(57)【要約】      （修正有）【課題】電源を入れた直後からステアバイワイヤ方式で転舵輪の転舵を行なうことが可能な車両用操舵装置を提供する。【解決手段】転舵軸５の絶対位置検出器１５と、転舵軸５の基準位置検出器１６と、転舵用モータ１３の回転検出器１７と、制御部とを設ける。制御部は、電源が入ったときに、絶対位置検出器１５の出力に基づいて転舵軸５の絶対位置情報を取得して現在位置カウンタに書き込み、その後、回転検出器１７で検出される転舵用モータ１３の回転量に応じて現在位置カウンタの値を変化させ、転舵軸５が基準位置にきたことを基準位置検出器１６で検出したときに、現在位置カウンタの値をリセットし、その後、回転検出器１７で検出される転舵用モータ１３の回転量に応じて現在位置カウンタの値を変化させる。【選択図】図２
2015089694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール（１）の操舵に応じて回転する転舵用モータ（１３）と、その転舵用モータ（１３）から伝達する動力で軸方向に移動する転舵軸（５）とを有し、前記転舵軸（５）が軸方向に移動することで左右一対の転舵輪（３）の向きを変化させる車両用操舵装置において、
前記転舵軸（５）の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器（１５）と、前記転舵軸（５）が予め設定された基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器（１６）と、前記転舵用モータ（１３）の回転量を検出する回転検出器（１７）と、前記絶対位置検出器（１５）と前記基準位置検出器（１６）と前記回転検出器（１７）の出力とに基づいて動作する現在位置カウンタ（４２）をもつ制御部（４０）とを設け、
前記制御部（４０）は、
電源が入ったときに、前記絶対位置検出器（１５）の出力に基づいて転舵軸（５）の絶対位置情報を取得する第１のステップ（Ｓ１）と、
前記第１のステップ（Ｓ１）で取得した転舵軸（５）の絶対位置情報を、前記現在位置カウンタ（４２）の初期値として現在位置カウンタ（４２）に書き込む第２のステップ（Ｓ２）と、
前記第２のステップ（Ｓ２）で現在位置カウンタ（４２）の初期値を書き込んだ後、前記回転検出器（１７）で検出される転舵用モータ（１３）の回転量に応じて前記現在位置カウンタ（４２）の値を変化させる第３のステップ（Ｓ３）と、
電源が入った後、前記転舵軸（５）が基準位置にきたことを前記基準位置検出器（１６）で検出したときに、前記現在位置カウンタ（４２）の値を予め設定された基準値にリセットする第４のステップ（Ｓ４、Ｓ５）と、
前記第４のステップ（Ｓ４、Ｓ５）で現在位置カウンタ（４２）の値をリセットした後、前記回転検出器（１７）で検出される転舵用モータ（１３）の回転量に応じて前記現在位置カウンタ（４２）の値を変化させる第５のステップ（Ｓ６）とを実行するように構成されている車両用操舵装置。
【請求項２】
前記制御部（４０）は、前記絶対位置検出器（１５）の出力と前記現在位置カウンタ（４２）の出力とを比較し、その差が予め設定された閾値よりも大きくなったときに異常と判定する異常検出制御手段（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１４）を有する請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ステアリングホイール（１）と転舵輪（３）の間を機械的に切り離した切り離し状態と、前記ステアリングホイール（１）と転舵輪（３）の間を機械的に接続した締結状態との間で切り替え可能なバックアップクラッチ（６）を更に設け、
前記制御部（４０）は、前記異常検出制御手段（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１４）で異常と判定したときに前記バックアップクラッチ（６）を切り離し状態から締結状態に切り替えるクラッチ切替手段（Ｓ１５）を有する請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記絶対位置検出器（１５）は、前記転舵軸（５）の軸方向に沿って軸直角方向に変位する傾斜をもつように前記転舵軸（５）の外周に形成されたカム面（５０）と、そのカム面（５０）に接触した状態で前記転舵軸（５）の軸直角方向に移動可能に支持された従動体（５１）と、その従動体（５１）を前記カム面（５０）に押し付ける付勢部材（５２）と、前記従動体（５１）の変位を検出する変位センサ（５３）とからなる請求項１から３のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記絶対位置検出器（１５）は、前記転舵軸（５）を最大のストロークで移動させたときの前記転舵用モータ（１３）の回転を１回転未満の回転に減速して伝達する減速機（２７）と、その減速機（２７）で減速した回転が入力されるように前記減速機（２７）に接続された回転角度センサ（２８）とからなる請求項１から３のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
トー角調整用モータ（６１）と、そのトー角調整用モータ（６１）から伝達する動力で前記転舵軸（５）に対して軸方向に移動するトー角調整用軸（６２）と、前記転舵軸（５）に対する前記トー角調整用軸（６２）の位置を絶対位置として検出する第２の絶対位置検出器（６３）と、前記転舵軸（５）に対する前記トー角調整用軸（６２）の位置が予め設定されたトー角調整用の基準位置にあるか否かを検出する第２の基準位置検出器（６４）と、前記トー角調整用モータ（６１）の回転量を検出する第２の回転検出器（６５）と、前記第２の絶対位置検出器（６３）と前記第２の基準位置検出器（６４）と前記第２の回転検出器（６５）の出力とに基づいて動作する第２の現在位置カウンタ（８１）をもつ第２の制御部（８０）とを更に有し、
前記第２の制御部（８０）は、
電源が入ったときに、前記第２の絶対位置検出器（６３）の出力に基づいてトー角調整用軸（６２）の絶対位置情報を取得する第１のステップ（Ｓ２１）と、
前記第１のステップ（Ｓ２１）で取得したトー角調整用軸（６２）の絶対位置情報を、前記第２の現在位置カウンタ（８１）の初期値として第２の現在位置カウンタ（８１）に書き込む第２のステップ（Ｓ２２）と、
前記第２のステップ（Ｓ２２）で第２の現在位置カウンタ（８１）の初期値を書き込んだ後、前記第２の回転検出器（６５）で検出されるトー角調整用モータ（６１）の回転量に応じて前記第２の現在位置カウンタ（８１）の値を変化させる第３のステップ（Ｓ２３）と、
電源が入った後、前記転舵軸（５）に対する前記トー角調整用軸（６２）の位置が前記トー角調整用の基準位置にきたことを前記第２の基準位置検出器（６４）で検出したときに、前記第２の現在位置カウンタ（８１）の値を予め設定されたトー角調整用の基準値にリセットする第４のステップ（Ｓ２４、Ｓ２５）と、
前記第４のステップ（Ｓ２４、Ｓ２５）で第２の現在位置カウンタ（８１）の値をリセットした後、前記第２の回転検出器（６５）で検出されるトー角調整用モータ（６１）の回転量に応じて前記第２の現在位置カウンタ（８１）の値を変化させる第５のステップ（Ｓ２６）とを実行するように構成されている請求項１から６のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記第２の基準位置検出器（６４）は、前記トー角調整用軸（６２）に固定された永久磁石（７７）と、前記トー角調整用軸（６２）が前記トー角調整用の基準位置にあるときに前記永久磁石（７７）に最接近するように前記転舵軸（５）に固定された磁気センサ（７９）とからなる請求項６に記載の車両用操舵装置。
【請求項８】
ステアリングホイール（１）の操舵に応じて回転する転舵用モータ（１３）と、その転舵用モータ（１３）から伝達する動力で軸方向に移動する転舵軸（５）とを有し、前記転舵軸（５）が軸方向に移動することで左右一対の転舵輪（３）の向きを変化させる車両用操舵装置における転舵軸の位置検出方法において、
前記転舵軸（５）の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器（１５）と、前記転舵軸（５）が予め設定された基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器（１６）と、前記転舵用モータ（１３）の回転量を検出する回転検出器（１７）と、前記絶対位置検出器（１５）と前記基準位置検出器（１６）と前記回転検出器（１７）の出力とに基づいて動作する現在位置カウンタ（４２）とを設け、
