後輪転舵装置
【課題】後輪舵角の中立位置の検出精度を向上させて、良好な車両直進性能を得る。
【解決手段】転舵ロッド３１の軸線方向の移動によりロータが回転するレゾルバ６０を設ける。レゾルバ６０は、後輪舵角が中立位置となるときの電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度の何れかになるようにステータに対するロータの回転位置が設定されている。これにより、後輪舵角の中立位置において、レゾルバ６０の２相検出信号から計算される電気角θｅに誤差が発生しなくなり、後輪舵角を中立位置に維持することができる。この結果、車両の直進性能が向上する。
【解決手段】転舵ロッド３１の軸線方向の移動によりロータが回転するレゾルバ６０を設ける。レゾルバ６０は、後輪舵角が中立位置となるときの電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度の何れかになるようにステータに対するロータの回転位置が設定されている。これにより、後輪舵角の中立位置において、レゾルバ６０の２相検出信号から計算される電気角θｅに誤差が発生しなくなり、後輪舵角を中立位置に維持することができる。この結果、車両の直進性能が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪と後輪とを転舵する４輪転舵車両に設けられる後輪転舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、４輪転舵車両においては、操舵ハンドルの操舵操作により前輪を転舵するとともに、前輪の転舵に対応させて後輪を転舵する後輪転舵装置を備える。後輪転舵装置を備えた車両においては、後輪舵角の中立位置がずれてしまうと、ハンドル操舵角を０度としても、後輪が転舵している状態となるため、車両が直進しないという問題がある。そこで、例えば、特許文献１には、後輪転舵装置が失陥した場合に、車両のヨーレートの値に基づいて、電動パワーステアリング装置の制御上の舵角信号のゼロ点を補正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８００２７号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、後輪舵角を検出するセンサの舵角中立位置の検出精度が悪いと、その検出精度によるずれ分が車両直進性能に悪影響を与えてしまう。従って、舵角中立位置の検出精度の向上が望まれる。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、後輪舵角の中立位置の検出精度を向上させることを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、後輪の転舵軸を軸線方向に移動させることにより後輪を転舵する転舵アクチュエータと、前記後輪の舵角を検出する舵角検出手段と、前記舵角検出手段により検出された舵角に基づいて前記転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段とを備えた後輪転舵装置において、
前記舵角検出手段は、前記転舵軸の軸線方向への移動に伴って回転するロータのステータに対する回転角度に応じた振幅のｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とを出力するレゾルバを備え、前記レゾルバの出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とに基づいて後輪舵角を演算するものであり、前記レゾルバは、前記後輪舵角が中立位置となるときの電気角が９０×Ｋ（Ｋ＝０，１，２，３の任意の値）度になるように、前記ステータに対する前記ロータの回転位置が設定されていることにある。
【０００７】
本発明の後輪転舵装置においては、舵角検出手段により検出された後輪舵角に基づいて、転舵制御手段が転舵アクチュエータを制御して、後輪の転舵軸を軸線方向に移動させて後輪を転舵する。例えば、転舵制御手段は、舵角検出手段により検出された後輪舵角が目標舵角になるように転舵アクチュエータを制御して後輪を転舵する。
【０００８】
舵角検出手段としては、レゾルバが用いられる。レゾルバは、転舵軸の軸線方向への移動に伴って回転するロータを備え、ロータのステータに対する回転角度に応じた振幅のｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とを出力する。つまり、ロータのステータに対する回転角度（電気角）のｓｉｎ値に応じた電圧振幅のｓｉｎ相検出信号と、ロータのステータに対する回転角度（電気角）のｃｏｓ値に応じた電圧振幅のｃｏｓ相検出信号とを出力する。従って、２相の検出信号の電圧振幅比の逆正接（アークタンジェント）を演算することで、ロータのステータに対する回転角度（回転位置角度）を検出することができる。
【０００９】
この場合、ｓｉｎ相検出信号の振幅最大値とｃｏｓ相検出信号の振幅最大値とが等しければ（あるいは、両者が予め設定された比に維持されていれば）、正確に回転角度を演算することができる。しかし、レゾルバの２相の出力電圧（２相の検出用コイルの出力電圧）の大きさの違い、あるいは、レゾルバの２相の出力電圧を検出する検出回路の個体差や温度特性によって生じるインピーダンスの違いにより、ｓｉｎ相検出信号の振幅最大値とｃｏｓ相検出信号の振幅最大値とが相違してしまうと、演算した回転角度に誤差が生じる。
