(57)【要約】【課題】パワーステアリング装置，操作部・転舵部分離型操舵装置等、駆動モータを転舵部に備えた操舵装置の異常を検知する。【解決手段】駆動モータ等のそれの比較的小さな回転角度内（例えば１回転）における回転速度，回転トルク，負荷電流等の変動状態を検出して［Ｓ６］、その変動状態に基づいて転舵部の異常を認定する［Ｓ７〜Ｓ１９］。例えば、複数回の検出を行い、ある検出回において検出された変動状態が所定の閾状態を超えた場合に、その検出回を異常回と認定し［Ｓ６〜Ｓ９］、その異常回の出現状態（例えば、連続回数，出現頻度等）が所定の閾状態を超えた場合に、転舵部を異常と認定する［Ｓ１２〜Ｓ１９］。駆動力伝達経路への異物の噛み込みや、その経路を構成する部材の傷等に起因する転舵部の異常を、外乱を排除しつつ、早期にかつ効果的に検知することができる。【選択図】      図４
2004243900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）操舵のために運転者によって操作される操作部材を備えた操作部と、（ｂ）駆動モータを備え、そのモータの回転駆動力によって駆動され、あるいはそのモータの回転駆動力によって助勢された前記操作部からの駆動力によって駆動され、前記操作部材の操作に応じて車輪を転舵する転舵部とを含む車両用操舵装置の、前記転舵部の異常を検知する装置であって、
前記駆動モータまたはその駆動モータの回転駆動力の伝達経路に存在して自らが回転駆動される回転駆動体の、一定の幅に設定された設定回転角度内におけるそれらに関連する物理的ファクタ値の変動状態を検出する変動検出部と、
その検出された変動状態に基づいて、前記転舵部が異常であることを認定する異常認定部と
を含むことを特徴とする操舵装置異常検知装置。
【請求項２】
前記変動検出部が、
（Ａ）前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記駆動モータまたは回転駆動体の回転速度の変動状態を検出する回転速度変動検出部と、
（Ｂ）前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記駆動モータまたは回転駆動体の回転トルクの変動状態を検出する回転トルク変動検出部と
（Ｃ）前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記駆動モータの負荷の変動状態を検出する負荷変動検出部と
から選ばれる少なくとも１つを備える請求項１に記載の操舵装置異常検知装置。
【請求項３】
前記設定回転角度が、前記駆動モータまたは駆動回転体の１回転に相当する角度である請求項１または請求項２に記載の操舵装置異常検知装置。
【請求項４】
前記変動検出部が、前記設定回転角度内の物理的ファクタ値の変動状態の１回の検出を、定められた条件に従って複数回にわたって行うものであり、かつ、前記異常認定部が、ある回の前記１回の検出において検出された前記変動状態が設定された閾状態を超える場合にその回を異常回と認定する異常回認定部と、前記異常回の出現状態に基づいて前記転舵部が異常であると認定する異常回出現状態依拠認定部を備えた請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【請求項５】
前記異常回出現状態依拠認定部が、
（イ）前記異常回の出現頻度が設定された閾頻度を超えた場合に、前記転舵部が異常であると認定する頻度依拠認定部と
（ロ）前記異常回が設定された閾回数を超えて連続する場合に、前記転舵部が異常であると認定する異常回連続時認定部と
の少なくとも一方を有する請求項４に記載の操舵装置異常検知装置。
【請求項６】
前記駆動モータまたは駆動回転体の回転角度位置が前記車輪の転舵角に対応付けられており、
前記異常認定部が、特定の転舵角に対応する特定回転角度位置に関して、前記異常回の認定を行なって前記異常の認定を行う特定角度位置認定部を備えた請求項４または請求項５に記載の操舵装置異常検知装置。
【請求項７】
（ａ）操舵のために運転者によって操作される操作部材を備えた操作部と、（ｂ）駆動モータを備え、そのモータの回転駆動力によって駆動され、あるいはそのモータの回転駆動力によって助勢された前記操作部からの駆動力によって駆動され、前記操作部材の操作に応じて車輪を転舵する転舵部とを含む車両用操舵装置の、前記転舵部の異常を検知する方法であって、
前記駆動モータまたはその駆動モータの回転駆動力の伝達経路に存在して自らが回転駆動される回転駆動体の、一定の幅に設定された設定回転角度内におけるそれらに関連する物理的ファクタ値の変動状態を検出する変動検出工程と、
その検出された変動状態に基づいて、前記転舵部が異常であることを認定する異常認定工程と
を含むことを特徴とする操舵装置異常検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輪の転舵が操作部材とは別の駆動源の駆動力によってあるいは別の駆動源の駆動力で助勢された操作部材からの駆動力によって行われる車両用操舵装置の異常を検知する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置には、ステアリングホイール等の操作部材から入力された駆動力を別途設けられた駆動源の駆動力により助勢して車輪を転舵するいわゆるパワーステアリングや、ステアリングホイールを含む操作部と車輪を転舵させる転舵部とが機械的に分離され、転舵部に設けられた駆動源によってステアリングホイールの操作に応じて車輪を転舵する操作部・転舵部分離型の操舵装置等が存在する。一般に、操舵装置は、両端がそれぞれ左右の車輪のステアリングナックルのそれぞれに接続される転舵ロッド（例えばラックバー等）を有し、転舵ロッドが車両の左右方向に移動させられることによって、車輪の転舵が行われる。上記駆動源を含む操舵装置では、その駆動源の駆動力に依存して車輪が転舵される構造をなしているため、駆動源やそれから車輪に至るまでの駆動伝達経路に異常が発生する場合、それを早期に発見することが望まれる。
【０００３】
駆動源として電動モータを利用したパワーステアリング装置において、その電動モータの異常を発見する技術として、例えば、下記特許文献に記載の技術が存在する。この技術は、モータの負荷電流を検出して、駆動源の負荷短絡故障を発見しようというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２７４３７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
上記駆動源を含む操舵装置では、上述したように、駆動源からの駆動力が、例えば転舵ロッドを介して、車輪の転舵駆動力として伝達されるのであるが、その駆動力伝達経路において、異常が生じる場合がある。例えば、ギヤ，ボールねじ等の噛み合い部分、モータの出力軸やその出力軸の回転を減速する減速機構を構成するギヤ等の回転体を保持する軸受部分等が何らかの損傷を受けること等によって発生する異常である。ところが、例えばそのような駆動力伝達経路の異常については、上記従来技術をもってしても発見し得ない。
【０００６】
そこで、本発明は、操作部材とは別の駆動源を備えた操舵装置の転舵部の異常を検知する装置および方法を得ることを課題としてなされたものであり、本発明によれば、下記各態様の操舵装置異常検知装置および操舵装置異常検知方法が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能である。
【０００７】
なお、本発明によって得られる態様のうちのいくつかのものを請求項に係る発明として掲げたのであるが、以下の各項と請求項に係る発明について説明すれば、（１）項が請求項１に相当し、（２）項ないし（４）項を合わせたものが請求項２に、（６）項が請求項３に、（７）項と（１０）項とを合わせたものが請求項４に、（１１）項と（１２）項とを合わせたものが請求項５に、（１３）項が請求項６にそれぞれ相当する。また、（２１）項が請求項７に相当する。
【０００８】
（１）（ａ）操舵のために運転者によって操作される操作部材を備えた操作部と、（ｂ）駆動モータを備え、そのモータの回転駆動力によって駆動され、あるいはそのモータの回転駆動力によって助勢された前記操作部からの駆動力によって駆動され、前記操作部材の操作に応じて車輪を転舵する転舵部とを含む車両用操舵装置の、前記転舵部の異常を検知する装置であって、