電源が入ったときに、前記絶対位置検出器（１５）の出力に基づいて転舵軸（５）の絶対位置情報を取得する第１のステップ（Ｓ１）と、
前記第１のステップ（Ｓ１）で取得した転舵軸（５）の絶対位置情報を、前記現在位置カウンタ（４２）の初期値として現在位置カウンタ（４２）に書き込む第２のステップ（Ｓ２）と、
前記第２のステップ（Ｓ２）で現在位置カウンタ（４２）の初期値を書き込んだ後、前記回転検出器（１７）で検出される転舵用モータ（１３）の回転量に応じて前記現在位置カウンタ（４２）の値を変化させる第３のステップ（Ｓ３）と、
電源が入った後、前記転舵軸（５）が基準位置にきたことを前記基準位置検出器（１６）で検出したときに、前記現在位置カウンタ（４２）の値を予め設定された基準値にリセットする第４のステップ（Ｓ４、Ｓ５）と、
前記第４のステップ（Ｓ４、Ｓ５）で現在位置カウンタ（４２）の値をリセットした後、前記回転検出器（１７）で検出される転舵用モータ（１３）の回転量に応じて前記現在位置カウンタ（４２）の値を変化させる第５のステップ（Ｓ６）とを実行し、
前記現在位置カウンタ（４２）の値を前記転舵軸（５）の位置として検出することを特徴とする転舵軸の位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリングホイールと転舵輪の間を機械的に切り離した状態で転舵輪の転舵を行なうステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者によるステアリングホイールの操舵に応じて車両の転舵輪（一般には前輪）を転舵する車両用操舵装置として、ステアリングホイールの操舵に応じて回転する転舵用モータと、その転舵用モータから伝達する動力で軸方向に移動する転舵軸とを有し、転舵軸が軸方向に移動することで左右一対の転舵輪の向きを変化させるステアバイワイヤ方式のものが知られている。
【０００３】
このステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵角をいったん電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵用モータを制御するので、例えば、車両の走行速度に応じて転舵輪の動作を変化させることが可能であり、車両の走行安定性や運動性能の向上を可能とするものとして期待されている。
【０００４】
ところで、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置では、ステアリングホイールに対して転舵輪が機械的に切り離されているので、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角とが対応して変化するように転舵用モータを制御するには、ステアリングホイールの操舵角を検出するとともに、転舵軸の現在位置も検出することが必要となる。
【０００５】
ここで、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置において、転舵軸の位置を検出するための手段としては、例えば、特許文献１に記載のものと、特許文献２に記載のものとが知られている。
【０００６】
特許文献１では、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置における転舵軸の位置を検出するための手段として、転舵軸が予め設定された基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器と、転舵用モータの回転量を検出する回転検出器とを設けている。
【０００７】
そして、車両用操舵装置の電源が入ったとき（例えば、車両のイグニッションキーがオンになったとき）に、まず、転舵軸が基準位置に移動するように転舵用モータを回転させ、転舵軸が基準位置にきたことを基準位置検出器で検出すると、その後は、転舵用モータの回転量を回転検出器で継続的に検出し、その転舵用モータの回転量を積算することにより転舵軸の現在位置を検出するようにしている。つまり、特許文献１の車両用操舵装置では、転舵用モータの回転積算量に基づく相対位置（すなわち、転舵軸の基準位置に対して転舵用モータの回転積算量に相当する分の距離を加算または減算した位置）を転舵軸の位置として検出している。
【０００８】
この構成を採用した場合、定位置で回転する転舵用モータの回転量に基づいて転舵軸の位置を検出するので、転舵軸の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸の位置を検出することが可能である。
【０００９】
しかしながら、特許文献１の車両用操舵装置では、電源が入ったときに、転舵軸が基準位置に移動するように転舵用モータを回転させて、転舵軸が基準位置にきたことを基準位置検出器で検出するという初期動作を実行する必要があり、この初期動作が完了するまでの間は、転舵輪の転舵を行なうことができないという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献２では、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置における転舵軸の位置を検出するための手段として、特許文献１のような転舵用モータの回転量の積算を行なわずに絶対位置として転舵軸の位置を検出することが可能な絶対位置検出器を設けている。この絶対位置検出器は、転舵軸が移動したときに互いに異なる電気角をもって回転するように設けられた２個のレゾルバを有し、その２個のレゾルバで検出される電気角の値の組み合わせを、予め記憶したデータテーブル（２個のレゾルバの電気角の値の組み合わせと転舵軸の位置との対応関係を予め記憶したもの）と対比することにより、転舵軸の位置を絶対位置として検出することを可能としている。
【００１１】
この特許文献２の位置検出手段を採用した場合、特許文献１のような転舵用モータの回転量の積算を行なわずに、２個のレゾルバの現在の出力のみに基づいて転舵軸の位置を検出するので、電源を入れたときに、特許文献１のような初期動作を行なう必要がない。そのため、電源を入れた直後から、ステアバイワイヤ方式で転舵輪の転舵を行なうことが可能である。
【００１２】
しかしながら、絶対位置として転舵軸の位置を検出する場合、転舵軸の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸の位置を検出することが困難である。例えば、特許文献２のように、２個のレゾルバの電気角の値の組み合わせに基づいて転舵軸の位置を絶対位置として検出する場合、いずれかのレゾルバの電気角の値に誤差が僅かでも生じると、その電気角に基づいて検出される転舵軸の位置が実際の位置から大きくずれるので、安定した精度で転舵軸の位置を検出することが難しい。また、差動トランスやリニアポテンショメータを用いて、転舵軸の位置を絶対位置として検出することも考えられるが、転舵軸の全ストロークにわたって転舵軸の位置を検出するには、長いストロークをもつ差動トランスやリニアポテンショメータを使用する必要があり、設置スペースおよび製造コストの観点から困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第４１６５２１３号公報
【特許文献２】特開２００９−２９２３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この発明が解決しようとする課題は、電源を入れた直後からステアバイワイヤ方式で転舵輪の転舵を行なうことができ、車両走行中に転舵軸の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸の位置を検出することが可能な車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するため、この発明においては、以下の構成を車両用操舵装置に採用したのである。
ステアリングホイールの操舵に応じて回転する転舵用モータと、その転舵用モータから伝達する動力で軸方向に移動する転舵軸とを有し、前記転舵軸が軸方向に移動することで左右一対の転舵輪の向きを変化させる車両用操舵装置において、
