(57)【要約】【課題】システムオフ時に生じた操舵部材の中点位置ずれを、次のシステムオンのときに確実に解消することができる車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】制御装置１８は、車両用操舵装置のシステムの始動時に検出用アクチュエータ１７により回転角検出装置１２の本体１２ａを少なくとも１回転、回転駆動する。本体１２ａと共に検出部としての第２及び第４素子３２，３４が一体に回転し、それぞれ対応するセンサ素子としての第１および第３素子３１，３３の位置を検出する。第１素子３１は減速機９の出力軸１１に一体回転可能である。第３素子３３は反力用アクチュエータ１３の固定部としての本体１３ａに固定される。操舵部材１の中点位置に対応する第１素子３１の位置が絶対中点位置に対応する第３素子３３の位置からどれだけずれているかを検出する。【選択図】  図１
2004224234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に所定の回転軸線の回りに回転可能に支持される操舵部材の回転操作に応じて舵取り機構を動作させて操舵する車両用操舵装置において、
上記操舵部材に連動して回転する可動側素子、この可動側素子の回転位置を検出するための固定側素子、およびこの固定側素子を固定する本体を含む回転角検出装置と、
この回転角検出装置の本体を上記回転軸線の回りに回転駆動することのできるアクチュエータと、
装置始動時にアクチュエータにより上記回転角検出装置の本体を上記回転軸線の回りに回転駆動することにより、操舵部材の絶対位置を検出するための手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、装置始動時に操舵部材の絶対位置を検出するための手段は、上記操舵部材に連動して回転する第１素子と、この第１素子に対向して回転角検出装置の本体に一体回転可能に設けられた第２素子と、固定部に固定された絶対中点位置検出用の第３素子と、この第３素子に対向して回転角検出装置の本体と一体回転可能に設けられた第４素子と、アクチュエータの動作を制御する制御手段とを含み、第１素子は操舵部材が操舵中立位置にある状態で第３素子に対応する位置に変位し得るように配置されることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の回転操作に応じて操舵する車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステアリングホイール等の操舵部材とラックアンドピニオン機構等の舵取り機構が機械的に連結されている車両用操舵装置では、エンジン停止のためにキーオフした後、操舵部材の操舵角と舵取り機構の転舵角の関係がずれることはない。近年、ステアリングホイール等の操舵部材と舵取り機構との間の機械的な連結を解く、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム（ＳＢＷ：Ｓｔｅｅｒ  Ｂｙ  Ｗｉｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載した車両用操舵装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、操舵部材の操舵角に対する舵取り機構の転舵角の比（伝達比）を可変することのできる転舵比可変機構（ＶＧＲ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅａｒ  Ｒａｔｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載した車両用操舵装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２３６３２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＢＷやＶＧＲを搭載した車両用操舵装置では、キーオフしたときに操舵部材が操作されると、操舵部材の操舵角と舵取り機構の転舵角とが不一致となり、両者の間に通常量を超える偏差を生ずる。
この場合、次にシステムをオンしたときに、操舵角と転舵角の絶対角（舵角中点に相当）の間に通常量を超える誤差が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
特許文献１の車両用操舵装置では、キーオフ時に戻しばねにより操舵部材が中立位置に戻されているが、この操舵部材をエンジン始動時にアクチュエータによって戻しばねに抗して回転駆動して、操舵部材の操舵角を舵取り機構の転舵角に一致させるようにしている。
しかしながら、特許文献１の車両用操舵装置では、操舵部材が回転するため運転者に違和感を与えるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、システムオフ時に生じた中点位置ずれを、次のシステムオンのときに確実に解消することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、固定部に所定の回転軸線の回りに回転可能に支持される操舵部材の回転操作に応じて舵取り機構を動作させて操舵する車両用操舵装置において、上記操舵部材に連動して回転する可動側素子、この可動側素子の回転位置を検出するための固定側素子、およびこの固定側素子を固定する本体を含む回転角検出装置と、この回転角検出装置の本体を上記回転軸線の回りに回転駆動することのできるアクチュエータと、装置始動時にアクチュエータにより上記回転角検出装置の本体を上記回転軸線の回りに回転駆動することにより、操舵部材の絶対位置を検出するための手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、システムオフ時に操舵部材が操作された場合でも、次のシステムオンのときに、回転角検出装置の本体を回転駆動することで、操舵部材の絶対位置を検出することができる。これにより、操舵部材の中点位置を補正し操舵部材の中点位置ずれを解消させることが可能となる。