前記駆動モータまたはその駆動モータの回転駆動力の伝達経路に存在して自らが回転駆動される回転駆動体の、一定の幅に設定された設定回転角度内におけるそれらに関連する物理的ファクタ値の変動状態を検出する変動検出部と、
その検出された変動状態に基づいて、前記転舵部が異常であることを認定する異常認定部と
を含むことを特徴とする操舵装置異常検知装置。
【０００９】
本項に記載の異常検知装置は、平たく言えば、駆動モータあるいはそのモータによって回転させられる回転駆動体の回転の状態を示すパラメータを、一定の比較的短いスパンにおいて測定し、そのパラメータの変動状態から、転舵部の異常を検知するものである。前述したように、特に、モータから転舵車輪までの駆動力伝達経路における異常、例えば、その駆動力伝達経路を構成する各構成要素に生じた異変に起因する転舵部の異常を発見するのに好適な異常検知装置である。
【００１０】
例えば、前述したように、モータの出力軸やその出力軸によって回転駆動されるギヤ等の回転駆動体を保持する軸受、その他駆動伝達経路における伝達機構等の各部分等への異物の混入，噛み込み等や、それらの部分等の錆び，損傷等によって、駆動伝達経路において異常が発生する。それらの異常は、モータあるいは上記回転駆動体（以下「モータ等」と省略する場合がある）の円滑な回転を阻害することから、回転速度等の物理的ファクタ値（後に詳述する）の異常変動として出現する。後に詳しく説明するが、その変動は、例えば、モータ等の回転周期に応じた周期変動として現れたり、一定の転舵角の位置における変動として現れたりすることが多く、そのような出現特性を考慮して判断すれば、容易に、転舵部におけるそれらの異常を検知することができる。なお、転舵部の異常は、それの程度が大きくなれば車両の操作感の変化として操作者に体感され得るものではあるが、異常の初期段階においては十分に小さく、それを体感することが困難である。本項に記載の異常検知装置によれば、操作者が体感できない初期段階における小さな異常も検知可能である。
【００１１】
本項に記載の態様において、駆動源たる「駆動モータ」の種類は、特に限定されない。一般に用いられているところの回転駆動する各種の電動モータを使用可能である。また「回転駆動体」は、例えば、この駆動モータの駆動力に依存して駆動されるもの、つまり、転舵ロッドが駆動モータの駆動力に依存して駆動される場合に、駆動モータと転舵ロッドとの間に駆動力伝達を目的として設けられているものであってもよい。その場合、駆動モータの回転駆動を減速して伝達するものでもよく、等速あるいは増速して伝達するものであってもよい。例えば、ラックが設けられた転舵ロッドと、そのラックに噛合するピニオンと、そのピニオンを回転させるあるいは駆動ロッドを移動させる駆動モータとを含んで構成される転舵部においては、そのピニオンあるいはそれの軸が回転駆動体として機能する。また、ボールねじが形成された転舵ロッドと、そのボールねじに螺合するナットを、そのナットを回転させる駆動モータとを含んで構成される転舵部においては、そのナットが回転駆動体として機能する。
【００１２】
「操作部材」は、例えば、ステアリングホイールが一般的であるが、その形状，方式等は特に限定されない。例えば、前述の操作部・転舵部分離型の操舵装置においては、転舵角を決定するための操作量が取得可能なもであればよく、極端に言えばジョイスティック等、種々のものが採用可能である。「設定回転角度」，「物理的ファクタ」，「変動状態」の意義、「変動検出部」，「異常認定部」の具体的態様等については、以下の項において説明する。
【００１３】
（２）前記変動検出部が、前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記駆動モータまたは回転駆動体の回転速度の変動状態を検出する回転速度変動検出部を備えた（１）項に記載の操舵装置異常検知装置。
（３）前記変動検出部が、前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記駆動モータまたは回転駆動体の回転トルクの変動状態を検出する回転トルク変動検出部を備えた（１）項または（２）項に記載の操舵装置異常検知装置。
（４）前記変動検出部が、前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記駆動モータの負荷の変動状態を検出する負荷変動検出部を備える（１）項ないし（３）項のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【００１４】
本発明の異常検知装置において、変動状態を検出するために利用される「物理的ファクタ値」は、特に限定されるものではなく、モータ等の回転状態を表すパラメータ等であれば、広く各種のものを採用できる。上記３つの項は、それぞれ、「物理的ファクタ値」を利用可能な具体的なものに限定した項である。それらの項において例示した「物理的ファクタ値」は、いずれも比較的容易に取得可能であり、それらは、モータ等の回転を阻害する力に応じて変化することで、異常に起因する変化を認識し易いパラメータである。例えば、操作部材の操作が一定の速度で行われたと仮定した場合、その操作中において上記３つのファクタ値は理論的には一定の値あるいは漸変する値となる。しかし、例えば、駆動モータに一定の電流値を供給するように制御されていても、上記異物混入，損傷等が発生していれば、その発生状態に応じて、モータ等の回転速度は遅くなる。逆に、一定の速度で回転するように制御されていても、モータの負荷を示す負荷電流は大きくなり、回転トルクも大きくなってしまう。したがって、転舵部に上記異常が発生しているような場合には、それらの物理的ファクタ値が異常変動を生じることになる。このように、上記物理的ファクタ値の変動は、異常を示す効果的な指標となり得るのである。
【００１５】
上記（２）項において、「回転速度」は、回転角速度でもよく、また、周速であってもよい。上記各物理的ファクタ値の測定デバイスは、特に限定されず、例えば、回転角速度であれば、レゾルバ等の測定デバイスにより回転位相を測定し、時間の経過に伴う回転位相の変化量から算出することができる。また、エンコーダ，電磁ピックアップ等の測定デバイスによって所定の時間の経過の間に取得されるパルス数を基に算出するもこともできる。また、例えば、周速であれば周速計等を、回転トルクであれば各種のトルクセンサを採用可能である。なお、回転トルクの測定は、モータ等のトルクを直接測定する態様に限られず、転舵部を構成する他の構成要素であって、モータ等の回転トルク変動が自身のトルク変動として現れる構成要素のトルクを測定し、間接的にモータ等のトルク変動を測定する態様であってもよい。駆動モータの負荷は、一般の電動モータのように負荷電流の大きさに現れる場合は、負荷電流を検出すればよく、測定デバイスとして、各種の電流計を採用可能である。
【００１６】
上記３つの項は、それぞれ検出の対象応じて、それぞれ「回転速度変動検出部」，「回転トルク変動検出部」，「負荷変動検出部」を有する態様に関するものであるが、それらの項の引用項からも解るように、本発明の異常検知装置は、それらの３つの検出部のうち１つのみを備える態様とすることもでき、また、２以上を備える態様とすることもできる。つまり、２種以上のファクタ値の変動状態を検出し、それらに基づいて異常を認定する態様とすることもできるのである。
【００１７】
（５）前記変動検出部が、前記物理的ファクタ値の変動状態として、前記設定回転角度内における前記物理的ファクタ値の最大値と最小値との差を検出するものである（１）項ないし（４）項のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【００１８】
本発明の異常検出装置では、設定回転角度内における物理的ファクタ値の変動状態をどのような値とするかが限定されるものではない。例えば、本項に示すように、その回転角度内において測定されたファクタ値の最大値と最小値との差をもって変動状態値とすることもでき、他に、その回転角度内における測定開始時におけるファクタ値と測定終了時における差をもって変動状態値とすることができる。また、測定されたファクタ値の変化勾配の最大値をもって、変動状態値とすることもできる。本項に記載のように、最大値と最小値との差は簡便に算出することができ、また、その値を変動状態値として採用すれば、設定回転角度より小さな回転角度内に生じるファクタ値の異常変動であっても、その値に反映されることになる。