前記転舵軸の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器と、前記転舵軸が予め設定された基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器と、前記転舵用モータの回転量を検出する回転検出器と、前記絶対位置検出器と前記基準位置検出器と前記回転検出器の出力とに基づいて動作する現在位置カウンタをもつ制御部とを設け、
前記制御部は、
電源が入ったときに、前記絶対位置検出器の出力に基づいて転舵軸の絶対位置情報を取得する第１のステップと、
前記第１のステップで取得した転舵軸の絶対位置情報を、前記現在位置カウンタの初期値として現在位置カウンタに書き込む第２のステップと、
前記第２のステップで現在位置カウンタの初期値を書き込んだ後、前記回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて前記現在位置カウンタの値を変化させる第３のステップと、
電源が入った後、前記転舵軸が基準位置にきたことを前記基準位置検出器で検出したときに、前記現在位置カウンタの値を予め設定された基準値にリセットする第４のステップと、
前記第４のステップで現在位置カウンタの値をリセットした後、前記回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて前記現在位置カウンタの値を変化させる第５のステップとを実行するように構成されている車両用操舵装置。
【００１６】
このようにすると、電源が入ったときに、絶対位置検出器の出力に基づく転舵軸の絶対位置情報が、現在位置カウンタの初期値として現在位置カウンタに書き込まれ（第１のステップ、第２のステップ）、その後、回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて現在位置カウンタの値が変化する（第３のステップ）。このように、現在位置カウンタの値は、電源が入った直後から転舵軸の位置に対応して変化するので、電源を入れた直後から、現在位置カウンタの値に基づいて転舵軸の位置を検出することができる。そのため、電源を入れた直後から、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角とが対応して変化するように、転舵用モータを制御することが可能となる。また、車両を走行させるためのステアリングホイールの操舵に応じて転舵軸が基準位置にきたときに、現在位置カウンタの値が予め設定された基準値にリセットされ（第４のステップ）、それ以降は、リセットされた基準値を初期値として現在位置カウンタの値が変化する（第５のステップ）。これにより、車両走行中においては、転舵軸の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸の位置を検出することが可能となる。
【００１７】
前記制御部は、前記絶対位置検出器の出力と前記現在位置カウンタの出力とを比較し、その差が予め設定された閾値よりも大きくなったときに異常と判定する異常検出制御手段を設けることができる。このようにすると、絶対位置検出器と回転検出器のいずれかに異常が生じたときに、その異常を検出することが可能となる。
【００１８】
前記ステアリングホイールと転舵輪の間を機械的に切り離した切り離し状態と、前記ステアリングホイールと転舵輪の間を機械的に接続した締結状態との間で切り替え可能なバックアップクラッチを更に有する場合、前記制御部は、前記異常検出制御手段で異常と判定したときに前記バックアップクラッチを切り離し状態から締結状態に切り替えるクラッチ切替手段を有する構成を採用することができる。このようにすると、絶対位置検出器と回転検出器のいずれかに異常が生じたときに、ステアリングホイールと転舵輪の間がバックアップクラッチで機械的に連結されるので、検出器の異常により車両が操舵不能となる事態が防止され、車両の安全性を確保することができる。
【００１９】
前記絶対位置検出器は、例えば、前記転舵軸を最大のストロークで移動させたときの前記転舵用モータの回転を１回転未満の回転に減速して伝達する減速機と、その減速機で減速した回転が入力されるように前記減速機に接続された回転角度センサとからなるものを採用することができるが、このようにすると、減速機の内部のバックラッシによって、転舵軸の絶対位置の検出精度が不安定となる可能性がある。
【００２０】
そこで、前記絶対位置検出器は、前記転舵軸の軸方向に沿って軸直角方向に変位する傾斜をもつように前記転舵軸の外周に形成されたカム面と、そのカム面に接触した状態で前記転舵軸の軸直角方向に移動可能に支持された従動体と、その従動体を前記カム面に押し付ける付勢部材と、前記従動体の変位を検出する変位センサとからなるものを採用すると好ましい。このようにすると、従動体が付勢部材でカム面に押し付けられているので、従動体とカム面の間にガタが生じない。そのため、安定した精度をもって転舵軸の絶対位置を検出することが可能となる。
【００２１】
上記構成の車両用操舵装置は、更に以下の構成を採用することができる。
トー角調整用モータと、そのトー角調整用モータから伝達する動力で前記転舵軸に対して軸方向に移動するトー角調整用軸と、前記転舵軸に対する前記トー角調整用軸の位置を絶対位置として検出する第２の絶対位置検出器と、前記転舵軸に対する前記トー角調整用軸の位置が予め設定されたトー角調整用の基準位置にあるか否かを検出する第２の基準位置検出器と、前記トー角調整用モータの回転量を検出する第２の回転検出器と、前記第２の絶対位置検出器と前記第２の基準位置検出器と前記第２の回転検出器の出力とに基づいて動作する第２の現在位置カウンタをもつ第２の制御部とを更に有し、
前記第２の制御部は、
電源が入ったときに、前記第２の絶対位置検出器の出力に基づいてトー角調整用軸の絶対位置情報を取得する第１のステップと、
前記第１のステップで取得したトー角調整用軸の絶対位置情報を、前記第２の現在位置カウンタの初期値として第２の現在位置カウンタに書き込む第２のステップと、
前記第２のステップで第２の現在位置カウンタの初期値を書き込んだ後、前記第２の回転検出器で検出されるトー角調整用モータの回転量に応じて前記第２の現在位置カウンタの値を変化させる第３のステップと、
電源が入った後、前記転舵軸に対する前記トー角調整用軸の位置が前記トー角調整用の基準位置にきたことを前記第２の基準位置検出器で検出したときに、前記第２の現在位置カウンタの値を予め設定されたトー角調整用の基準値にリセットする第４のステップと、
前記第４のステップで第２の現在位置カウンタの値をリセットした後、前記第２の回転検出器で検出されるトー角調整用モータの回転量に応じて前記第２の現在位置カウンタの値を変化させる第５のステップとを実行するように構成されている。
【００２２】
このようにすると、電源が入ったときに、第２の絶対位置検出器の出力に基づくトー角調整用軸の絶対位置情報が、第２の現在位置カウンタに初期値として書き込まれ（第１のステップ、第２のステップ）、その後、第２の回転検出器で検出されるトー角調整用モータの回転量に応じて第２の現在位置カウンタの値が変化する（第３のステップ）。このように、第２の現在位置カウンタの値は、電源が入った直後からトー角調整用軸の位置に対応して変化するので、電源が入った直後から、第２の現在位置カウンタの値に基づいて転舵軸に対するトー角調整用軸の位置を検出することができる。その後、トー角調整用軸がトー角調整用の基準位置にきたときに、第２の現在位置カウンタの値が予め設定されたトー角調整用の基準値にリセットされ（第４のステップ）、それ以降は、リセットされた基準値を初期値として第２の現在位置カウンタの値が変化する（第５のステップ）。これにより、トー角調整用軸の全ストロークにわたって高い精度でトー角調整用軸の位置を検出することが可能となる。
【００２３】
前記第２の基準位置検出器としては、例えば、前記トー角調整用軸に固定された永久磁石と、前記トー角調整用軸が前記トー角調整用の基準位置にあるときに前記永久磁石に最接近するように前記転舵軸に固定された磁気センサとからなるものを採用することができる。
【００２４】
また、この発明では、上記の課題を解決するための転舵軸の位置検出方法として、以下の方法を提供する。
ステアリングホイールの操舵に応じて回転する転舵用モータと、その転舵用モータから伝達する動力で軸方向に移動する転舵軸とを有し、前記転舵軸が軸方向に移動することで左右一対の転舵輪の向きを変化させる車両用操舵装置における転舵軸の位置検出方法において、