第２発明は、第１発明において、装置始動時に操舵部材の絶対位置を検出するための手段は、上記操舵部材に連動して回転する第１素子と、この第１素子に対向して回転角検出装置の本体に一体回転可能に設けられた第２素子と、固定部に固定された絶対中点位置検出用の第３素子と、この第３素子に対向して回転角検出装置の本体と一体回転可能に設けられた第４素子と、アクチュエータの動作を制御する制御手段とを含み、第１素子は操舵部材が操舵中立位置にある状態で第３素子に対応する位置に変位し得るように配置されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、システムをオンするときにアクチュエータにより本体と共に第２および第４素子を一体回転させて、第１および第２素子の相対位置関係、並びに第３素子および第４素子の相対位置関係を検出することで、操舵部材の中点位置に関連する第１素子と絶対中点位置検出用の第４素子との偏差を検出することができる。すなわち操舵部材の絶対位置を検出することができる。これにより、操舵部材の中点位置を補正して操舵部材の中点位置ずれを解消させることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の基本的な構成を説明するための概念図である。この車両用操舵装置Ａは、ステアリングホイール等の操舵部材１の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２の動作をステアリングギヤ３によって前部左右車輪４（舵取り車輪）の転舵運動に変換することによって、操舵部材１とステアリングギヤ３とを機械的に連結することなく、操舵を達成している。この場合に、操舵用アクチュエータ２およびステアリングギヤ３などにより、舵取り機構が構成されている。
【００１２】
操舵用アクチュエータ２は、たとえば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。ステアリングギヤ３は、操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド（転舵軸）５の軸方向（車幅方向）の直線運動に変換する運動変換機構（ボールねじ機構など）を有する。ステアリングロッド５の運動は、タイロッド６を介してナックルアーム７に伝達され、このナックルアーム７の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム７に支持された車輪４の転舵が達成される。
【００１３】
操舵部材１は、車体に対して所定の回転軸線３０の回りに回転可能に支持された回転シャフト８に連結されている。この回転シャフト８は、例えば遊星ギヤ機構からなる減速機９の入力軸１０および出力軸１１を含む。減速機９の入力軸１０には、操舵部材１が一体回転可能に連結されている。また、減速機９の出力軸１１には、出力軸１１の回転角に対応する操舵部材１の操舵角δｈを検出するための回転角検出装置１２と、操舵部材１に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータ１３が設けられている。操舵部材１の回転は減速機９を介して減速され、１回転以内の回転に変換されて回転角検出装置１２に与えられるようになっている。
【００１４】
反力用アクチュエータ１３は、出力軸１１と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成することができる。出力軸１１の操舵部材１とは反対側の端部には、渦巻きばねなどからなる弾性部材１４（復元手段）が車体との間に結合されている。この弾性部材１４は、反力用アクチュエータ１３が操舵部材１にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、減速機９を介して操舵部材１を直進操舵位置に復帰させる。
【００１５】
また、回転シャフト８の入力軸１０には、操舵部材１に加えられた操作トルクＴを検出するためのトルクセンサ１５が設けられている。一方、操舵用アクチュエータ２の出力値を検出するための出力値センサとして、車輪４の転舵角δを検出する転舵角センサ１６が設けられている。この転舵角センサ１６は、操舵用アクチュエータ２によるステアリングロッド５の作動量を検出するポテンショメータなどで構成することができる。
【００１６】
また、回転角検出装置１２はハウジング等の本体１２ａを備え、この本体１２ａ内に、出力軸１１に一体回転する可動側素子１２ｂと、本体１２ａに固定される固定側素子１２ｃとを備える、光電式、磁気式、電磁誘導式、静電容量式等の公知のロータリーエンーダからなる。回転角検出装置１２の本体１２ａは、電動モータ等の検出用アクチュエータ１７によって出力軸１１の回りに回転駆動が可能である。
【００１７】
また、減速機９の出力軸１１には、例えばホールＩＣ等のセンサ素子としての第１素子３１が一体回転可能に取り付けられる一方、回転角検出装置１２の本体１２ａに一体回転可能に例えば．ホールＩＣ等のセンサ検出部としての第２素子３２が取り付けられ、これら第１素子３１と第２素子３２とが相対向する。
また、反力用アクチュエータ１３の固定部としての本体１３ａには、絶対位置検出用の第３素子３３が取り付けられる一方、回転角検出装置１２の本体１２ａに一体回転可能にセンサ検出部としての第４素子３４が取り付けられ、これら第３素子３３および第４素子３４が相対向する。
【００１８】
上記第３素子３３は操舵部材１の絶対中点位置に対応する位置に配置される。第１素子３１は操舵部材１が操舵中立位置にある状態で、第３素子３３に対応する位置に変位し得るように出力軸１１に配置されている。
回転角検出装置１２、トルクセンサ１５、転舵角センサ１６、第２素子３２および第４素子３４は、コンピュータを含むステアリング系制御装置１８に接続されている。この制御装置１８には、車速Ｖを検出する速度センサ１９が接続されている。