【００１９】
（６）前記設定回転角度が、前記駆動モータまたは駆動回転体の１回転に相当する角度である（１）項ないし（５）項のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【００２０】
上記物理的ファクタ値は、操作部材の操作速度等によって変化する。例えば、急ハンドル時等、操作速度が急激に大きくなる場合等には、変動が大きくなる。したがって、検出する際の回転角度範囲が大きすぎる場合は、測定開始時のファクタ値と測定終了時のファクタ値の差が大きくなるため、たとえ上記最大値と最小値との差を変動状態値として採用しても、異常に起因する変動を検出し難くなる。このことを考慮すれば、比較的小さな角度範囲におけるファクタ値の変動を検出することが望ましい。つまり、変動検出のスパンを短くすることが望ましいのである。具体的には、転舵の全ストローク（一方向の設定限界まで転舵した状態から他方向の設定限界まで転舵させたときの転舵行程）の間にモータ等が回転する全回転角度の１／１５以下とするのが望ましい。より望ましくは１／２０以下、さらに望ましくは１／２５以下とするのがよい。また、前述したように、異物，損傷等がモータ等に存在する場合は、それらに起因するファクタ値の変動は、特に異常の初期の段階では、モータ等の１回転を周期とする周期変動の態様で出現したり、また、各周期に連続して出現したりすることがある。このことをも考慮すれば、本項に記載の態様のように、「設定回転角度」は、モータ等の１回転に相当するものであることが望ましい。なお、設定回転角度は、２回転，３回転等に相当する角度とすることもでき、逆に１／２回転，１／３回転等に相当する角度とすることもできる。
【００２１】
（７）前記変動検出部が、前記設定回転角度内の物理的ファクタ値の変動状態の１回の検出を、定められた条件に従って複数回にわたって行うものである（１）項ないし（６）項に記載の操舵装置異常検知装置。
【００２２】
例えば、１回の検出において検出されたファクタ値の変動が大きいものであったとしても、その変動は、転舵部の異常に起因するものではなく、操作部材の過激な操作，路面からの反力等に起因するものである可能性もある。また、異物の混入などの場合は、一過性のものであり転舵部の異常にまで至らない場合もある。そのようなことを考慮すれば、本項に記載の態様のように、同じ変動検出スパンという条件において、複数回の検出によって転舵部の異常を認定することが望ましい。
【００２３】
（８）前記変動検出部が、前記操作部材の１操作の間に、前記１回の検出を、時間的に連続して複数回にわたって行う連続検出部を備えた（７）項に記載の操舵装置異常検知装置。
（９）前記駆動モータまたは駆動回転体の回転角度位置が前記車輪の転舵角に対応付けられており、
前記変動検出部が、前記１回の検出を、少なくとも特定の転舵角に対応する特定回転角度位置において複数回にわたって行う特定角度位置検出部を備えた（７）項または（８）項に記載の操舵装置異常検知装置。
【００２４】
上記２つの項に記載の態様は、複数回の検出を行う条件、換言すればサンプリング条件に関する限定を加えた態様である。（８）項の態様には、例えば、ハンドルを切る１操作、あるいは、ハンドルを戻す１操作において、連続して変動検出を行う態様が含まれる。例えば、モータ等が設定回転角度だけ回転する毎に、１回の検出を開始して終了するといった態様である。具体的には、モータ等の１回転毎、つまり３６０゜回転する毎に検出開始して終了する態様等である。変動検出のサンプル数を多くすることがでるというメリットがある。また、連続して検出を行う態様には、例えば、検出のスパンは設定回転角度であるが、検出開始のタイミングをそれより小さな角度ピッチとする態様も含まれる。つまり、変動検出のスパンを移動させつつ、互いに検出時期の一部が重なり合った複数回の検出を行う態様である。１回の操作における回転角度が同じであっても、そのように変動検出のスパンを移動させて測定すれば、検出の回数をさらに多くすることができる。なお、（８）項に記載の態様に代え、前記操作部材の１操作の間に、前記１回の検出を、時間的に間欠的に複数回にわたって行う間欠検出部を備えた態様とすることもできる。この態様は、各変動検出スパンに間隔を設ける態様であり、例えば、１回の検出の終了の後、所定回転角度だけ回転した後、あるいは所定の時間経過した後、次に検出を開始する態様が含まれる。１操作における変動検出のサンプリング数を少なくできるというメリットがある。
【００２５】
上記（９）項に記載の態様は、平たく言えば、転舵可能範囲において、一定の転舵角に対応するモータ等の回転角度位置において変動検出を行う態様である。例えば、モータ等から転舵ロッドへの駆動力伝達部において、転舵ロッド側に損傷等がある場合等には、転舵可能範囲における一定位置、つまり一定の転舵角の位置で上記ファクタ値の異常変動が発生する可能性が高い。そのような場合には、その位置を特定回転角度位置と設定し、その位置の異常変動を重点的に管理することが望ましい。（９）項に記載の態様は、そのような場合に好適な態様である。なお、特定回転角度位置は、変動検出スパンである設定回転角度のように、所定の幅をもつ区間としてもよい。また、１つの位置のみを特定回転角度位置とすることに留まらず、複数の位置をそれぞれ特定回転角度位置としてもよい。つまり、複数の特定回転角度位置においてファクタ値の変動を検出する態様である。
【００２６】
上記２つの項は、それぞれ、サンプリングの条件応じて、「連続検出部」，「特定角度位置検出部」のそれぞれを有する態様に関するものである。本発明の異常検知装置は、それらの２つの検出部のうちの１つのみを備えた態様とすることもでき、また、両者を備える態様とすることもできる。例えば、連続検出の中の一部の検出結果を特定位置における検出結果として利用する態様等も含まれる。
【００２７】
（１０）前記異常認定部が、ある回の前記１回の検出において検出された前記変動状態が設定された閾状態を超える場合にその回を異常回と認定する異常回認定部と、前記異常回の出現状態に基づいて前記転舵部が異常であると認定する異常回出現状態依拠認定部を備えた（７）項ないし（９）項のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【００２８】
転舵部の異常の認定するには、何らかの条件にしたがって行うことが望ましい。本項に記載の態様には、例えば、１回の検出における変動状態が設定条件を超える場合に異常変動であると認定し、その異常変動が設定条件を超えて出現した場合に転舵部が異常であると認定する態様が含まれる。ファクタ値の異常変動があったとしても、その異常変動が、転舵部の異常に起因するものではなく、例えば、操作部の急激な操作に起因するものであったり、路面からの異常な反力に起因するものであったりもする。そのような異常変動は、外乱によるものであり、転舵部の異常を検知する場合のいわゆるノイズとなる。本項に記載された構成の「異常認定部」によれば、異常回の出現状態に基づく判断を、適切な条件を設定してその条件に従って行うことにより、外乱の影響を排除した認定を行うことが可能である。
【００２９】
（１１）前記異常回出現状態依拠認定部が、前記異常回の出現頻度が設定された閾頻度を超えた場合に、前記転舵部が異常であると認定する頻度依拠認定部を有する（１０）項に記載の操舵装置異常検知装置。
（１２）前記異常回出現状態依拠認定部が、前記異常回が設定された閾回数を超えて連続する場合に、前記転舵部が異常であると認定する異常回連続時認定部を有する（１０）項または（１１）項に記載の操舵装置異常検知装置。
【００３０】
上記２つの項は、異常回出現状態依拠認定部の認定条件に関する限定に関するものである。いずれの項の態様も、「閾頻度」，「閾回数」を適切なものとすれば、外乱の影響を排除して適切な異常認定を行うことができる。頻度に依拠して認定する態様には、例えば、設定された複数回数の直近の検出回においてどのような割合で異常回が出現したかによって判断し、その割合が所定の割合を超えたときに転舵部の異常と認定する態様等が含まれる。なお、本発明の異常検出装置は、「頻度依拠認定部」と「異常回連続時認定部」とのいずれか一方のみを有する態様で実施することもでき、それらの両者を有し、両者を選択的に機能させるあるいは両者が並行して認定処理を行う態様で実施することもできる。