前記転舵軸の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器と、前記転舵軸が予め設定された基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器と、前記転舵用モータの回転量を検出する回転検出器と、前記絶対位置検出器と前記基準位置検出器と前記回転検出器の出力とに基づいて動作する現在位置カウンタとを設け、
電源が入ったときに、前記絶対位置検出器の出力に基づいて転舵軸の絶対位置情報を取得する第１のステップと、
前記第１のステップで取得した転舵軸の絶対位置情報を、前記現在位置カウンタの初期値として現在位置カウンタに書き込む第２のステップと、
前記第２のステップで現在位置カウンタの初期値を書き込んだ後、前記回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて前記現在位置カウンタの値を変化させる第３のステップと、
電源が入った後、前記転舵軸が基準位置にきたことを前記基準位置検出器で検出したときに、前記現在位置カウンタの値を予め設定された基準値にリセットする第４のステップと、
前記第４のステップで現在位置カウンタの値をリセットした後、前記回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて前記現在位置カウンタの値を変化させる第５のステップとを実行し、
前記現在位置カウンタの値を前記転舵軸の位置として検出することを特徴とする転舵軸の位置検出方法。
【００２５】
この転舵軸の位置検出方法を車両用操舵装置で実行すると、電源が入ったときに、絶対位置検出器の出力に基づく転舵軸の絶対位置情報が、現在位置カウンタの初期値として現在位置カウンタに書き込まれ（第１のステップ、第２のステップ）、その後、回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて現在位置カウンタの値が変化する（第３のステップ）。このように、現在位置カウンタの値は、電源が入った直後から転舵軸の位置に対応して変化するので、電源を入れた直後から、現在位置カウンタの値に基づいて転舵軸の位置を検出することができる。そのため、電源を入れた直後から、ステアリングホイールの操舵角と転舵輪の転舵角とが対応して変化するように、転舵用モータを制御することが可能となる。また、車両を走行させるためのステアリングホイールの操舵に応じて転舵軸が基準位置にきたときに、現在位置カウンタの値が予め設定された基準値にリセットされ（第４のステップ）、それ以降は、リセットされた基準値を初期値として現在位置カウンタの値が変化する（第５のステップ）。これにより、車両走行中においては、転舵軸の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸の位置を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明の車両用操舵装置は、電源が入ったときに、絶対位置検出器の出力に基づく転舵軸の絶対位置情報が、現在位置カウンタの初期値として現在位置カウンタに書き込まれ、その後、回転検出器で検出される転舵用モータの回転量に応じて現在位置カウンタの値が変化する。このように、現在位置カウンタの値は、電源が入った直後から転舵軸の位置に対応して変化するので、電源を入れた直後から、現在位置カウンタの値に基づいて転舵軸の位置を検出することができる。そのため、電源を入れた直後からステアバイワイヤ方式で転舵輪の転舵を行なうことが可能である。また、車両を走行させるためのステアリングホイールの操舵に応じて転舵軸が基準位置にきたときに、現在位置カウンタの値が予め設定された基準値にリセットされ、それ以降は、リセットされた基準値を初期値として現在位置カウンタの値が変化する。これにより、車両走行中においては、転舵軸の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸の位置を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の第１実施形態にかかる車両用操舵装置を示す概略図
【図２】図１の転舵アクチュエータを示す断面図
【図３】図１および図２に示す車両用操舵装置の制御系を示すブロック図
【図４】図３に示す制御部による転舵軸の位置検出制御の一例を示すフロー図
【図５】図３に示す制御部による異常判定制御の一例を示すフロー図
【図６】図２の絶対位置検出器を他の例に置き換えた転舵アクチュエータを示す断面図
【図７】この発明の第２実施形態にかかる車両用操舵装置の転舵アクチュエータの断面図
【図８】図７に示す車両用操舵装置の制御系を示すブロック図
【図９】図８に示す第２の制御部によるトー角調整用軸の位置検出制御の一例を示すフロー図
【図１０】図８に示す第２の制御部による異常判定制御の一例を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に、この発明の第１実施形態にかかる車両用操舵装置を示す。この車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイール１の操舵角を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータ２を駆動することにより転舵輪３の向きを変化させるステアバイワイヤ方式のものである。
【００２９】
車両用操舵装置は、運転者により操舵されるステアリングホイール１と、車両の挙動に応じてステアリングホイール１に操舵反力を与える反力アクチュエータ４と、ステアリングホイール１の操舵角に応じて左右一対の転舵輪３（図では左右一対の前輪）の向きが変わるように転舵軸５を動かす転舵アクチュエータ２と、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２の間で回転の伝達と遮断を切り替えるバックアップクラッチ６とを有する。
【００３０】
反力アクチュエータ４は、ステアリングホイール１と一体に回転するようにステアリングホイール１に接続した操舵軸７と、操舵軸７の回転角に基づいてステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角検出器８と、ステアリングホイール１に付与する操舵反力の元になる回転トルクを発生する反力モータ９と、反力モータ９で発生する回転トルクを増幅して操舵軸７に伝達する減速機１０と、ステアリングホイール１から操舵軸７に入力される回転をバックアップクラッチ６に伝達する操舵側連結軸１１とを有する。
【００３１】
転舵軸５は、その両端がナックルアーム１２を介して転舵輪３に連結され、転舵軸５が軸方向に移動すると、これに連動して左右一対の転舵輪３の向きが変化するようになっている。ここで、転舵軸５が軸方向の一方のストローク端から他方のストローク端まで移動するとき（すなわち転舵輪３を左右いずれかの側に最大の転舵角で転舵した状態から反対側に最大の転舵角で転舵した状態になるまで転舵軸５を軸方向に移動させたとき）、転舵軸５は、１３０ｍｍ程度軸方向に移動する。
【００３２】
バックアップクラッチ６は、図示しないコイルに通電したときに正逆両方向の回転の伝達をいずれも遮断し、コイルへの通電を停止したときに正逆両方向の回転をいずれも伝達する電磁クラッチである。このバックアップクラッチ６は、正常時は、ステアリングホイール１と転舵輪３の間を機械的に切り離した切り離し状態に保持し、異常時は、ステアリングホイール１と転舵輪３の間を機械的に接続した締結状態に切り替えられる。
【００３３】
図２に示すように、転舵アクチュエータ２は、転舵用モータ１３と、転舵用モータ１３から伝達する動力で軸方向に移動する転舵軸５と、転舵用モータ１３から伝達する回転を転舵軸５の軸方向移動に変換する運動変換機構１４と、転舵軸５の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器１５と、転舵軸５が予め設定された基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器１６と、転舵用モータ１３の回転量を検出する回転検出器１７と、バックアップクラッチ６を介して操舵側連結軸１１に連結された転舵側連結軸１８とを有する。
【００３４】
転舵用モータ１３は、ステアリングホイール１の操舵に応じて回転するように制御される。すなわち、操舵角検出器８で検出されるステアリングホイール１の操舵角に対応して転舵輪３の転舵角が変化するように転舵用モータ１３は回転する。
【００３５】
