に固定されたウォームホイール１６１と、ウォーム１６２とを有する。
【００１５】
また、ステアリングギヤボックス１００は、ラック軸１２０におけるラック歯１２１が形成された部位、ピニオンシャフト１４０、減速機構１６０等を収容するハウジング１７０を備えている。ラック軸１２０における左右両端部はそれぞれハウジング１７０から突出している。
【００１６】
（ボールジョイント）
図３は、第１の実施形態に係るボールジョイント３００の軸方向の断面図である。
ボールジョイント３００は、球状の球状部３１１と棒状のシャフト３１２とを有するボールスタッド３１０と、ボールスタッド３１０の球状部３１１を回転可能に支持するソケット３２０とを備えている。ボールスタッド３１０及びソケット３２０は、金属製の部材である。
【００１７】
ボールスタッド３１０は、球状部３１１の中心がシャフト３１２の中心軸線上に位置する。
球状部３１１における、シャフト３１２が設けられている部位以外の大部分は、ソケット３２０内に収容され、シャフト３１２はソケット３２０から突出している。そして、球状部３１１における、シャフト３１２が設けられている部位とは反対側の部位には、磁石３１３が設けられている。磁石３１３は、球状部３１１に嵌合又は接着されていることを例示することができる。また、球状部３１１と磁石３１３とを一体的に成形しても良い。
【００１８】
シャフト３１２の先端部には、雄ねじ３１５が形成されている。雄ねじ３１５には、ロックナット３１６が締め付けられている。ボールスタッド３１０は、シャフト３１２の先端部に形成された雄ねじ３１５がタイロッド１１０の軸心上に形成された雌ねじに締め付けられることで、タイロッド１１０に同軸的に連結されている。そして、ボールスタッド３１０とタイロッド１１０とはロックナット３１６によって互いに固定されている。
【００１９】
ソケット３２０は、ボールスタッド３１０を支持する支持部３３０と、ラック軸１２０の端部に連結するための連結部３４０とを備えている。
支持部３３０は、略有底円筒状であり、底部３３１と円筒状部３３２を有している。底部３３１に連結部３４０が接合されている。円筒状部３３２内に、ボールスタッド３１０の球状部３１１を収容し、底部３３１とは反対側の開口部からはボールスタッド３１０のシャフト３１２を突出させている。円筒状部３３２の開口部は、内側に向かって湾曲しており、円筒状部３３２の中間部分と比較して内径が小さくなるように形成されている。これにより、円筒状部３３２は、ボールスタッド３１０の球状部３１１が開口部から抜けるのを抑制する。
連結部３４０の先端部には、雄ねじ３４１が形成されている。ソケット３２０は、連結部３４０の先端部に形成された雄ねじ３４１がラック軸１２０の軸心上に形成された雌ねじに締め付けられることで、ラック軸１２０に連結されている。
【００２０】
そして、ソケット３２０は、３次元空間の角度を検出する磁気センサ３５０を有している。磁気センサ３５０は、ボールスタッド３１０の球状部３１１に設けられた磁石３１３と対向するように、支持部３３０の底部３３１に装着されている。磁気センサ３５０は、例えば接着やねじ止めされることにより支持部３３０の底部３３１に固定されていることを例示することができる。
【００２１】
（磁気センサ）
磁気センサ３５０は、ホールＩＣと集磁プレートとを有し、磁石３１３から発生される磁界に基づいて磁石３１３の角度を検出するセンサである。磁気センサ３５０は、３次元の磁束密度である、Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚを検出すると共に、磁束密度Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚに応じた電圧Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚを出力する。磁気センサ３５０としては、例えばメレキシス社のＭＬＸ９０３３３であることを例示することができる。本実施の形態においては、車両１の前後方向がＸ方向、車両１の上下方向がＹ方向、ラック軸１２０のストローク方向（左右方向）がＺ方向となるように設定されている。