【００３１】
（１３）前記駆動モータまたは駆動回転体の回転角度位置が前記車輪の転舵角に対応付けられており、
前記異常認定部が、特定の転舵角に対応する特定回転角度位置に関して、前記異常回の認定を行なって前記異常の認定を行う特定角度位置認定部を備えた（１０）項ないし（１２）項のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【００３２】
本項に記載の態様は、特定回転角度位置において生じた異常を認定するための態様である。本項に記載の態様には、特定回転角度位置において、前述したところの出現頻度に依拠する認定，連続発生に依拠する認定等を行う態様等が含まれる。前述したように、例えば、モータ等から転舵ロッドへの駆動力伝達部において、転舵ロッド側の特定箇所に損傷等がある場合等において、その特定箇所の異常を重点的に管理する場合に好適な態様である。
【００３３】
（１４）前記転舵部が前記操作部の駆動力ではなく前記駆動モータの回転駆動力によって駆動される車両用操舵装置を異常検知の対象とする（１）項ないし（１３）項のいずれかに記載の操舵装置異常検知装置。
【００３４】
本項に記載の態様は、前述の操作部・転舵部分離型の操舵装置、いわゆるステア・バイ・ワイヤ型と呼ばれるような操舵装置を対象とする態様である。操作部・転舵部分離型の操舵装置の場合は、転舵部の異常変動が操作部材に伝達されないことから、走行感として体感できる程度にまで増大した異常でなければ、操作者は認知し得ない。したがって、転舵部の異常を検知できる本発明の異常検知装置は、そのような操作部・転舵部分離型操舵装置に適用されるメリットが大きい。なお、駆動モータの駆動力により操作部材の操作力をアシストするパワーステアリング装置の場合は、ある程度大きな異常は操作部材を介して操作者が認知可能であるが、それでも初期の段階での小さな異常を操作者が体感することは困難である。異常が増大する前に異常を早期に発見可能であるという点に鑑みれば、本発明の異常検知装置は、パワーステアリング装置を対象とする場合でも、十分なるメリットを享受できる。
【００３５】
（２１）（ａ）操舵のために運転者によって操作される操作部材を備えた操作部と、（ｂ）駆動モータを備え、そのモータの回転駆動力によって駆動され、あるいはそのモータの回転駆動力によって助勢された前記操作部からの駆動力によって駆動され、前記操作部材の操作に応じて車輪を転舵する転舵部とを含む車両用操舵装置の、前記転舵部の異常を検知する方法であって、
前記駆動モータまたはその駆動モータの回転駆動力の伝達経路に存在して自らが回転駆動される回転駆動体の、一定の幅に設定された設定回転角度内におけるそれらに関連する物理的ファクタ値の変動状態を検出する変動検出工程と、
その検出された変動状態に基づいて、前記転舵部が異常であることを認定する異常認定工程と
を含むことを特徴とする操舵装置異常検知方法。
【００３６】
本項に記載の態様は、操舵装置の異常を検知する方法に関するものであり、上記変動検出工程と異常認定工程とを含んで構成される。本項の態様の説明は、（１）項を始めとする先に述べた異常検知装置の説明と重複するため、明細書が煩雑となるのを避けるべく省略する。また、本発明の異常検知方法は、（２）項ないし（１４）項に記載の技術的内容を本項に適用した態様で実施することができる。これらの態様についての説明も各項に記載した説明と同様であるため、明細書の簡略化のため省略する。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施形態を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の実施形態の他、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００３８】
＜第１実施形態＞
ｉ）操舵装置の全体構成
図１に、本発明の実施形態としての異常検知装置を含む車両用操舵装置の全体構成を模式的に示す。本操舵装置は、操作部１０と転舵部１２とが機械的に分離された構造をなす操作部・転舵部分離型操舵装置であり、操作部１０，転舵部１２の他に、操作部１０の操作に応じた車輪の転舵を行うための制御装置であるステアリング電子制御ユニット（ステアリングＥＣＵ）１４を含んで構成されている。
【００３９】
操作部１０は、操作部材としてのステアリングホイール２０と、ステアリングホイール２０の操作位置である操作角を検出するための操作角センサ２２と、操作者に操舵感を体感させるべくステアリングホイール２０に操作反力を与えるための操作反力付与装置２４とを含んで構成されている。操作反力付与装置２４は、電動モータである反力モータ２６と、減速装置である減速機２８とを備えて構成されており、反力モータ２６の回転軸３０が減速機２８の入力軸３２に接続されるとともに出力軸３４がステアリングホイール２０に接続されてており、反力モータ２６の比較的小さな回転駆動力によっても比較的大きな操作反力を付与可能な構造とされている。また、操作角センサ２２は、ロータリーエンコーダを主体とするものであり、ステアリングホイール２０の中立位置からの左右回転方向の操作角が検出可能とされている。操作反力付与装置２４，操作角センサ２２はよく知られたものであるため、これらの詳しい説明は省略する。なお、操作部１０の構成は、上記のものに限定されず、本操舵装置には、既に公知の種々の構成の操作部を採用することができる。
【００４０】
転舵部１２は、転舵のためのアクチュエータとして機能して転舵ロッド５０を車幅方向に移動させるロッド駆動装置５２を備え、転舵ロッド５０の両端のそれぞれがタイロッド５４，ナックルアーム５６を介して左右の転舵車輪５８のそれぞれに接続されて構成されている。
【００４１】
図２に、ロッド駆動装置５２の断面図を示す。ロッド駆動装置５２は、３つのハウジング部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃを含んで構成されたハウジング６０を有し、その内部に、駆動源として電動モータである転舵モータ６２を有している。転舵モータ６２は、概ね円筒形状をなすハウジング部材６０ａの内面に周設されたコイル６４を含むステータと６６、外周部に磁石６８が周設されるとともに内周側において転舵ロッド５０を貫通させる概ね円筒状のロータ７０とを含んで構成されている。ロータ７０は、ハウジング部材６０ｂ，６０ａのそれぞれの内周部に設けられた軸受７２，７４によって自身の外周部を保持されることで、ハウジング６０に対して、相対回転可能にかつ軸方向に移動不能に保持されている。
【００４２】
転舵ロッド５０は、ハウジング部材６０ｂ，６０ｃのそれぞれのロッド保持部７６ａ，７６ｂに摺接してそれらに保持されることで、軸方向に移動可能にかつ回転不能にハウジング６０に保持されている。詳しくは、転舵ロッド５０は、軸部に平面として形成された回止面７８を有しており、その回止面７８にロッド保持部７６ａの一部分が摺接する構造とされていることで、転舵ロッド５０の回転が阻止されているのである。
【００４３】
ロータ７０の内周部には、ベアリングボールを有するボールナット８０が、ロータ７０に対して相対回転不能かつ軸方向に相対移動不能に設けられている。また、転舵ロッド５０の軸方向における中央部分には、ボールねじが形成されたボールねじ部８２が存在し、ボールナット８０とボールねじ部８２とが螺合している。転舵モータ６２が回転すれば、詳しくはロータ７０が回転すれば、ボールナット８０が回転し、転舵ロッド５０が軸方向に移動する構造となっている。なお、本操舵装置では、転舵モータ６２が約３０回転することにより、転舵ロッド５０がフルストローク移動するようにされている。
【００４４】