運動変換機構１４は、転舵用モータ１３の回転が入力されるボールナット２０と、ボールナット２０にボール２１を介してねじ係合するねじ軸２２とからなるボールねじ機構である。ねじ軸２２は、転舵軸５に一体に形成されている。転舵用モータ１３のモータ軸２３には、駆動ギヤ２４が固定されている。駆動ギヤ２４は、ボールナット２０に固定された従動ギヤ２５と噛み合っており、この噛み合いによって、転舵用モータ１３の回転がボールナット２０に入力されるようになっている。
【００３６】
ボールナット２０は、軸方向に移動しないように保持されるとともに、軸受２６で回転可能に支持されている。一方、ねじ軸２２は、回転しないように回り止めされるとともに、軸方向に移動可能に支持されている。そのため、転舵用モータ１３の回転がボールナット２０に入力されると、そのボールナット２０の回転に応じてねじ軸２２が軸方向に移動し、このねじ軸２２と一体に転舵軸５も軸方向に移動する。
【００３７】
絶対位置検出器１５は、転舵用モータ１３のモータ軸２３に接続された減速機２７と、減速機２７に接続された回転角度センサ２８とからなる。減速機２７は、例えば、遊星歯車減速機やウォーム歯車減速機である。回転角度センサ２８は、減速機２７の出力軸の角度を絶対角度として検出するセンサであり、例えば、電気抵抗が角度に対応して変化するポテンショメータである。減速機２７の減速比は、転舵軸５を最大のストロークで移動させたときの転舵用モータ１３の回転を１回転未満の回転に減速して伝達するような減速比に設定されている。回転角度センサ２８は、減速機２７で減速して入力される回転の回転角を検出することで、転舵軸５の位置を絶対位置として検出する。すなわち、回転角度センサ２８は、転舵用モータ１３の回転量の積算を行なわずに、回転角度センサ２８の現在の出力のみに基づいて転舵軸５の位置を検出する。
【００３８】
基準位置検出器１６は、転舵軸５に固定された永久磁石３０と、転舵軸５が基準位置にあるときに永久磁石３０に最接近するように転舵アクチュエータ２の筐体３１に固定された磁気センサ３２とからなる。永久磁石３０は、転舵軸５の軸直角方向を磁化方向とする向きで転舵軸５に取り付けられている。磁気センサ３２は、転舵軸５が基準位置にあるときに永久磁石３０と転舵軸５の軸直角方向に対向するように配置されている。磁気センサ３２は、例えば、ホールＩＣである。転舵軸５の基準位置は、車両が直進するとき（すなわち転舵角がゼロのとき）の転舵軸５の位置（中立位置）に設定されている。磁気センサ３２は、転舵軸５の軸方向の位置が基準位置に合致したときにパルス信号を出力するように構成されている。
【００３９】
回転検出器１７は、転舵用モータ１３のモータ軸２３が連続的に回転するときに一定角度ごとに出力信号が周期的に変化するセンサであり、例えば、レゾルバである。レゾルバは、モータ軸２３と一体に回転するロータ１７ａと、ロータ１７ａを囲むように設けられた環状のステータ１７ｂとからなる。ステータ１７ｂは、転舵アクチュエータ２の筐体３１に固定されている。ステータ１７ｂは、外部から一定の交流電圧が印加される励磁コイルと、この励磁コイルの通電により交流の電圧が誘起される２組の出力コイルとを有し、この２組の出力コイルに誘起される２相の交流電圧（Ａ相、Ｂ相）がロータ１７ａの回転角に応じて変化する性質を利用して、ロータ１７ａの回転量および回転方向を検出することが可能となっている。回転検出器１７として、モータ軸２３が一定角度回転するごとにパルス信号を出力するインクリメンタルエンコーダを使用してもよい。
【００４０】
バックアップクラッチ６は、図示しないコイルに通電したときに、操舵側連結軸１１と転舵側連結軸１８の間を機械的に切り離し、コイルへの通電を停止したときに、操舵側連結軸１１と転舵側連結軸１８の間を機械的に連結する電磁クラッチである。転舵側連結軸１８には第１傘歯車３３が固定され、この第１傘歯車３３に噛み合う第２傘歯車３４がモータ軸２３に固定されている。
【００４１】
転舵用モータ１３およびバックアップクラッチ６は、図３に示す制御部４０で制御される。この制御部４０の入力側には、転舵軸５の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器１５と、転舵用モータ１３の回転量を検出する回転検出器１７と、転舵軸５が基準位置にあるか否かを検出する基準位置検出器１６と、ステアリングホイール１の操舵角を検出する操舵角検出器８とが接続されている。
【００４２】
制御部４０の出力側には、転舵軸５を移動させるための転舵用モータ１３と、バックアップクラッチ６と、異常報知部４１とが接続されている。異常報知部４１は、車両用操舵装置の異常を運転者に報知する車載装置であり、例えば、運転席に設けられたモニタディスプレイ、ステアリング警告灯、音声出力装置等を採用することができる。
【００４３】
車両用操舵装置は、電源が入っているときは、ステアリングホイール１と転舵輪３の間を機械的に切り離した状態で、転舵用モータ１３の動力で転舵輪３を転舵する。このとき、ステアリングホイール１の操舵角と転舵輪３の転舵角とが対応して変化するように転舵用モータ１３を制御するには、ステアリングホイール１の操舵角を検出するとともに、転舵軸５の現在位置も検出することが必要となる。
【００４４】
そこで、制御部４０は、車両用操舵装置に電源が入ったときに、転舵軸５の現在位置を検出する位置検出制御を行ない、この位置検出制御で検出される転舵軸５の現在位置が、操舵角検出器８で検出されるステアリングホイール１の操舵角に応じて変化するように、転舵用モータ１３を制御する。この制御を行なうために、制御部４０は、絶対位置検出器１５と基準位置検出器１６と回転検出器１７の出力とに基づいて動作する現在位置カウンタ４２を有する。現在位置カウンタ４２は、絶対位置検出器１５と基準位置検出器１６と回転検出器１７の出力とに応じて内部の値を変化させ、その値を転舵軸５の現在の軸方向位置として出力する論理回路である。
【００４５】
以下、図４に基づいて、制御部４０で行なう転舵軸５の位置検出制御の一例を説明する。
【００４６】
まず、車両用操舵装置の電源が入ったとき（例えば、車両のイグニッションキーがオンになったとき）に、制御部４０は、絶対位置検出器１５の出力に基づいて転舵軸５の絶対位置情報を取得し（ステップＳ１）、その取得した絶対位置情報を、現在位置カウンタ４２の初期値として現在位置カウンタ４２に書き込む（ステップＳ２）。
【００４７】
その後、運転者がステアリングホイール１を操舵すると、操舵角検出器８で検出されるステアリングホイール１の操舵角に応じて転舵軸５が移動するように、転舵用モータ１３が回転する。このとき、制御部４０は、転舵軸５が基準位置にきたことを基準位置検出器１６で検出するまでの間、回転検出器１７で検出される転舵用モータ１３の回転量および回転方向に応じて現在位置カウンタ４２の値を変化させる（ステップＳ３、Ｓ４）。すなわち、回転検出器１７で正方向の回転を検出したときは、その回転量に応じて現在位置カウンタ４２の値をカウントアップし、回転検出器１７で逆方向の回転を検出したときは、その回転量に応じて現在位置カウンタ４２の値をカウントダウンする。ここで、現在位置カウンタ４２の値は、転舵用モータ１３の回転積算量に基づく相対位置（すなわち、転舵軸５の基準位置に対して転舵用モータ１３の回転積算量に相当する分の距離を加算または減算した位置）に対応している。
【００４８】
そして、転舵軸５が基準位置（すなわち車両が直進するときの転舵軸５の位置）にきたことを基準位置検出器１６で検出したときは、現在位置カウンタ４２の値を予め設定された基準値（この実施形態ではゼロ）にリセットする（ステップＳ４、Ｓ５）。その後、制御部４０は、回転検出器１７で検出される転舵用モータ１３の回転量および回転方向に応じて現在位置カウンタ４２の値を変化させる（ステップＳ６）。
【００４９】
ステップＳ５を実行した後、再び、転舵軸５が基準位置にきたことを基準位置検出器１６で検出したときは、その都度、現在位置カウンタ４２の値を基準値にリセットすることも可能である。しかし、現在位置カウンタ４２の値を基準値にリセットする動作は、電源が入ってから最初に転舵軸５が基準位置にきたことを基準位置検出器１６で検出したときにのみ行なうようにし、それ以降は、再び、転舵軸５が基準位置にきたことを基準位置検出器１６で検出しても、現在位置カウンタ４２の値をリセットしないようにすると好ましい。このようにすると、車両走行中において、基準位置をまたいで転舵軸５が移動するときの転舵用モータ１３の制御を安定させることができる。
【００５０】