【００２２】
図４は、第１の実施形態に係る制御装置２００の概略構成を示すブロック図である。
磁気センサ３５０の出力電圧Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚは、制御装置２００に入力される。
制御装置２００は、ステアリングホイール１１の転舵角θを演算する転舵角演算部２１０と、懸架装置４のストローク量Ｓを演算するストローク演算部２２０とを備えている。また、制御装置２００は、転舵角演算部２１０が演算した転舵角度θやストローク演算部２２０が演算したストローク量Ｓを用いて電動モータ１５０の作動を制御するモータ制御部２３０を備えている。
【００２３】
転舵角演算部２１０は、ボールジョイント３００のソケット３２０に対するボールスタッド３１０の角度、ひいてはラック軸１２０に対するタイロッド１１０の角度変化に応じて変化する磁束密度Ｂｘ、Ｂｚに応じて出力される出力電圧Ｖｘ、Ｖｚに基づいて転舵角θを演算する。演算手法については後で詳述する。
【００２４】
ストローク演算部２２０は、ボールジョイント３００のソケット３２０に対するボールスタッド３１０の角度、ひいてはラック軸１２０に対するタイロッド１１０の角度変化に応じて変化する磁束密度Ｂｙ、Ｂｚに応じて出力される出力電圧Ｖｙ、Ｖｚに基づいて懸架装置４のストローク量Ｓを演算する。ストローク演算部２２０は、左側のボールジョイント３００の磁気センサ３５０から出力された出力電圧Ｖｙ、Ｖｚに基づいて左側の懸架装置４のストローク量Ｓｌを演算する。また、ストローク演算部２２０は、右側のボールジョイント３００の磁気センサ３５０から出力された出力電圧Ｖｙ、Ｖｚに基づいて右側の懸架装置４のストローク量Ｓｒを演算する。ストローク量Ｓｌを演算する手法も、ストローク量Ｓｒを演算する手法も同一であるので、以下では、まとめて、ストローク量Ｓを演算する手法として詳述する。
【００２５】
モータ制御部２３０は、電動モータ１５０に供給する電流を制御することにより電動モータ１５０の駆動を制御する。モータ制御部２３０は、電動モータ１５０に供給する目標電流を決定するにあたって、転舵角演算部２１０が演算した転舵角度θを用いることを例示することができる。例えば、モータ制御部２３０は、転舵角度θが大きいほど目標電流を大きくする。また、モータ制御部２３０は、電動モータ１５０に供給する目標電流を決定するにあたって、ストローク演算部２２０が演算したストローク量Ｓを用いることを例示することができる。例えば、モータ制御部２３０は、ストローク量Ｓが大きいほど目標電流を大きくする。
【００２６】
（転舵角演算）
図５（ａ）、図５（ｂ）は、ラック軸１２０、タイロッド１１０及びナックルアーム３の位置関係について説明する図である。
図５（ａ）、図５（ｂ）は、左側の車輪２の周辺を、車両１の上方から見た拡大図である。図５（ａ）は、車輪２を転動させていない状態（転動角θ＝０）を示している。つまり、図５（ａ）は、車両１の進行方向を変えず、直進するときの状態を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から、ラック軸１２０を矢印Ａ方向（左方向）に移動させ車輪２を右方向に転動させた状態を示している。つまり、図５（ｂ）は、車両１の進行方向を右方向に変えるときの状態を示している。
【００２７】
図５（ａ）に示すように、車輪２を転動させていない状態では、ラック軸１２０とタイロッド１１０とは、ボールジョイント３００を介し略直線上に位置する。またタイロッド１１０とナックルアーム３とは、連結部５の中心軸とキングピン軸８とを結んだ線と、タイロッド１１０とが略直交する状態で連結されている。
【００２８】
これに対して図５（ｂ）に示すように、車輪２を転動させた状態では、これらの位置関係が変化している。
すなわち、ラック軸１２０とタイロッド１１０とは、直線上に位置しなくなり、タイロッド１１０は、ラック軸１２０の軸心に対して傾き、矢印Ｂ方向に移動する。例えば、ラック軸１２０を矢印Ａ方向（左方向）に移動させることにより、タイロッド１１０は、ボールジョイント３００のボールスタッド３１０の球状部３１１を中心として回転し、矢印Ｂ方向に移動する。