【００１０】
しかし、そうした場合でも、レゾルバの電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度（＝０度）となる回転位置においては、演算した回転角度に誤差が生じない。例えば、ｓｉｎ相検出信号の出力電圧がゼロで、ｃｏｓ相検出信号の出力電圧の振幅が最大値となるロータの回転位置（電気角０度）を基準位置とすれば、この基準位置、および、基準位置からロータが電気角で（９０×Ｋ（Ｋ＝１，２，３））度回転した位置においては、ｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号の何れか一方の出力電圧がゼロになるため、演算した回転角度に誤差が生じない。
【００１１】
そこで、本発明において用いられるレゾルバは、後輪舵角が中立位置となるときの電気角が９０×Ｋ（Ｋ＝０，１，２，３の任意の値）度になるように、ステータに対するロータの回転位置が設定されている。つまり、後輪舵角が中立位置となるときにｓｉｎ相検出信号あるいはｃｏｓ相検出信号の出力電圧がゼロとなるようにステータに対するロータの回転位置（組み付け位置）が設定されている。これにより、後輪舵角の中立位置の検出精度を向上させることができ、良好な車両の直進性能を得ることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記レゾルバは、前記転舵軸が左右一方の最大転舵位置から左右他方の最大転舵位置まで移動したときに、電気角の変化量が３６０度を超えないように設定されていることにある。
【００１３】
本発明によれば、後輪を右最大舵角（左最大舵角）から左最大舵角（右最大舵角）まで転舵してもレゾルバの電気角の変化量が３６０度を超えないため、レゾルバの電気角から一義的に後輪舵角を演算することができる。従って、電気角が３６０度を超えた分の積算をする必要が無く、舵角計算が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】４輪転舵車両の転舵装置の概略構成図である。
【図２】転舵アクチュエータの断面図である。
【図３】レゾルバの概略構成図である。
【図４】レゾルバおよびレゾルバコンバータの概略電気回路構成図である。
【図５】レゾルバの出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形を表すグラフである。
【図６】転舵係数設定マップを表すグラフである。
【図７】２相の電圧出力が同じ場合の、電圧検出回路で検出される電圧振幅波形を表すグラフ（ａ）と、電気角誤差特性を表すグラフ（ｂ）である。
【図８】２相の電圧出力が異なる場合の、電圧検出回路で検出される電圧振幅波形を表すグラフ（ａ）と、電気角誤差特性を表すグラフ（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態に係る４輪転舵車両の転舵装置を概略的に表している。
【００１６】
この転舵装置１０は、左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfrを転舵するための前輪転舵装置２０と、左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを転舵するための後輪転舵装置３０とを備えている。前輪転舵装置２０は、運転者によって操舵操作される操舵ハンドル２１を備えている。操舵ハンドル２１は、ステアリングシャフト２２の上端に、ステアリングシャフト２２と一体回転可能に接続されている。ステアリングシャフト２２の下端にはピニオンギヤ２３がステアリングシャフト２２と一体回転可能に接続されている。ピニオンギヤ２３は、ラックバー２４に設けたラック歯２４ａに噛み合っており、その回転によりラックバー２４を軸線方向に駆動する。ラックバー２４は、その両端にて、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfrを転舵可能に接続する転舵軸であり、軸線方向の変位により左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfrを転舵する。
【００１７】
ステアリングシャフト２２には、ステアリングシャフト２２の回転角度に基づいて操舵ハンドル２１の操舵角を検出する操舵角センサ２５が設けられる。以下、操舵角センサ２５により検出された操舵ハンドル２１の操舵角をハンドル舵角θｈと呼ぶ。操舵角センサ２５は、後輪転舵装置３０の一部を構成するものであり、検出したハンドル舵角θｈを表す検出信号を後述する後輪転舵ＥＣＵ４０に出力する。尚、ハンドル舵角θｈは、符号により操舵方向が識別され、例えば、中立位置に対して左方向に回転した操舵角度を正の値を用いて表し、右方向に回転した操舵角度を負の値を用いて表す。
【００１８】
尚、前輪転舵装置２０は、運転者の行う操舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置や、ステアリングギヤ比を変更するステアリングギヤ比可変装置等を適宜備えることができるが、本発明とは特に関係するものではないため、本実施形態においては、そうした装置を省略した構成にて示している。