ここで、転舵軸５が基準位置にきたことを検出するに際し、転舵用モータ１３が正方向と逆方向のうちの予め設定されたいずれか一方の回転方向に回転しているときは、転舵軸５が基準位置にきたことを検出しないようにし、転舵用モータ１３が他方の回転方向に回転しているときにのみ、転舵軸５が基準位置にきたことを検出するようにすると、転舵軸５が基準位置にきたことを高い位置精度をもって検出することが可能となる。また、転舵軸５が基準位置にきたことを検出するに際し、基準位置検出器１６を構成する磁気センサ３２の出力信号のエッジを基準として検出を行なうと、高い位置精度をもって転舵軸５が基準位置にきたことを検出することが可能である。
【００５１】
車両用操舵装置の電源が入ったとき、制御部４０は、以上のようにして転舵軸５の位置検出制御を行なう。そして、制御部４０は、この位置検出制御で検出される転舵軸５の現在位置が、操舵角検出器８で検出されるステアリングホイール１の操舵角に応じて変化するように、転舵用モータ１３を制御する。
【００５２】
また、制御部４０は、車両用操舵装置に電源が入った後、上述の位置検出制御と並行して異常判定制御を行なう。異常判定制御は、絶対位置検出器１５と回転検出器１７のいずれかに異常が生じたときに、その異常を検出する制御である。この異常判定制御を、図５に基づいて説明する。
【００５３】
図５に示すように、制御部４０は、絶対位置検出器１５の出力と現在位置カウンタ４２の出力とを比較する。すなわち、絶対位置検出器１５の出力に基づいて取得される転舵軸５の絶対位置情報と、回転検出器１７の出力に応じて変化する現在位置カウンタ４２の値とを比較する（ステップＳ１１）。
【００５４】
そして、絶対位置検出器１５の出力に基づく絶対位置情報と現在位置カウンタ４２の出力値との差が、予め設定された閾値以下のときは、絶対位置検出器１５と回転検出器１７のいずれも正常であると判定する（ステップＳ１２、Ｓ１３）。一方、絶対位置検出器１５の出力に基づく絶対位置情報と現在位置カウンタ４２の出力値との差が、予め設定された閾値よりも大きいときは、絶対位置検出器１５と回転検出器１７のいずれかに異常が生じていると判定する（ステップＳ１２、Ｓ１４）。
【００５５】
絶対位置検出器１５と回転検出器１７のいずれかに異常が生じていると判定されたときは、図３に示す異常報知部４１で、運転者に異常を報知するように異常報知部４１を作動させるとともに、図３に示すバックアップクラッチ６の通電を停止して、バックアップクラッチ６を切り離し状態から締結状態に切り替える（ステップＳ１５）。
【００５６】
この実施形態の車両用操舵装置を使用すると、車両用操舵装置に電源が入ったときに、絶対位置検出器１５の出力に基づく転舵軸５の絶対位置情報が、現在位置カウンタ４２の初期値として現在位置カウンタ４２に書き込まれ（ステップＳ１、Ｓ２）、その後、回転検出器１７で検出される転舵用モータ１３の回転量に応じて現在位置カウンタ４２の値が変化する（ステップＳ３）。このように、現在位置カウンタ４２の値は、電源が入った直後から転舵軸５の位置に対応して変化するので、電源を入れた直後から、現在位置カウンタ４２の値に基づいて転舵軸５の位置を検出することができる。そのため、電源を入れた直後から、ステアリングホイール１の操舵角と転舵輪３の転舵角とが対応して変化するように、転舵用モータ１３を制御することが可能である。つまり、電源を入れた直後からステアバイワイヤ方式で転舵輪３の転舵を行なうことが可能である。
【００５７】
ところで、基準位置検出器１６や回転検出器１７の出力を使用せずに、絶対位置検出器１５の出力のみに基づいて転舵軸５の位置を検出することも可能であるが、このようにすると、転舵軸５の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸５の位置を検出することが困難である。すなわち、転舵用モータ１３から回転角度センサ２８に入力される回転は減速機２７で減速されているので、その減速後の回転に基づいて検出される転舵軸５の移動量の分解能は低くならざるを得ない。また、減速機２７の内部のバックラッシによって、転舵軸５の絶対位置の検出精度が不安定となる可能性もある。また、減速機２７および回転角度センサ２８にかえて、差動トランスやリニアポテンショメータを、転舵軸５の位置を絶対位置として検出する手段として用いることも考えられるが、転舵軸５の全ストロークにわたって転舵軸５の位置を検出するには、長いストロークをもつ差動トランスやリニアポテンショメータを使用する必要があり、設置スペースおよび製造コストの観点から困難である。
【００５８】
そこで、この実施形態の車両用操舵装置では、車両走行中において、転舵軸５の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸５の位置を検出するため、ステアリングホイール１の操舵に応じて転舵軸５が基準位置にきたときに、現在位置カウンタ４２の値が予め設定された基準値にリセットし（ステップＳ４、Ｓ５）、それ以降は、リセットされた基準値を初期値として現在位置カウンタ４２の値が変化するようにしている（ステップＳ６）。これにより、車両走行中においては、転舵軸５の全ストロークにわたって高い精度で転舵軸５の位置を検出することが可能となっている。
【００５９】
また、この実施形態の車両用操舵装置では、転舵軸５の基準位置を、車両が直進するときの転舵軸５の位置（すなわち転舵角がゼロの中立位置）に設定しているので、現在位置カウンタ４２の値を基準値にリセットする動作が、車両の操舵を開始した後の初期の段階で行なわれる。そのため、絶対位置検出器１５の検出精度が低くても車両の操舵に支障がなく、絶対位置検出器１５として安価なセンサを採用することが可能である。
【００６０】
また、この実施形態の車両用操舵装置においては、絶対位置検出器１５と回転検出器１７のいずれかに異常が生じたときに、その異常を検出することが可能であり、信頼性が高い。さらに、異常を検出したときは、ステアリングホイール１と転舵輪３の間がバックアップクラッチ６で機械的に連結されるので、絶対位置検出器１５または回転検出器１７の異常により車両が操舵不能となる事態が防止され、車両の安全性を確保することができる。
【００６１】
上記実施形態では、転舵軸５の位置を絶対位置として検出する絶対位置検出器１５として、転舵軸５を最大のストロークで移動させたときの転舵用モータ１３の回転を１回転未満の回転に減速して伝達する減速機２７と、その減速機２７で減速した回転が入力されるように減速機２７に接続された回転角度センサ２８とからなるものを採用した。しかし、この絶対位置検出器１５を採用した場合、減速機２７の内部のバックラッシによって、転舵軸５の絶対位置の検出精度が不安定となる可能性がある。
【００６２】
そこで、図６に示す絶対位置検出器１５を採用すると、転舵軸５の絶対位置の検出精度を安定化することができる。この絶対位置検出器１５は、転舵軸５の軸方向に沿って軸直角方向に変位する傾斜をもつように転舵軸５の外周に形成されたカム面５０と、そのカム面５０に接触した状態で転舵軸５の軸直角方向に移動可能に支持された従動ピン５１と、その従動ピン５１をカム面５０に押し付ける付勢部材５２と、従動ピン５１の変位を検出する変位センサ５３とからなる。
【００６３】
カム面５０は、転舵軸５の軸方向の一端側から他端側に向かって次第に深くなるように形成されており、その軸方向の長さは、転舵軸５を軸方向の一方のストローク端から他方のストローク端まで移動させたときの移動量（この実施形態では１３０ｍｍ程度）よりも長く形成されている。また、カム面５０の傾斜の大きさは、転舵軸５が軸方向の一方のストローク端から他方のストローク端まで移動するときにカム面５０の傾斜に沿って移動する従動ピン５１の移動量（例えば１０ｍｍ程度）が、転舵軸５の軸方向の移動量（この実施形態では１３０ｍｍ程度）よりも小さくなる（好ましくは１０分の１以下になる）ように設定されている。
【００６４】
従動ピン５１は、転舵軸５の軸方向に移動しないように転舵アクチュエータ２の筐体３１に取り付けられた滑り軸受５４で、転舵軸５の外周のカム面５０に向けて進退可能に支持されている。従動ピン５１の前端には、カム面５０に転接するローラ５１ａが設けられている。従動ピン５１の外周には、付勢部材５２の一端を受けるばね座５５が固定されている。付勢部材５２の他端は滑り軸受５４で支持されている。付勢部材５２は、例えば、転舵軸５の軸直角方向に伸縮するように配置された圧縮コイルばねである。
【００６５】