【００２９】
さらに、タイロッド１１０とナックルアーム３とは、連結部５の位置において直交する状態とはならなくなる。この場合、タイロッド１１０が矢印Ｂ方向に移動することで、タイロッド１１０とナックルアーム３との連結部５が同様に矢印Ｂ方向に押圧される。これにより、ナックルアーム３は、キングピン軸８を中心に矢印Ｃ方向に回転し、車輪２がキングピン軸８を中心に転動する。
【００３０】
このように、ラック軸１２０が移動することで、タイロッド１１０がラック軸１２０に対して斜め方向に移動し、タイロッド１１０が移動することで車輪２が転動する。それゆえ、ラック軸１２０のストローク量Ｌと、タイロッド１１０のＸ方向に対する傾斜角αとは相関関係がある。
【００３１】
転舵角演算部２１０は、ラック軸１２０のストローク量Ｌと傾斜角αとの間には相関関係があることに鑑み、磁気センサ３５０からの出力電圧Ｖｘ、Ｖｚに基づいて傾斜角αを把握すると共に、傾斜角αを用いてラック軸１２０のストローク量Ｌを演算する。そして、転舵角演算部２１０は、ラック軸１２０のストローク量とステアリングホイール１１の転舵角θとは相関関係があることに鑑み、算出したラック軸１２０のストローク量Ｌを用いて転舵角θを演算する。
【００３２】
より具体的には、先ず、転舵角演算部２１０は、磁気センサ３５０から取得した出力電圧Ｖｘ、Ｖｚと、以下の式（１）を用いて傾斜角αを演算する。
α＝ＡＴＡＮ（ｋｚ×Ｖｚ／Ｖｘ）・・・（１）
ここで、ｋｚは、予め定められた係数である。
【００３３】
図６は、傾斜角αとラック軸１２０のストローク量Ｌとの相関を示す制御マップの概略図である。図６に示した制御マップは、経験則に基づいて予め作成され、ＲＯＭに記憶されている。
転舵角演算部２１０は、算出した傾斜角αと、図６に例示した制御マップとを用いてラック軸１２０のストローク量Ｌを算出する。転舵角演算部２１０は、傾斜角αとラック軸１２０のストローク量Ｌとの相関を示す数式を予め作成し、この数式に算出した傾斜角αを代入することで求めてもよい。
【００３４】
そして、転舵角演算部２１０は、算出したラック軸１２０のストローク量Ｌを用いて転舵角θを演算する。転舵角演算部２１０は、例えば、ラック軸１２０のストローク量Ｌと転舵角θとの相関を示す数式を予め作成し、この数式にラック軸１２０のストローク量Ｌを代入することで転舵角θを求めてもよい。
【００３５】
また、傾斜角αと転舵角θとの相関を示す制御マップを、経験則に基づいて予め作成して、ＲＯＭに記憶しておき、転舵角演算部２１０は、算出した傾斜角αと、傾斜角αと転舵角度θとの相関を示す制御マップとを用いて転舵角度θを算出しても良い。
【００３６】
（ストローク演算）
図７（ａ）は、車輪２が平坦な道を走行している場合の状態図である。図７（ｂ）は、車輪２がパンプ（道路の隆起部）に乗った場合の状態図である。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、車輪２がパンプ（道路の隆起部）に乗ったときや、道路の溝や窪みに入ったときには、車輪２が平坦な道を走行しているときよりも、車輪２が矢印Ｄ方向に移動する。これにより、タイロッド１１０がボールジョイント３００のボールスタッド３１０の球状部３１１を中心として、矢印Ｅ方向に回転する。つまり、ＹＺ平面で見た場合に、タイロッド１１０がラック軸１２０に対して回転する。その結果、例えば、ＹＺ平面で見た場合のタイロッド１１０のＹ軸に対する傾斜角βが変化する。例えば、車輪２が道路のパンプ等の凸部に乗った場合には、懸架装置４が縮み、タイロッド１１０とＹ軸とのなす角である角度βが小さくなる。一方、車輪２が道路の溝や窪み等の凹部に入った場合には、懸架装置４が伸び、角度βが大きくなる。
【００３７】
このように、車輪２が道路の凹凸を走行することで、懸架装置４が伸縮してタイロッド１１０が上下動する。それゆえ、懸架装置４のストローク量Ｓとタイロッド１１０の上下動とは相関関係がある。
【００３８】