転舵モータ６２の回転角、詳しくはロータ７０の回転位相は、モータ回転角センサ８４によって検出される。モータ回転角センサ８４は、レゾルバを主体とするもので、ロータ７０とハウジング部材６０ａとの間に設けられ、ロータ７０の１回転内での回転位相が検出可能とされている。また、転舵モータ６２には、ハウジング部材６０ｂ内に、転舵角センサ８６が設けられている。転舵角センサ８６も、レゾルバを主体とするものであり、ロータ７０の一端部に設けられたウォーム８８に噛合するギヤ９０の回転位相を検出するようにされている。転舵ロッド５０のフルストロークが、ギヤ９０の略１回転に相当するようにギヤ比が設定されており、ギヤ９０の回転位相を検出することで、転舵ロッド５０の移動位置、すなわち、それに相当する転舵車輪５８の転舵角が検出されるようにされている。詳しくは説明しないが、転舵角センサ８６による転舵角の検出は、通常、車両の始動時（イグニッションスイッチのＯＮ）において１回行われ、同時にその位置に対応する転舵モータ６２の回転角度がモータ回転角センサ８４によって検出され、両者が対応付けられた後は、モータ回転角センサ８４によって検出される回転角度に基づいた転舵制御が行われる。なお、モータ回転角センサ８４は、２つ設けられているが、通常、それらのうちの一方が機能しており、その一方が失陥等した場合に他方が機能するように多重系とされている。いわゆるフェイルセーフを考慮した冗長である。
【００４５】
ロッド駆動装置５２によって転舵ロッド５０が軸方向（左右方向）に移動させられることによって、転舵車輪５８がその移動位置に応じた転舵角に転舵される。タイロッド５４には、軸方向に作用する軸力を検出するための軸力センサが９２（図１参照）が設けられている。軸力センサ９２によって測定されるタイロッド軸力は、操舵によって転舵車輪５８が路面から受ける反力に応じて変化するものであり、操作反力付与装置２４の制御に用いられる。なお、転舵部１２の構成は、上記のものに限定されず、本操舵装置には、他の形式のアクチュエータ，センサ等を配備した既に公知の種々の構成の転舵部を採用することができる。
【００４６】
本操舵装置は、コンピュータ１００を主体とするステアリングＥＣＵ１４によって制御される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０２，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０６，入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０８，それらをつなぐバス１１０等を含んで構成されている。入出力インターフェース１０８には、それぞれの駆動回路（ドライバ）１１２，１１４を介して、反力モータ２６，転舵モータ６２が接続されており、また、操作角センサ２２，モータ回転角センサ８４，転舵角センサ８６，軸力センサ９２が接続されている。なお、それぞれの駆動回路１１２，１１４は、反力モータ２６，転舵モータ６２への供給電流、すなわち負荷電流をモニタしており、それぞれが負荷電流計としての役割を担う部分を有している。
【００４７】
ステアリングＥＣＵ１４による転舵制御は、以下のように行われる。操作者が操舵のためにステアリングホイール２０を操作すれば、その操作角が操作角センサ２２によって検出され、検出された操作角に基づいて転舵車輪６８の目標転舵角が決定される。実際の転舵ロッド５０の移動位置すなわち転舵角は、先に述べたように、モータ回転角センサ８４によって、転舵モータ６２の回転角度に対応付けられて検出されており、この検出された実際の転舵角と、上記目標転舵核との偏差に基づいて、その偏差に応じた大きさの電流が転舵モータ６２に供給されるのである。一方、操舵時において路面から転舵車輪４８が受ける反力は、上記軸力センサ９２によって検出されるタイロッド５４の受ける軸力と、駆動回路１１４がモニタしている転舵モータ６２の負荷電流とに基づいて、ＲＯＭ１０４に記憶されているモデルに従って決定される。この決定された反力に基づいて反力モータ２６が制御され、路面から受ける反力に応じた操作反力がステアリングホイール２０に付与される。
【００４８】
ｉｉ）転舵部の異常
本操舵装置において、操作者がステアリングホイール２０を操作して、１回の操舵（ハンドルを切る操作）を行った場合を考える。大雑把ではあるが、操作の中間においては一定の操作速度でステアリングホイール２０を操作するものとすれば、その一定速度の操作の間は、転舵モータ６２のロータ７０の回転速度（正確には、回転角速度）は概ね一定値を示すあるいは漸変する。ここで、例えば、軸受７２あるいは軸受７４に異物が噛み込んだり、ベアリングボールが錆びたりあるいは欠けたりしたと仮定すれば、ロータ７０は、円滑な回転を阻害され、転舵モータ６２の回転速度（ロータ７０の回転速度）は変動する。この変動は、原因等によって異なるが、例えば異常の初期において、不規則的に継続するあるいは周期的な変動となる。その場合、転舵モータ６２の負荷電流も、また、転舵モータ６２の回転トルク（ロータ７０の回転トルク）も同様に変動する。
【００４９】
転舵部１２の異常に起因するそれらの物理的ファクタ値の１回の変動を例示すれば、図３のようになる。これらの１回の変動は、１回の変動がモータの回転角度にして比較的小さな範囲ψにおいて生じるものであり、その１回の変動が転舵モータ６２の１回転の間に１回あるいは複数回程度発生し、それが転舵モータ６２が回転している間、連続したりあるいは頻繁に発生するという傾向にある。なお、異常が比較的初期段階にある場合の変動はその振幅が小さいが、異常の程度が増大するにつれ、一般に、変動の振幅が大きくなる。
【００５０】
転舵部１２の異常に起因する以外にも、上記各物理的ファクタ値は変動する。例えば、ステアリングホイール２０を急激に操作した場合は勿論、路面の大きな凹凸を転舵車輪４８が通過するような場合にも路面からの反力の影響を受けて変動する。しかし、そのような場合の変動は、不定期に発生するし、また、長い時間継続するものではないことから、上記転舵部１２の異常に起因する変動とは区別することが可能である。
【００５１】
次に、転舵部１２の異常のうち別の原因による上記物理的ファクタ値の異常変動を考える。例えば、ボールねじ部８２の１箇所に傷があるような場合、あるいは、転舵ロッド５０のロッド保持部７６ａあるいは７６ｂと摺接する部分の１箇所に傷がある場合である。このような場合は、転舵ロッド５０が軸方向に移動させられて、その傷の箇所においてボールナット８０と螺合するとき、あるいは、その傷の箇所においてロッド保持部７６ａあるいは７６ｂと摺接するときに、その傷が転舵ロッド５０の円滑な移動の障害となる。この場合も、前述の原因の場合と同様、上記各パラメータは異常変動を生じる。このような原因による異常変動は、転舵車輪５８が特定の転舵角とされた場合において発生するという特徴がある。このことから、かかる異常変動も、前述のステアリングホイール２０の急激な操作、路面の大きな凹凸に起因する異常変動とは、区別することが可能である。
【００５２】
転舵部１２の異常の原因は、上述したものの他、種々のものが考えられ、また、それらの異常に起因して変動する物理的ファクタ値、つまり、異常を検知するためのパラメータは、上述したものの他、種々のものが考えられる。本実施形態では、説明を単純化するために、上述した異常に起因する異常変動を対象とし、上記パラメータとして、転舵モータ６２の回転速度（回転角速度）を検出し、その回転速度の異常変動の状態に基づいて、転舵部１２の異常を認定するものとする。なお、上記異物の噛み込み，転舵ロッド５０の傷等は、そのまま放置すれば、それらが他の損傷を引き起こし、転舵部１２の異常は悪化し、ついには、転舵不能となることも考えられる。そのような点を考慮すれば、転舵部１２の異常は、早期に発見することが望ましいのである。
【００５３】
ｉｉｉ）転舵部の異常の検知
転舵部１２の異常の検知は、ステアリングＥＣＵ１４が、ＲＯＭ１０４に格納されている異常検知プログラム（異常検知ルーチン）を実行することによって行われる。図４に、異常検知プログラムのフローチャートを示す。以下、このフローチャートに従って、転舵部１２の異常の検知の方法について説明する。なお、このプログラムは、先に説明した通常のステアリング転舵制御のプログラムの実行中に、その転舵制御プログラムと時分割で実行される。
【００５４】
車両の始動時、つまりイグニッションスイッチをＯＮにした時点で、ステップ１（以下「Ｓ１」と省略する、他のステップも同様とする）〜Ｓ３の初期設定処理が行われる。まずＳ１において、始動時の転舵角が設定される。詳しくは、転舵角センサ８６によって始動時の転舵角が検出され、モータ回転角センサ８４によって検出されるモータ回転角との対応がとられ、モータ回転角に基づく異常検知を行う準備が行われる。
【００５５】