変位センサ５３は、従動ピン５１の後端に固定された永久磁石５３ａと、永久磁石５３ａに対向する位置に転舵軸５の軸直角方向に移動しないように設けられた磁気センサ５３ｂとからなる。磁気センサ５３ｂは、例えば、ホールＩＣであり、転舵アクチュエータ２の筐体３１に固定したプリント基板５６に実装されている。
【００６６】
そして、転舵用モータ１３が回転し、転舵軸５が軸方向に移動すると、その転舵軸５の移動に応じて従動ピン５１が転舵軸５の軸直角方向に移動する。このとき、従動ピン５１の後端の永久磁石５３ａが従動ピン５１と一体に移動することによって、磁気センサ５３ｂを貫く磁束密度が変化する。そのため、磁気センサ５３ｂで検出される磁束密度に基づいて、転舵軸５の位置を絶対位置として検出することができる。
【００６７】
この絶対位置検出器１５を採用すると、従動ピン５１が付勢部材５２でカム面５０に押し付けられているので、従動体とカム面５０の間にガタが生じない。そのため、安定した精度をもって転舵軸５の絶対位置を検出することが可能である。
【００６８】
図７に、この発明の第２実施形態の車両用操舵装置を示す。この車両用操舵装置は、第１実施形態の車両用操舵装置にトー角調整機構６０を付加したものである。第１実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
トー角調整機構６０は、トー角調整用モータ６１と、トー角調整用モータ６１から伝達する動力で転舵軸５に対して軸方向に移動するトー角調整用軸６２と、転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置を絶対位置として検出する第２の絶対位置検出器６３と、転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置が予め設定されたトー角調整用の基準位置にあるか否かを検出する第２の基準位置検出器６４と、トー角調整用モータ６１の回転量を検出する第２の回転検出器６５とを有する。
【００７０】
トー角調整用軸６２は、スプラインナット６６に軸方向に移動可能に挿入されている。スプラインナット６６は、軸方向に移動しないように保持されるとともに、軸受６７で回転可能に支持されている。トー角調整用軸６２の外周には、軸方向に延びるスプライン溝６８が形成されている。スプライン溝６８とスプラインナット６６の間に複数のボール６９が組み込まれ、このボール６９が転がることで、トー角調整用軸６２はスプラインナット６６に対して軸方向に移動可能に支持されている。また、このボール６９を介してスプラインナット６６とスプライン溝６８とが係合することにより、スプラインナット６６とトー角調整用軸６２の間でトルク伝達がなされ、トー角調整用軸６２がスプラインナット６６と一体に回転するようになっている。
【００７１】
トー角調整用モータ６１のモータ軸７０には駆動ギヤ７１が固定されている。駆動ギヤ７１は、スプラインナット６６に固定された従動ギヤ７２と噛み合っており、この噛み合いによって、トー角調整用モータ６１の回転がスプラインナット６６に入力されるようになっている。トー角調整用軸６２は、転舵軸５と同軸上に配置されている。トー角調整用軸６２の一端には雌ねじ７３が形成されており、この雌ねじ７３に転舵軸５の一端に形成された雄ねじ７４がねじ係合している。
【００７２】
トー角調整用モータ６１を回転させると、トー角調整用モータ６１の回転が、駆動ギヤ７１、従動ギヤ７２を順に介してスプラインナット６６に伝達する。スプラインナット６６が回転すると、雄ねじ７４と雌ねじ７３が相対回転することによって、雄ねじ７４と雌ねじ７３のねじ込み深さが変化し、その結果、トー角調整用軸６２が軸方向に移動し、転舵輪３のトー角が変化する。
【００７３】
トー角調整用モータ６１を回転させたとき、左右一対の転舵輪３（すなわちトー角調整用軸６２側の転舵輪３と転舵軸５側の転舵輪３）のうち、トー角調整用軸６２側の転舵輪３のみのトー角が変化する。反対側の転舵輪３のトー角も調整するには、転舵用モータ１３とトー角調整用モータ６１の両方のモータを回転させることで、トー角調整用軸６２の軸方向位置と転舵輪３との軸方向位置とをそれぞれ変化させる。このようにしてトーインやトーアウトの調整を行なうことができる。
【００７４】
第２の絶対位置検出器６３は、トー角調整用モータ６１のモータ軸７０に接続された減速機７５と、減速機７５に接続された回転角度センサ７６とからなる。回転角度センサ７６は、減速機７５の出力軸の角度を絶対角度として検出するセンサであり、例えば、電気抵抗が角度に対応して変化するポテンショメータである。減速機７５の減速比は、トー角調整用軸６２を最大のストロークで移動させたときのトー角調整用モータ６１の回転を１回転未満の回転に減速して伝達するような減速比に設定されている。回転角度センサ７６は、減速機７５で減速して入力される回転の回転角を検出することで、転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置を絶対位置として検出する。すなわち、回転角度センサ７６は、トー角調整用モータ６１の回転量の積算を行なわずに、回転角度センサ７６の現在の出力のみに基づいて転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置を検出する。
【００７５】
第２の基準位置検出器６４は、トー角調整用軸６２に固定された永久磁石７７と、トー角調整用軸６２がトー角調整用の基準位置にあるときに永久磁石７７に最接近するようにアーム７８を介して転舵軸５に固定された磁気センサ７９とからなる。永久磁石７７は、トー角調整用軸６２の回転が磁気センサ７９の出力に影響するのを防止するため、トー角調整用軸６２の外周に沿って周方向に延びるリング形状とされている。また、永久磁石７７は、内周面と外周面がそれぞれ単一の磁極（Ｎ極またはＳ極）となるようにラジアル着磁したものを使用している。磁気センサ７９は、トー角調整用軸６２が基準位置にあるときに永久磁石７７の外径側に対向するように配置されている。磁気センサ７９は、例えば、ホールＩＣである。トー角調整用軸６２の基準位置は、トー角がゼロのときのトー角調整用軸６２の位置（すなわち中立位置）に設定されている。磁気センサ７９は、トー角調整用軸６２の軸方向の位置が基準位置に合致したときにパルス信号を出力するように構成されている。
【００７６】
第２の回転検出器６５は、トー角調整用モータ６１のモータ軸７０が連続的に回転するときに一定角度ごとに出力信号が周期的に変化するセンサであり、例えば、レゾルバである。レゾルバは、モータ軸７０と一体に回転するロータ６５ａと、ロータ６５ａを囲むように設けられた環状のステータ６５ｂとからなる。ステータ６５ｂは、転舵アクチュエータ２の筐体３１に固定されている。ステータ６５ｂは、外部から一定の交流電圧が印加される励磁コイルと、この励磁コイルの通電により交流の電圧が誘起される２組の出力コイルとを有し、この２組の出力コイルに誘起される２相の交流電圧（Ａ相、Ｂ相）がロータ６５ａの回転角に応じて変化する性質を利用して、ロータ６５ａの回転量および回転方向を検出することが可能となっている。第２の回転検出器６５として、モータ軸７０が一定角度回転するごとにパルス信号を出力するインクリメンタルエンコーダを使用してもよい。
【００７７】
トー角調整用モータ６１は、図８に示す第２の制御部８０で制御される。第２の制御部８０の入力側には、転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置を絶対位置として検出する第２の絶対位置検出器６３と、トー角調整用モータ６１の回転量を検出する第２の回転検出器６５と、転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置が予め設定されたトー角調整用の基準位置にあるか否かを検出する第２の基準位置検出器６４とが接続されている。
【００７８】
第２の制御部８０の出力側には、トー角調整用軸６２を転舵軸５に対して移動させるためのトー角調整用モータ６１と、異常報知部４１とが接続されている。
【００７９】
第２の制御部８０は、車両用操舵装置に電源が入ったときに、トー角調整用軸６２の現在位置を検出する位置検出制御を行なう。この制御を行なうために、第２の制御部８０は、第２の絶対位置検出器６３と第２の基準位置検出器６４と第２の回転検出器６５の出力とに基づいて動作する第２の現在位置カウンタ８１を有する。第２の現在位置カウンタ８１は、第２の絶対位置検出器６３と第２の基準位置検出器６４と第２の回転検出器６５の出力とに応じて内部の値を変化させ、その値をトー角調整用軸６２の現在の軸方向位置として出力する論理回路である。