ストローク演算部２２０は、タイロッド１１０の上下動と懸架装置４のストローク量Ｓとの間には相関関係があることに鑑み、磁気センサ３５０からの出力電圧Ｖｙ、Ｖｚに基づいてタイロッド１１０とＹ軸とのなす角である傾斜角βを把握すると共に、傾斜角βに基づいて懸架装置４のストローク量Ｓを演算する。
【００３９】
より具体的には、先ず、ストローク演算部２２０は、磁気センサ３５０から取得した出力電圧Ｖｙ、Ｖｚと、以下の式（２）を用いて傾斜角βを演算する。
β＝ＡＴＡＮ（ｋｚ×Ｖｚ／Ｖｙ）・・・（２）
ここで、ｋｚは、予め定められた係数である。
【００４０】
そして、ストローク演算部２２０は、算出した傾斜角βを用いて懸架装置４のストローク量Ｓを演算する。ストローク演算部２２０は、例えば、傾斜角βとストローク量Ｓとの相関を示す数式を予め作成し、この数式に傾斜角βを代入することでストローク量Ｓを演算する。また、傾斜角βとストローク量Ｓとの相関を示す制御マップを、経験則に基づいて予め作成してＲＯＭに記憶しておき、ストローク演算部２２０は、算出した傾斜角βと、傾斜角βとストローク量Ｓとの相関を示す制御マップとを用いてストローク量Ｓを算出しても良い。
【００４１】
以上のように構成された、ボールジョイント３００と、制御装置２００とは、ステアリングホイール１１の転舵角θを検出する検出装置の一例を構成する。すなわち、検出装置は、磁石３１３と磁気センサ３５０とを有するボールジョイント３００と、ボールジョイント３００の磁気センサ３５０からの出力値の一例としての出力電圧Ｖｘ、Ｖｚを用いてステアリングホイール１１の転舵角θを演算する転舵角演算部２１０を有する制御装置２００とを備える。ボールジョイント３００は、車両１のステアリングホイール１１の転舵に応じて移動するラック軸１２０に対して、車輪２に固定されたナックルアーム３に連結されたタイロッド１１０を回転可能に連結すると共に、球状の球状部３１１と棒状のシャフト３１２とを有する回転部材の一例としてのボールスタッド３１０と、球状部３１１を収容してボールスタッド３１０を回転可能に支持する支持部材の一例としてのソケット３２０とを備える。また、ボールジョイント３００は、ボールスタッド３１０及びソケット３２０の一方の部材であるボールスタッド３１０に磁石３１３が設けられ、ボールスタッド３１０及びソケット３２０の他方の部材であるソケット３２０に磁石３１３から発生される磁界に基づいて磁石３１３の角度を検出する磁気センサ３５０が設けられている。
【００４２】
以上のように構成された検出装置によれば、ステアリングギヤボックス１００を構成するボールジョイント３００に設けた磁気センサ３５０からの検出値を用いて転舵角θを検出するので軽量化及び低廉化を図ることが可能となる。すなわち、例えば、特許文献１に記載のセンサのように、ステアリングホイールに連結される回転軸に設けられるギヤと、センサにより直接的に検出対象となる回転軸に設けられるギヤとのギヤ結合を利用している構成よりも、ギヤを必要としない分、軽量及び低廉にすることができる。また、ギヤ結合しているギヤが摩耗すると検出精度が悪くなったり、耐久性が悪くなったりするが、磁気センサ３５０は非接触で検出するので、ギヤ結合にて検出する構成と比べて、検出精度、耐久性が向上する。
【００４３】
また、制御装置２００は、ボールジョイント３００の磁気センサ３５０からの出力値の一例としての出力電圧Ｖｙ、Ｖｚを用いてナックルアーム３に固定された懸架装置４のストローク量Ｓを演算するストローク演算部２２０を備える。これにより、ボールジョイント３００と、制御装置２００とは、懸架装置４のストローク量Ｓを検出する検出装置の一例としても機能する。それゆえ、ステアリングホイール１１の転舵角θを検出する装置とは別に懸架装置４のストローク量Ｓを検出する装置を備える構成よりも、軽量化及び低廉化を図ることができる。
【００４４】