続くＳ２において、検出区間が設定される。本実施形態では、転舵の全域にわたって転舵モータ６２の回転速度の変動状態の検出が行われるようにされており、１回の変動状態検出の検出スパンである設定回転角度が、転舵モータ６２の１回転に相当する回転角度（３６０゜）として設定されている。そのため、転舵角の全域にわたって転舵モータ６２の１回転を割り付ける処理が行われるのである。この処理により、常に、転舵モータ６２の一定の回転位相において１回の検出が開始され、１回転してその位相に至ったときに１回の検出が終了するようにされる。つまり、転舵角スケールにおいて、転舵モータ６２の１回転に相当する検出ピッチおよび検出スパンの検出区間が設定されるのである。なお、右旋回時の操作と左旋回時の操作とでは、同じ検出区間の検出において、検出開始点と検出終了点とが逆になる。
【００５６】
次いで、Ｓ３において、ＲＡＭ１０６の所定領域に、異常回記憶領域が設定される。異常回記憶領域には、１回の検出において検出された回転速度の変動状態が異常状態であるか、すなわち、その検出回が異常回であるか否かの認定の結果が記憶される。図５に、異常回記憶領域を概念的に示す。異常回記憶領域１２０は、２種のものが設定される。その１種は、常時記憶領域１２２であり、その領域には、１回の検出が行われる毎に、その検出回が異常回であるか否かの認定結果が記憶される。また、もう１種の領域は、特定位置記憶領域１２４であり、その領域は、前記設定された検出区間ごとに複数設定される。この特定位置記憶領域１２４のそれぞれは、転舵角に対応付けられた転舵モータ６２の特定回転角度位置において１回の検出が行われる毎に、その検出回が異常回であるか否かの認定結果が記憶される。常時記憶領域１２２は、５０検出回分の認定結果が記憶可能な大きさとされ、特定位置記憶領域１２４の各々は、２５検出回分の認定結果が記憶可能な大きさとされ、それらの領域は、先入れ先出しメモリとして機能し、それぞれが、直近の認定結果から順番付けて記憶されるようにされる。Ｓ１〜Ｓ３の初期設定処理を終えて、変動状態の検出および異常認定処理の準備が完了する。
【００５７】
続く、Ｓ４において、操舵装置が操作中であるか否かの判断がなされる。この判断は、操作角センサ２６によるステアリングホイール２０の操作角の検出値が所定の値以上変化しているか否かによって行われる。操作中であれば、続くＳ５からの、変動状態の検出および異常認定処理が開始され、操作中でない場合は、操作が開始されるまで待機の状態となる。転舵が開始され、前記設定された検出区間にさしかかったときに、つまり、転舵モータ６２の回転位相が設定された開始位相となった場合に、変動状態の検出が開始される。まず、Ｓ５において、今回の検出がどの検出区間であるか、つまり、転舵モータ６２の回転角度位置が転舵角に対応付けられたどの回転角度位置にあるかが認定される。
【００５８】
続くＳ６において、１回の検出が行われる。転舵モータ６２の１回転のうちには、複数の回転速度の測定ポイントが、所定の角度ピッチ（例えば、１０゜刻みで３６ポイント，３０゜刻みで１２ポイントといった具合）で割り付けられて設けられている。変動状態の検出では、これらのすべての測定ポイントにおける転舵モータ６２の回転速度が測定される。回転速度の値は、測定ポイントの角度ピッチの値を１つ前の測定ポイントから現在の測定ポイントへ回転するまでの時間で除することによって取得される。転舵モータ６２が１回転してすべての測定ポイントにおける測定が終了した後、それぞれの測定値の最大値ωｍａｘと最小値ωｍｉｎが認定され、それらの差Δωが求められる。本実施形態では、この値Δωを、１回の検出における回転速度の変動状態を示す変動状態値として利用する。つまり、本実施形態では、検出区間内の回転速度差Δωを求めることによって、変動状態が検出されるのである。
【００５９】
次いで、Ｓ７において、検出された回転速度差Δωが、設定された値Δω０を超えているか否かが判定される。Δω０は、変動状態が異常状態であるか正常状態であるかを区分けする閾状態を表す値としての意味をもっている。判定の結果、検出された回転速度差Δωが閾値Δω０を超えていない場合は、その検出回が異常回ではないと認定され、Ｓ８において、異常回であるか否かを示す異常回フラグＦの値が０に決定される。検出された回転速度差Δωが閾値Δω０を超えている場合には、異常回であると認定され、Ｓ９において、異常回フラグ値Ｆが１に決定される。
【００６０】
次に、Ｓ１０において、決定された異常回フラグ値Ｆが、設定されている異常回記憶領域１２０のうちの常時記憶領域１２２に記憶される。次いで、Ｓ１１において、今回検出がなされた検出区間に対応する特定位置記憶領域１２４に、決定された異常回フラグ値Ｆが記憶される。Ｓ１０による記憶処理の結果として、常時記憶領域１２２に記憶されているデータは、常時異常回、すなわち、転舵角に依存しないすべての回転角度位置における異常回の出現状態を表すデータとなっている。また、同様に、特定位置記憶領域１２４に記憶されているデータは、特定位置異常回、すなわち、転舵角に依存する特定の回転角度位置における異常回の出現状態を表すデータとなっている。なお、常時記憶領域１２２および特定位置記憶領域１２４は、初期設定において、すべての値が０とされている。
【００６１】
続いて、常時異常、すなわち転舵角に依存しない異常を認定するための処理が行われる。まず、Ｓ１２において、常時記憶領域１２２に記憶されているデータに基づき、今回の検出から遡って何回異常回が連続しているかを示す異常回連続回数値Ｃが算出され、その値が設定されている閾回数Ｃ０（例えば１０回）を超えたか否かが判定される。判定の結果、閾回数Ｃ０を超えている場合は、Ｓ１３において、転舵部１２が常時異常であると認定される。その認定結果は、車両のインストルメントパネルに表示され、転舵部１２の常時異常が操作者に告知される。Ｓ１２において異常回連続回数値Ｃが閾回数Ｃ０を超えていない場合、あるいは、Ｓ１３の処理を行った後、次のＳ１４に移行する。Ｓ１４においては、常時記憶領域１２２に記憶されているデータの中に含まれる異常回の割合、つまり異常回出現頻度Ｒが算出され、その値が設定されている閾頻度Ｒ０（例えば５０％）を超えているか否かが判定される。判定の結果、閾頻度Ｒ０を超えている場合は、Ｓ１５において、Ｓ１３における場合と同様、転舵部１２が常時異常であると認定される、その認定結果は、同様に、車両のインストルメントパネルに表示され、転舵部１２の異常が操作者に告知される。Ｓ１４において異常回出現頻度Ｒが閾頻度Ｒ０を超えていない場合、あるいは、Ｓ１５の処理を行った後、特定位置異常を認定するための処理に移行する。
【００６２】
特定位置異常、つまり転舵角に依存する異常を認定するための処理では、まずＳ１６において、今回検出を行った検出区間に対応する特定位置記憶領域１２４に記憶されているデータに基づき、今回の検出から遡って、その特定角度位置において何回異常回が連続しているかを示す異常回連続回数値Ｃｘが算出され、その値が設定されている閾回数Ｃｘ０（例えば５回）を超えたか否かが判定される。判定の結果、閾回数Ｃ０を超えている場合は、Ｓ１７において、転舵部１２が特定回転角度位置において異常であると認定される。その認定結果は、特定回転角度位置ともに車両のインストルメントパネルに表示され、転舵部１２の特定位置異常が操作者に告知される。Ｓ１６において異常回連続回数値Ｃｘが閾回数Ｃｘ０を超えていない場合、あるいは、Ｓ１７の処理を行った後、次のＳ１８に移行する。Ｓ１８においては、その特定位置記憶領域１２４に記憶されているデータの中に含まれる異常回の割合、つまり異常回出現頻度Ｒｘが算出され、その値が設定されている閾頻度Ｒｘ０（例えば５０％）を超えているか否かが判定される。判定の結果、閾頻度Ｒｘ０を超えている場合は、Ｓ１９において、Ｓ１７における場合と同様、転舵部１２が特定回転角度位置において異常であると認定される。その認定結果は、同様に、特定回転角度位置とともに車両のインストルメントパネルに表示され、転舵部１２の特定位置異常が操作者に告知される。Ｓ１８において異常回出現頻度Ｒｘが閾頻度Ｒｘ０を超えていない場合、あるいは、Ｓ１９の処理を行った後、Ｓ４に戻り、ステアリングホイール２０が操作中であれば、上記一連の処理が繰り返され、次の検出区間において、変動状態の検出および異常認定処理が行われる。このようにして、車両が作動している間、つまり、イグニッションスイッチがＯＮの状態である間、検出，認定の処理が繰り返され、転舵部１２の異常が検知される。
【００６３】