【００８０】
以下、図９に基づいて、第２の制御部８０で行なうトー角調整用軸６２の位置検出制御の一例を説明する。
【００８１】
まず、車両用操舵装置の電源が入ったとき（例えば、車両のイグニッションキーがオンになったとき）に、第２の制御部８０は、第２の絶対位置検出器６３の出力に基づいてトー角調整用軸６２の絶対位置情報を取得し（ステップＳ２１）、その取得した絶対位置情報を、第２の現在位置カウンタ８１の初期値として第２の現在位置カウンタ８１に書き込む（ステップＳ２２）。
【００８２】
その後、車両が走行を開始すると、車両の走行状況に応じてトー角調整用軸６２が軸方向に移動するように、トー角調整用モータ６１が回転する。このとき、第２の制御部８０は、トー角調整用軸６２がトー角調整用の基準位置にきたことを第２の基準位置検出器６４で検出するまでの間、第２の回転検出器６５で検出されるトー角調整用モータ６１の回転量および回転方向に応じて第２の現在位置カウンタ８１の値を変化させる（ステップＳ２３、Ｓ２４）。すなわち、第２の回転検出器６５で正方向の回転を検出したときは、その回転量に応じて第２の現在位置カウンタ８１の値をカウントアップし、第２の回転検出器６５で逆方向の回転を検出したときは、その回転量に応じて第２の現在位置カウンタ８１の値をカウントダウンする。ここで、第２の現在位置カウンタ８１の値は、トー角調整用モータ６１の回転積算量に基づく相対位置（すなわち、トー角調整用軸６２の基準位置に対してトー角調整用モータ６１の回転積算量に相当する分の距離を加算または減算した位置）に対応している。
【００８３】
そして、トー角調整用軸６２がトー角調整用の基準位置（すなわち転舵輪３のトー角がゼロとなるときのトー角調整用軸６２の位置）にきたことを第２の基準位置検出器６４で検出したときは、第２の現在位置カウンタ８１の値を予め設定された基準値（この実施形態ではゼロ）にリセットする（ステップＳ２４、Ｓ２５）。その後、第２の制御部８０は、第２の回転検出器６５で検出されるトー角調整用モータ６１の回転量および回転方向に応じて第２の現在位置カウンタ８１の値を変化させる（ステップＳ２６）。
【００８４】
車両用操舵装置の電源が入ったとき、第２の制御部８０は、以上のようにしてトー角調整用軸６２の位置検出制御を行なう。そして、第２の制御部８０は、この位置検出制御で検出されるトー角調整用軸６２の現在位置が、車両の走行状態に応じて予め設定された位置に移動するように、トー角調整用モータ６１を制御する。
【００８５】
また、第２の制御部８０は、車両用操舵装置に電源が入った後、トー角調整用軸６２の位置検出制御と並行して異常判定制御を行なう。異常判定制御は、第２の絶対位置検出器６３と第２の回転検出器６５のいずれかに異常が生じたときに、その異常を検出する制御である。この異常判定制御を、図１０に基づいて説明する。
【００８６】
図１０に示すように、第２の制御部８０は、第２の絶対位置検出器６３の出力と第２の現在位置カウンタ８１の出力とを比較する。すなわち、第２の絶対位置検出器６３の出力に基づいて取得されるトー角調整用軸６２の絶対位置情報と、第２の回転検出器６５の出力に応じて変化する第２の現在位置カウンタ８１の値とを比較する（ステップＳ３１）。
【００８７】
そして、第２の絶対位置検出器６３の出力に基づく絶対位置情報と第２の現在位置カウンタ８１の出力値との差が、予め設定された第２の閾値以下のときは、第２の絶対位置検出器６３と第２の回転検出器６５のいずれも正常であると判定する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。一方、第２の絶対位置検出器６３の出力に基づく絶対位置情報と第２の現在位置カウンタ８１の出力値との差が、予め設定された第２の閾値よりも大きいときは、第２の絶対位置検出器６３と第２の回転検出器６５のいずれかに異常が生じていると判定する（ステップＳ３２、Ｓ３４）。
【００８８】
第２の絶対位置検出器６３と第２の回転検出器６５のいずれかに異常が生じていると判定されたときは、図８に示す異常報知部４１で、運転者に異常を報知するように異常報知部４１を作動させる（ステップＳ３５）。このときトー角調整制御を中止するようにしてもよい。ここで、トー角調整機構６０によるトー角の調整範囲は、通常±２度程度と小さいため、第２の絶対位置検出器６３と第２の回転検出器６５のいずれかに異常が生じたと判定したときでも、バックアップクラッチ６の締結は行なわないようにしても良い。
【００８９】
第２実施形態の車両用操舵装置を使用すると、車両用操舵装置に電源が入ったときに、第２の絶対位置検出器６３の出力に基づくトー角調整用軸６２の絶対位置情報が、第２の現在位置カウンタ８１に初期値として書き込まれ（ステップＳ２１、Ｓ２２）、その後、第２の回転検出器６５で検出されるトー角調整用モータ６１の回転量に応じて第２の現在位置カウンタ８１の値が変化する（ステップＳ３３）。このように、第２の現在位置カウンタ８１の値は、電源が入った直後からトー角調整用軸６２の位置に対応して変化するので、電源が入った直後から、第２の現在位置カウンタ８１の値に基づいて転舵軸５に対するトー角調整用軸６２の位置を検出することができる。その後、トー角調整用軸６２がトー角調整用の基準位置にきたときに、第２の現在位置カウンタ８１の値が予め設定されたトー角調整用の基準値にリセットされ（ステップＳ２４、Ｓ２５）、それ以降は、リセットされた基準値を初期値として第２の現在位置カウンタ８１の値が変化する（ステップＳ２６）。これにより、車両走行中においては、トー角調整用軸６２の全ストロークにわたって高い精度でトー角調整用軸６２の位置を検出することが可能となっている。
【００９０】
また、この第２実施形態の車両用操舵装置は、第２の絶対位置検出器６３と第２の回転検出器６５のいずれかに異常が生じたときに、その異常を検出することが可能なので、信頼性が高い。
【００９１】
上記各実施形態では、転舵用モータ１３から伝達する回転を転舵軸５の軸方向移動に変換する運動変換機構１４として、ボールねじ機構を採用した車両用操舵装置を例に挙げて説明したが、ボールねじ機構にかえて、ボール２１を介さない滑りねじ機構を採用してもよい。また、ボールねじ機構にかえて、転舵用モータ１３の回転が入力されるピニオンと、そのピニオンに噛み合うように転舵軸５に一体に形成されたラックとからなるラックピニオン機構を採用することも可能である。この場合、転舵用モータ１３とラックピニオン機構の間には、転舵用モータ１３の回転を減速してラックピニオン機構に伝達する減速装置を組み込むことができる。
【００９２】
また、上記各実施形態では、ステアリングホイール１と転舵輪３の間を機械的に切り離した切り離し状態と、ステアリングホイール１と転舵輪３の間を機械的に接続した状態とを切り替え可能なバックアップクラッチ６を設けた車両用操舵装置を例に挙げて説明したが、この発明は、バックアップクラッチ６が存在しない車両用操舵装置（すなわち、常時、ステアリングホイール１と転舵輪３の間が切り離されているもの）に適用してもよい。
【００９３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９４】
１        ステアリングホイール
３        転舵輪
５        転舵軸
６        バックアップクラッチ
１３      転舵用モータ
１５      絶対位置検出器
１６      基準位置検出器
１７      回転検出器
２７      減速機
２８      回転角度センサ
４０      制御部
４２      現在位置カウンタ
５０      カム面
５１      従動ピン
５２      付勢部材
５３      変位センサ
６１      トー角調整用モータ
６２      トー角調整用軸
６３      第２の絶対位置検出器
６４      第２の基準位置検出器
６５      第２の回転検出器
７７      永久磁石
７９      磁気センサ
８０      第２の制御部
８１      第２の現在位置カウンタ
【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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【図１０】
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