すなわち、磁気センサ３５０は、３次元の磁束密度（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）を検出可能であり、転舵角演算部２１０は、磁気センサ３５０が検出した３次元のうちの一の２次元の磁束密度（Ｂｘ、Ｂｚ）を用いて転舵角θを演算し、ストローク演算部２２０は、磁気センサ３５０が検出した３次元のうちの他の２次元の磁束密度（Ｂｙ、Ｂｚ）を用いてストローク量Ｓを演算する。このように、磁気センサ３５０が、３次元の磁束密度（Ｂｘ、Ｂｙ、Ｂｚ）を検出可能であることで、１つの磁気センサ３５０にて、ステアリングホイール１１の転舵角θと、懸架装置４のストローク量Ｓとの検出を実現する。これにより、車両１全体でのセンサの数を削減することができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態においては、３次元の磁束密度を検出する磁気センサ３５０であるが、特にかかる態様に限定されない。
磁気センサ３５０は、Ｘ方向（前後方向）の磁束密度Ｂｘと、Ｚ方向（左右方向）の磁束密度Ｂｚとの２次元の磁束密度を検出するセンサであっても良い。転舵角演算部２１０は、磁気センサ３５０から取得した、磁束密度Ｂｘ、Ｂｚに応じた出力電圧Ｖｘ、Ｖｚを用いて、上述したようにして、転舵角θを演算することができる。
【００４６】
また、磁気センサ３５０は、Ｙ方向（上下方向）の磁束密度Ｂｙと、Ｚ方向（左右方向）の磁束密度Ｂｚとの２次元の磁束密度を検出するセンサであっても良い。ストローク演算部２２０は、磁気センサ３５０から取得した、磁束密度Ｂｙ、Ｂｚに応じた出力電圧Ｖｙ、Ｖｚを用いて、上述したようにして、懸架装置４のストローク量Ｓを演算することができる。
【００４７】
また、上述した実施形態においては、ボールジョイント３００のボールスタッド３１０の球状部３１１に磁石３１３を設け、ボールジョイント３００のソケット３２０の支持部３３０の底部３３１に磁気センサ３５０を設けているが、特にかかる態様に限定されない。磁気センサ３５０が磁石３１３と対向するように配置されるのであれば、逆に、ソケット３２０の支持部３３０の底部３３１に磁石３１３を設け、ボールスタッド３１０の球状部３１１に磁気センサ３５０を設けても良い。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
図８は、第２の実施形態に係る制御装置４００の概略構成を示すブロック図である。
第２の実施形態に係る車両においては、第１の実施形態に係る車両１に対して、制御装置２００に相当する構成が異なる。以下、第１の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態と同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
第２の実施形態に係る制御装置４００は、転舵角演算部２１０と、ストローク演算部２２０と、ストローク演算部２２０が演算したストローク量Ｓを用いて車両１のロール角γを演算するロール角演算部４４０を備えている。また、制御装置４００は、ロール角演算部４４０が演算したロール角γを用いて電動モータ１５０の作動を制御するモータ制御部４３０を備えている。
【００５０】
ロール角演算部４４０は、ストローク演算部２２０が演算した、左側の懸架装置４のストローク量Ｓｌと、右側の懸架装置４のストローク量Ｓｒとを用いて車両１のロール角γを演算する。
ロール角演算部４４０は、ストローク量Ｓｌとストローク量Ｓｒとの偏差ΔＳと車両１のロール角γとの間には相関関係があることに鑑み、ストローク演算部２２０から取得したストローク量Ｓｌ、Ｓｒを用いてロール角γを演算する。ロール角演算部４４０は、例えば、偏差ΔＳとロール角γとの相関を示す数式を予め作成し、この数式に偏差ΔＳを代入することでロール角γを演算する。また、偏差ΔＳとロール角γとの相関を示す制御マップを、経験則に基づいて予め作成してＲＯＭに記憶しておき、ロール角演算部４４０は、算出した偏差ΔＳと、偏差ΔＳとロール角γとの相関を示す制御マップとを用いてロール角γを算出しても良い。
【００５１】