なお、本プログラムでは、ステアリングホイール２０が操作されている間は、連続して、上記検出が行われる。フローチャートでは省略しているが、ステアリングホイール２０の１回の操作が終了した時点で、検出区間の途中である場合、つまり１回の検出の途中である場合には、その後に所定時間の操作が行われなかったときに、その回の検出が打ち切られ、その回の検出はなかったことにされる。また、１回の検出の途中でステアリングホイール２０が逆転操作されたときも、その回の検出は打ち切られ、その逆転操作を１回の操作とする新たな検出，認定処理が行われるようにされている。
【００６４】
以上の処理は、操舵装置に含まれる異常検知装置によって行われるのであるが、その異常検知装置は、実体的には、ステアリングＥＣＵ１４の上記異常検知プログラムを実行する部分を主体として、モータ回転角センサ８４等の測定デバイス等を含んで構成されている。異常検知装置は、変動検出部と異常認定部とを含んで構成されているが、変動検出部は、ステアリングＥＣＵ１４のうち、上記プログラムのＳ４〜Ｓ６の処理を実行する部分を含んで構成され、異常認定部は、Ｓ７〜Ｓ１８の処理を実行する部分を含んで構成されている。これら変動検出部および異常認定部における処理は、それぞれ、異常検知方法における変動検出工程および異常認定工程を担う部分となる。Ｓ４〜Ｓ６の処理は、ステアリングホイール２０の１回の操作において、時間的に連続して複数回の検出を行う処理であり、また、特定回転角度位置において複数回にわたって検出を行う処理であることから、変動検出部は、連続検出部および特定角度位置検出部を含むものといえる。また、転舵モータ６２の回転速度の変動を検出するものであることから、変動検出部は、回転速度変動検出部を含むものといえる。さらに、Ｓ７〜Ｓ１１の処理は、行った１回の検出の各々について異常回の認定をを行う処理であり、また、Ｓ１２〜Ｓ１９の処理は、異常回の出現状態に基づいて異常の認定を行う処理であることから、異常認定部は、異常回認定部と異常回出現状態依拠認定部とを含んで構成されているといえる。さらに言えば、異常回出現状態依拠認定部は、Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１６，Ｓ１７の処理を実行する部分としての異常回連続時認定部を含み、また、Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ１９の処理を実行する部分としての頻度依拠認定部を含むものといえる。また、上記プログラムによれば、Ｓ７〜Ｓ９において認定した特定角度位置における異常回に関するデータを、Ｓ１１において所定の記憶領域に記憶しておき、Ｓ１６〜Ｓ１９においてそのデータに基づき特定角度位置における異常認定を行っている。したがって、見方を換えれば、それらのステップを実行する部分を含んで、特定角度位置認定部が構成されているといえる。
【００６５】
上述した異常検知は、転舵モータ６２の回転速度の変動状態に基づいて異常の認定を行っているが、この態様に代えて、転舵モータ６２の負荷電流の変動状態に基づいて、異常の認定を行うこともできる。前述したように、駆動回路１１４は、自らが転舵モータ６２に供給する電流をモニタしていることから、このモニタされた電流値の変動状態を検出してその変動状態に基づいて認定を行うように、上記プログラムを変更すればよい。具体的には、例えば、Ｓ６において、検出区間内の負荷電流の最大値Ｉｍａｘと最小値Ｉｍｉｎとの差ΔＩを検出するようにし、Ｓ７において、ΔＩが閾値ΔＩ０を超えたか否かで判定を行うようにすればよい。このように、転舵モータ６２の負荷電流を利用する場合、上記変動検出部は、負荷変動検出部として機能するものとなる。
【００６６】
上記実施形態では、転舵部１２の異常の原因等をある程度典型化したものとしている。先に述べたように、異常の原因等によっては、前記パラメータとしての物理的ファクタ値の変動の状態は異なる可能性がある。その場合、検出スパンである上記設定回転角度、上記各閾値Δω０，Ｃ０，Ｒ０，Ｃｘ０，Ｒｘ０や、異常回記憶領域に記憶させることのできる異常回フラグ値Ｆの数等を、目的とする原因等に応じた値に適宜変更し、外乱を効果的に排除すべく、上記プログラムの各ステップの処理を実行すればよい。
【００６７】
＜第２実施形態＞
ｉ）操舵装置の全体構成
図６に、本発明の実施形態としての異常検知装置を含む別の車両用操舵装置の全体構成を模式的に示す。本転舵装置は、ステアリングホイールの操作力が電動モータによって助勢されて、その助勢された駆動力によって車輪を転舵する操舵装置、いわゆる通常のパワーステアリング装置である。本操舵装置は、大きく区分すれば、操作部１０と、転舵部１２と、ステアリングＥＣＵ１４とを含んで構成されている。なお、本実施形態の説明において、先の実施形態と同じ機能を果たすものについては、先に用いたのと同じ符号を用いることとする。
【００６８】
操作部１０は、ステアリングホイール２０と、それに接続されたステアリングコラム１５０とを含んで構成されている。ステアリングホイール２０に与えられた操作力は、ステアリングコラム１５０の回転駆動力として伝達され、転舵部１２に入力される。
【００６９】
転舵部１２は、転舵のためのアクチュエータとして機能して転舵ロッド５０を車幅方向に移動させるロッド駆動装置５２を備え、転舵ロッド５０の両端のそれぞれがタイロッド５４，ナックルアーム５６を介して左右の転舵車輪５８のそれぞれに接続されて構成されている。
【００７０】
図７に、ロッド駆動装置５２を示す。図７（ａ）は上方から見た図であり、図７（ｂ）は断面図である。ロッド駆動装置５２は、３つのハウジング部材６０ａ，６０ｂ，６０ｃを含んで構成されたハウジング６０を有し、その内部に、駆動源として電動モータである転舵モータ６２を有している。転舵モータ６２は、概ね円筒形状をなすハウジング部材６０ａの内面に周設されたコイル６４を含むステータと６６、外周部に磁石６８が周設されるとともに内周側において転舵ロッド５０を貫通させる概ね円筒状のロータ７０とを含んで構成されている。ロータ７０は、ハウジング部材６０ｂ，６０ａのそれぞれの内周部に設けられた軸受７２，７４によって自身の外周部を保持されることで、ハウジング６０に対して、相対回転可能にかつ軸方向に移動不能に保持されている。
【００７１】
転舵ロッド５０は、ラックバーと呼ぶことができ、それの中間部に、ラックが形成されたラック部１５２を有している。また、転舵ロッド５０は、ラック部１５２と並ぶ位置に、ボールねじが形成されたボールねじ部８２を有している。ラック部１５２には、ピニオン１５４が噛合しており、このピニオン１５４は、ステアリングコラム１５０に接続され、ステアリングコラム１５４の回転によって回転する。転舵ロッド５０は、ハウジング部材６０ｃのロッド保持部７６ｂに摺接するとともに、ハウジング部材６０ｂのピニオン１５４が存在する部分に設けれたもう一つのロッド支持部１５６に摺接して、それらに保持されることで、軸方向に移動可能にかつ回転不能にハウジング６０に保持されている。詳しくは、転舵ロッド５０は、軸部に平面として形成された回止面７８を有しており、その回止面７８にロッド保持部７６ｂの一部分が摺接する構造とされていることで、転舵ロッド５０の回転が阻止されているのである。また、ロータ７０の内周部には、ベアリングボールを有するボールナット８０が、ロータ７０に対して相対回転不能かつ軸方向に相対移動不能に設けられており、このボールナット８０は、ボールねじ部８２において形成されたボールねじと螺合している。
【００７２】
転舵ロッド５０は、ステアリングホイール２０の操作力によってピニオン１５４が回転させられ、その回転駆動力によって、軸方向へ移動する。また、転舵モータ６２が回転すれば、詳しくはロータ７０が回転すれば、ボールナット８０が回転し、転舵ロッド５０が軸方向に移動する。つまり、本ロッド駆動装置５２は、ステアリングホイール２０の操作力と、転舵モータ６２の回転駆動力とによって、転舵ロッド５０を軸方向に移動させて、転舵車輪５８を転舵させる構造であり、ステアリングホイール２０の操作力を、ラックが形成された転舵ロッド５０において、転舵モータ６２がアシストする構造であることから、本転舵装置はラックアシスト型のパワーステアリング装置とされているのである。
【００７３】