【００１９】
制御装置１８は、ドライバ２０，２１および２２をそれぞれ介して操舵用アクチュエータ２、反力用アクチュエータ１３および検出用アクチュエータ１７をそれぞれ制御する。より具体的には、制御装置１８は、回転角検出装置１２が検出する操舵角δｈに対応した転舵角δが達成されるように操舵用アクチュエータ２を制御するための舵取り制御を実行する。
また、制御装置１８は、固定側素子１２ｃに対する可動側素子１２ｂの回転に基づいて回転角検出装置１２により検出される操舵角δｈに対応した操作反力が操舵部材１に与えられるように、ドライバ２１を介して反力用アクチュエータ１３を制御する。
【００２０】
また、制御装置１８は、車両用操舵装置Ａの始動時に回転角検出装置１２の可動側素子１２ｂの絶対位置を検出するために、回転角検出装置１２の本体１２ａを上記出力軸１１（回転軸線３０）の回りに回転駆動するように、ドライバ２２を介して検出用アクチュエータ１７を制御する。
図２は、この実施形態の特徴を説明するためのフローチャートであり、システムオフ時に生じた操舵部材１ないし回転角検出装置１２の中点ずれ（オフセット誤差）を検出するために制御装置１８が実行する処理、および通常の舵取り制御のために制御装置１８が実行する処理を示している。
【００２１】
制御装置１８は、イグニッションキーのキースイッチがオンされる車両用操舵装置Ａのシステムの始動時（ステップＳ１でＹＥＳ）には、中点位置ずれ検出処理をスタート（ステップＳ２）させる一方、始動時でないとき（ステップＳ１でＮＯ）には、通常の舵取り制御処理をスタートさせる（ステップＳ７）。
中点位置ずれ検出処理では、検出用アクチュエータ１７により回転角検出装置１２の本体１２ａを少なくとも１回転、回転駆動する（ステップＳ３）。
【００２２】
本体１２ａと共にセンサ検出部としての第２および第４素子３２，３４が一体に回転し、この回転中に、これらセンサ検出部としての第２および第４素子３２，３４によって、それぞれ対応するセンサ素子としての第１および第３素子３１，３３の位置を検出する（ステップＳ４）。
具体的には、操舵部材１の中点位置に対応する第１素子３１が絶対中点位置に対応する第３素子３３に対して所定の角度を持つ、図３（ａ）に示す位置にある状態でシステムがオフされた後、操舵部材１が回転操作されて、第１素子３１が図３（ｂ）に示す位置に移動している場合、次にシステムをオンするときに、これら第１および第３素子３１，３３の位置を検出するわけである。
【００２３】
これにより、第１素子３１の位置、すなわち操舵部材１の中点位置が絶対中点位置としての第３素子３３の位置からどれだけずれているか、つまり中点位置ずれ量Δθ（操舵角）を検出する（ステップＳ５）。
続いて、検出した中点位置ずれ量Δθに対応する転舵角だけ車輪４を転舵するために操舵用アクチュエータ２を制御する（ステップＳ６）。
一方、舵取り制御処理では、検出用アクチュエータ１７を停止させて（ステップＳ８）、回転角検出装置１２の本体１２ａを停止した状態で、回転角検出装置１２を通常のロータリーエンコーダとして機能させる。すなわち、操舵部材１の回転に連動して回転する可動側素子１２ｂと固定側検出素子１２ｃとの位置関係に基づいて操舵部材１の操舵角δｈを検出し、検出された操舵角δｈに対応した転舵角δが達成されるように操舵用アクチュエータ２を舵取り制御する（ステップＳ９）。
【００２４】
また、トルクセンサ１５と速度センサ１９の検出値に基づいて、所要の操作反力を操舵部材１に与えるように、反力用アクチュエータ１３を反力制御する（ステップＳ１０）。
以上のように、本実施の形態によれば、システムオフ時に操舵部材１が操作された場合でも、次のシステムオンのときに、回転角検出装置１２の本体１２ａを回転駆動することで、操舵部材１すなわち回転角検出装置１２の中点位置ずれを検出することができるので、操舵部材１の中点位置を補正して操舵部材１すなわち回転角検出装置１２の中点位置ずれを解消させることが可能となる。
【００２５】
上述の実施形態では、操作部材１と舵取り機構とが機械的に結合されていないステア・バイ・ワイヤ・システムを例にとったが、この発明は、操舵部材と舵取り機構とが機械的にリンクされた構成、たとえば転舵比可変機構（ＶＧＲ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅａｒ  Ｒａｔｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍ）を搭載した車両用操舵装置にも適用することができる。
また、第２素子３２および第４素子３４をセンサ素子とし、第１素子３１および第３素子３３をセンサ検出部としても良い。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】中点位置ずれ検出処理および舵取り制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】（ａ）および（ｂ）はシステムオフ時に操舵部材が回転されて第１素子が変位する様子を説明するための模式図である。
【符号の説明】
Ａ    車両用操舵装置
１    操舵部材
２    操舵用アクチュエータ
８    回転シャフト
９    減速機
１０  入力軸
１１  出力軸
１２  回転角検出装置
１２ａ  本体
１２ｂ  可動側素子
１２ｃ  固定側素子
１３  反力用アクチュエータ
１３ａ  本体（固定部）
１５  トルクセンサ
１７  検出用アクチュエータ
１８  制御装置
１９  速度センサ
２０〜２２  ドイラバ
３０  回転軸線
３１  第１素子（センサ素子）
３２  第２素子（センサ検出部）
３３  第３素子（センサ素子）
３４  第４素子（センサ検出部）
【図１】
2004224234.tif 000003
【図２】
2004224234.tif 000004
【図３】
2004224234.tif 000005