【００１９】
後輪転舵装置３０は、左右前輪Ｗfl，Ｗfrとは独立して、操舵ハンドル２１の操舵操作に応じて左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを電動で転舵するものである。後輪転舵装置３０は、転舵ロッド３１を備える。転舵ロッド３１は、図２に示すように、車体に組み付けられるハウジング３２に対して回転不能で軸線方向（ロッド軸線方向）に移動可能に支持される。転舵ロッド３１は、その両端にて、タイロッド３３およびナックルアーム（図示略）を介して左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを転舵可能に連結する転舵軸であり、軸線方向の変位により左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを転舵する。
【００２０】
転舵ロッド３１の外周には、転舵アクチュエータ４０が組み付けられる。転舵アクチュエータ４０は、電動モータ４１と、電動モータ４１の回転を減速する遊星歯車式の減速機４２と、減速機４２の回転運動を転舵ロッド３１の軸線方向の運動に変換する変換機構４３とを備えている。
【００２１】
電動モータ４１は、図２に示すように、転舵ロッド３１の外周に同軸的かつ回転可能に設けられるロータ４１ａと、ロータ４１ａを回転駆動するステータ４１ｂとを備えている。変換機構４３は、転舵ロッド３１の中間部に設けられるネジ機構４４と、スプライン機構４５とを備えている。
【００２２】
ネジ機構４４は、ハウジング３２に対して回転可能かつ軸線方向への移動が規制されて組み付けられたナット４４ａと、転舵ロッド３１の外周面に形成されナット４４ａの雌ネジに螺合する雄ネジ４４ｂとを備えている。ナット４４ａの雌ネジおよび転舵ロッド３１に形成された雄ネジ４４ｂは、台形ネジで構成されている。ナット４４ａは、減速機４２を介して電動モータ４１により回転駆動される。
【００２３】
スプライン機構４５は、転舵ロッド３１に軸線方向に沿って形成されたスプライン突起４５ａと、ハウジング３２に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝４５ｂとを備え、スプライン突起４５ａがスプライン溝４５ｂ内に収納されることにより、転舵ロッド３１をハウジング３２に対して回転不能で軸線方向に移動可能に支持する。
【００２４】
このように構成された転舵アクチュエータ４０においては、電動モータ４１の回転が減速機４２により減速されてナット４４ａに伝達され、ネジ機構４４によりナット４４ａの回転が転舵ロッド３１の軸線方向の移動に変換される。従って、電動モータ４１の回転および回転方向を制御することにより左右後輪Ｗrl，Ｗrrの舵角を制御することができる。
【００２５】
後輪転舵装置３０は、後輪舵角を検出する後輪舵角検出装置５０を備えている。後輪舵角検出装置５０は、１相励磁２相出力型のレゾルバ６０と、レゾルバ６０から出力される検出信号を回転位置角度信号に変換するレゾルバコンバータ７０とを備える。レゾルバ６０は、図３に示すように、円筒状のケーシング６１内に固定されるドーナツ状のステータ６２と、ステータ６２の中央開口６２ａ内に回転可能に設けられるロータ６３とを備えている。レゾルバ６０のケーシング６１は、転舵ロッド３１を支持するハウジング３２に組み付け固定される。ロータ６３は、ケーシング６１に回転可能に支持された回転軸６４に固定される。回転軸６４は、ステータ６２の中心軸線上に沿って設けられているため、ロータ６３は、ステータ６２に対して同軸状に回転可能に設けられることになる。
【００２６】
ロータ６３を支持する回転軸６４は、ケーシング６１の外にまで延設され、その先端にピニオンギヤ６５（図１参照）が設けられている。転舵ロッド３１には、このピニオンギヤ６５と噛合するラック歯３４が形成されている。従って、転舵ロッド３１がロッド軸線方向に移動すると、その移動にあわせて回転軸６４が回転する、つまり、ロータ６３が回転して、ロータ６３のステータ６２に対する回転位置が変化するように構成されている。
【００２７】
ロータ６３は、磁性材料からなり、図３に示すように、ステータ６２の内周面（円筒内壁面）と向かい合う外周面の形状が、回転軸６４の回転により、ステータ６２との間のギャップパーミアンスが正弦波状に変化するような曲線になっている。
【００２８】
ステータ６２は、磁性材料からなり、ドーナツ状平面の内周部から複数のティース６６ａ〜６６ｈ（これらを特定しない場合には、単に、ティース６６と呼ぶ）が等間隔で軸線方向に立設されている。このティース６６には、励磁用コイル６７と２相の検出用コイル（ｓｉｎ相検出用コイル６８とｃｏｓ相検出用コイル６９）とが巻回される。励磁用コイル６７は、隣接するティース６６の巻線方向が互いに反対方向となるように全てのティース６６に巻回される。また、２相の検出用コイルの一方（例えば、ｓｉｎ相検出用コイル６８）は、ティース６６ａから反時計回りにティース６６ｇまで、１つおきにティース６６ａ，６６ｃ，６６ｅ，６６ｇに巻回される。また、２相の検出用コイルの他方（例えば、ｃｏｓ相検出用コイル６９）は、ティース６６ｂから反時計回りにティース６６ｈまで、１つおきにティース６６ｂ，６６ｄ，６６ｆ，６６ｈに巻回される。