モータ制御部４３０は、電動モータ１５０に供給する目標電流を決定するにあたって、ロール角演算部４４０が演算したロール角γを用いることを例示することができる。例えば、モータ制御部４３０は、ロール角γを用いて車両１の旋回方向を把握することができる。そして、モータ制御部４３０は、旋回方向と転舵角演算部２１０が演算した転舵角θとを用いてステアリングホイール１１が切り込まれているのか、切り戻されているのかを把握することができる。そして、モータ制御部４３０は、転舵角演算部２１０が演算した転舵角θが同じであるとしても、ステアリングホイール１１が切り込まれている場合には、切り戻されている場合よりも目標電流を大きくすると良い。
【００５２】
以上のように構成された、第２の実施形態に係る、ボールジョイント３００と、制御装置４００とは、ステアリングホイール１１の転舵角θ、懸架装置４のストローク量Ｓ及びロール角γを検出する検出装置の一例を構成する。すなわち、制御装置４００のストローク演算部２２０は、車両１の左右それぞれに配置された懸架装置４のストローク量Ｓを演算し、制御装置４００は、ストローク演算部２２０が演算した、左側の懸架装置４のストローク量Ｓｌと、右側の懸架装置４のストローク量Ｓｒと、を用いて車両１のロール角γを演算するロール角演算部４４０をさらに備える。
【００５３】
それゆえ、ステアリングホイール１１の転舵角θや懸架装置４のストローク量Ｓを検出する装置とは別にロール角γを備える構成よりも、軽量化及び低廉化を図ることができる。また、車両１全体でのセンサの数を削減することができる。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
図９は、第３の実施形態に係るボールジョイント６００の軸方向の断面図である。
第３の実施形態に係るボールジョイント６００においては、第１の実施形態及び第２の実施形態に係るボールジョイント３００に対して、磁石３１３及び磁気センサ３５０の配置位置が異なる。以下、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる点について説明し、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
第１の実施形態及び第２の実施形態に係るボールジョイント３００においては、球状部３１１における、シャフト３１２が設けられている部位とは反対側の部位、つまり、シャフト３１２の軸心上に、磁石３１３が設けられている。また、シャフト３１２の軸心上に、磁気センサ３５０が設けられている。しかしながら、磁石３１３及び磁気センサ３５０の配置位置は、特に限定されない。
【００５６】
第３の実施形態に係るボールジョイント６００においては、図９に示すように、球状部３１１における前部に磁石３１３が設けられている。また、磁気センサ３５０は、ソケット３２０の支持部３３０の円筒状部３３２における前部の、磁石３１３と対向する位置に設けられている。
【００５７】
かかる配置であっても、磁気センサ３５０が３次元の磁束密度を検出可能であるので、転舵角演算部２１０は、磁気センサ３５０が検出した３次元のうちの一の２次元の磁束密度に応じた出力値を用いて転舵角θを演算し、ストローク演算部２２０は、磁気センサ３５０が検出した３次元のうちの他の２次元の磁束密度に応じた出力値を用いてストローク量Ｓを演算することが可能である。また、ロール角演算部４４０は、ロール角γも検出可能である。第３の実施形態に係るボールジョイント６００の磁石３１３及び磁気センサ３５０の配置であっても、軽量化及び低廉化を図ることができるとともに、車両１全体でのセンサの数を削減することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…車両、２…車輪、３…ナックルアーム、４…懸架装置、１０…ステアリング装置、１００…ステアリングギヤボックス、２００…制御装置、２１０…転舵角演算部、２２０…ストローク演算部、３００，６００…ボールジョイント、３１０…ボールスタッド、３１３…磁石、３２０…ソケット、３５０…磁気センサ、４４０…ロール角演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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