また、ロッド駆動装置５２は、ピニオン１５４の軸とステアリングコラム１５０との接続部において、トルクセンサ１５８を備えている。トルクセンサ１５８は、トーションバーのねじれを利用して、ピニオン１５４の軸とステアリングコラム１５０との間に生じる回転トルクを検出するものであり、一般に用いられているものであるため、ここでの説明は省略する。トルクセンサ１５８の検出した回転トルク値に基づいて、転舵モータ６２のアシスト力が決定される。さらに、ロッド駆動装置５２は、転舵モータ６２の回転角、詳しくはロータ７０の回転位相を、検出するためのモータ回転角センサ８４を備えている。モータ回転センサ８４は、レゾルバを主体とするもので、ロータ７０とハウジング部材６０ａとの間に設けられ、ロータ７０の１回転内での回転位相が検出可能とされている。なお、転舵部１２の構成は、上記のものに限定されず、本操舵装置には、他の形式のアクチュエータ，センサ等を配備した既に公知の種々の構成の転舵部を採用することができる。
【００７４】
本操舵装置は、コンピュータ１００を主体とするステアリングＥＣＵ１４によって制御される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０２，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０６，入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０８，それらをつなぐバス１１０等を含んで構成されている。入出力インターフェース１０８には、駆動回路１１４を介して転舵モータ６２が接続されており、また、モータ回転角センサ８４，トルクセンサ１５８が接続されている。なお、駆動回路１１４は、転舵モータ６２への供給電流、すなわち負荷電流をモニタしており、負荷電流計としての役割を担う部分を有している。
【００７５】
ステアリングＥＣＵ１４による転舵制御は、以下のように行われる。操作者が操舵のためにステアリングホイール２０を操作すれば、転舵が開始されるが、その転舵において、前述のしたところのピニオン１５４の軸とステアリングコラム１５０との間に回転トルクが生じる。その回転トルクはトルクセンサ１５８によって検出され、その回転トルクに応じた転舵モータ６２のアシスト力が決定される。そして、そのアシスト力に応じた大きさの電流が転舵モータ６２に供給されるのである。
【００７６】
ｉｉ）転舵部の異常
本実施形態の場合も、先の実施形態と同様の原因の転舵部１２の異常が生じる。本実施形態では、さらに、ラック部１５２とピニオン１５４との噛合箇所においても、異物の噛み込み，傷等に起因する異常が発生し得る。物理的ファクタ値の異常変動の様子については、先のものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７７】
転舵ロッド５０のラック部１５２と噛合するピニオン１５４は、転舵部１２に設けられて自らが回転駆動される駆動回転体であり、転舵部１２の異常は、転舵モータ６２の物理的ファクタ値の異常変動のみならず、ピニオン１５４の物理的ファクタ値の異常変動にも現れる。そこで、本実施形態では、先の実施形態と異なり、トルクセンサ１５８によって検出されるピニオン１５４に生じる回転トルクを、異常検知のためのパラメータとして採用し、この異常変動を検出して転舵部１２の異常を検知するものとする。なお、変動検出のスパンは、先の実施形態と同様、転舵モータ６２の１回転に相当する区間とするため、その区間における変動状態は、転舵モータ６２の回転トルクの１回転内の変動状態と等価であり、本実施形態は、見方を換えれば、転舵モータ６２の回転トルクの変動を、間接的に検出するものといえる。
【００７８】
ｉｉｉ）転舵部の異常の検知
転舵部１２の異常の検知は、先の実施形態と同様、ステアリングＥＣＵが異常検知プログラムを実行することによって行われる。そのプログラムは、図４にフローチャートを示したプログラムと類似するものであるため、そのフローチャートを参照しつつ説明するものとする。また、殆ど同じ処理を行うステップについては説明を省略するものとする。
【００７９】
まず、初期設定処理のうち、Ｓ１については、本実施形態では実行されない。本操舵装置は、パワーステアリング装置であることから転舵角を検出する手段を備えておらず、転舵角に基づく制御が行われないからである。Ｓ２における、検出区間設定では、まず、イグニッションスイッチがＯＮとされた時点の転舵モータ６２の回転位相が、モータ回転角センサ８４によって検出される。設定回転角度は３６０゜に設定されており、検出された回転位相を基準として、転舵モータ６２の１回転を１検出区間とする複数の検出区間が設定される。本操舵装置では、転舵車輪５８の転舵角を認識し得ないので、現時点での回転角度位置を中心に、左右両転舵方向に、それぞれ、転舵の全ストロークに相当する数の検出区間が設定される。これら検出区間の各々がどの転舵角における区間であるかは特定し得ないが、これらの検出区間は相対的には転舵角に対応付けられたものとなっている。なお、Ｓ３においては、本実施形態でも図５に示すような異常回記憶領域１２０が設定される。特定位置記憶領域１２４は、上記検出区間に応じた数だけ設定されるが、本実施形態では、それらのうちのいくつかの領域は、使用されないことになる。
【００８０】
Ｓ４〜Ｓ６の変動検出工程においては、変動状態の検出の対象とされる物理的ファクタ値が先の実施形態と異なるだけで、他は殆ど異ならない。本実施形態では、Ｓ６において、前述の各測定ポイントでトルクセンサ１５８によってトルク値が測定され、その検出区間における回転トルクの測定値の最大値Ｔｍａｘと最小値Ｔｍｉｎが認定され、それらのトルク差ΔＴが求められる。また、Ｓ７〜Ｓ１９の異常認定工程においても、Ｓ７でトルク差ΔＴが閾値ΔＴ０を超えるか否かの認定がなされることが先の実施形態と異なるだけであり、他は殆ど異ならない。
【００８１】
このように、パワーステアリング装置においても、本発明によれば、転舵部１２の異常を早期に検知することが可能である。本実施形態においては、駆動回転体であるピニオン１５４の回転トルクの変動状態（間接的には転舵モータ６２の回転トルクの変動状態）を検出しており、ステアリングＥＣＵ１４のうちＳ４〜Ｓ６の処理を実行する部分を含んで回転トルク変動検出部が構成されているのである。なお、本実施形態の場合も、先の実施形態と同様、転舵モータ６２の負荷電流の変動状態に基づいて、異常の認定を行うこともでき、また、モータ回転角センサ８４を利用して転舵モータ６２の回転速度を測定し、その回転速度の変動状態に基づいて異常の認定を行うことも可能である。さらに、先の実施形態と同様、目的とする異常の原因に応じ、設定回転角度，各閾値等を適宜変更して変動状態の検出や異常の認定の処理を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異常検知装置を含んで構成される操作部・転舵部分離型操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】操作部・転舵部分離型操舵装置を構成する転舵ロッド駆動装置を示す断面図である。
【図３】転舵部の異常に起因する転舵モータの回転速度等の変動を例示するグラフである。
【図４】本実施形態の異常検知装置において実行される異常検知プログラムのフローチャートである。
【図５】ステアリングＥＣＵのＲＡＭに設定される異常回記憶領域を概念的に示す図である。
【図６】本発明の異常検知装置を含んで構成されるパワーステアリング装置の全体構成を示す模式図である。
【図７】パワーステアリング装置を構成する転舵ロッド駆動装置を上方から見た図および断面図である。
【符号の説明】
１０：操作部    １２：転舵部    １４：ステアリング電子制御ユニット（異常検知装置）    ２０：ステアリングホイール（操作部材）    ５０：転舵ロッド    ５２：ロッド駆動装置    ５８：転舵車輪    ６０：転舵モータ（駆動モータ）    ８４：モータ回転角センサ    ８６：転舵角センサ    １１４：駆動回路（負荷電流計）    １２０：異常回記憶領域    １２２：常時記憶領域    １２４：特定位置記憶領域    １５２：ラック部    １５４：ピニオン    １５８：トルクセンサ
【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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