【００２９】
このように構成されたレゾルバ６０においては、ロータ６３が回転すると、ロータ６３を介して隣接するティース６６間で磁気回路が形成される。この場合、隣接するティース６６を通る磁束の向きが反対方向となるように励磁用コイル６７が巻回されているため、ロータ６３の回転によって、ロータ６３とティース６６との間のギャップパーミアンスの変化に応じて、各ティース６６に巻回される２相の検出用コイル６８，６９に発生する電流波形を正弦波状にすることができる。
【００３０】
レゾルバコンバータ７０は、図４に示すように、励磁ライン８１と、ｓｉｎ相検出ライン８２と、ｃｏｓ相検出ライン８３と、グランドライン８４とを介してレゾルバ６０と接続される。レゾルバコンバータ７０は、マイクロコンピュータを主要部として備えた集積回路であって、励磁信号発生回路７１と、ｓｉｎ相電圧検出回路７２と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３と、回転角度演算回路７４とを備えている。
【００３１】
励磁信号発生回路７１は、励磁用コイル６７の両端に交流電圧を印加するための励磁電圧を生成する回路である。励磁用コイル６７に印加する交流励磁電圧を励磁信号と呼び、その電圧値を励磁電圧Ｖと呼ぶ。励磁電圧Ｖは、振幅をＥとすると次式（１）にて表される。
Ｖ＝Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（１）
励磁信号発生回路７１は、励磁ライン８１を介して励磁信号を励磁用コイル６７に供給する。
ここで、ωは角速度（＝２πｆ）［rad/sec］、ｆは励磁周波数［Ｈｚ］、ｔは時間［秒］である。
【００３２】
レゾルバ６０の励磁用コイル６７に励磁信号が通電されると、ｓｉｎ相検出用コイル６８およびｃｏｓ相検出用コイル６９で交流電圧が発生する。ｓｉｎ相検出用コイル６８から出力される交流電圧信号をｓｉｎ相検出信号と呼び、その電圧値をｓｉｎ相検出電圧Ｅｓと呼ぶ。また、ｃｏｓ相検出用コイル６９から出力される交流電圧信号をｃｏｓ相検出信号と呼び、その電圧値をｃｏｓ相検出電圧Ｅｃと呼ぶ。ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓ、および、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃは次式（２），（３）にて表される。
Ｅｓ＝Ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（Ｎ・θ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（２）
Ｅｃ＝Ｋ・Ｅ・ｃｏｓ（Ｎ・θ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（３）
ここで、Ｋは変圧比、θはロータ６３のステータ６２に対する回転角度［deg］、Ｎはレゾルバ６０の軸倍角（本実施形態においてはＮ＝３）を表す。θは機械角であるため、レゾルバ６０の電気角は（Ｎ・θ）で表される。
【００３３】
この式から分かるように、ｓｉｎ相検出信号は、振幅がＫ・Ｅ・ｓｉｎ（Ｎ・θ）で表される周波数ｆ（＝ω／２π）の交流電圧信号となり、ｃｏｓ相検出信号は、振幅がＫ・Ｅ・ｃｏｓ（Ｎ・θ）で表される周波数ｆ（＝ω／２π）の交流電圧信号となる。つまり、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓは、レゾルバ６０の電気角（Ｎ・θ）のｓｉｎ値に応じた振幅の交流電圧となり、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃは、レゾルバ６０の電気角のｃｏｓ値に応じた振幅の交流電圧となる。
【００３４】
図５は、レゾルバ６０の電気角θｅ（＝Ｎ・θ）に対するｓｉｎ相検出電圧Ｅｓ、および、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃの振幅の変化を表すグラフである。縦軸の電圧は、励磁信号と同相の場合に正の値で表し、逆相の場合に負の値で表している。図示するように、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓの振幅は、電気角θｅが０度，１８０度，３６０度（＝０度）のときゼロとなり、９０度のとき正の最大値、２７０度のとき負の最大値となる。また、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃの振幅は、電気角θｅが９０度，２７０度のときゼロとなり、０度のとき正の最大値、１８０度のとき負の最大値となる。この場合、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓの振幅波形とｃｏｓ相検出電圧Ｅｃの振幅波形とは、位相が９０度ずれるだけであって、その形状は同じになる。
【００３５】
ｓｉｎ相電圧検出回路７２は、レゾルバ６０のｓｉｎ相検出用コイル６８の出力するｓｉｎ相検出信号をｓｉｎ相検出ライン８２を介して入力して増幅し、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓを表すデジタル値を出力する。同様に、ｃｏｓ相電圧検出回路７３は、レゾルバ６０のｃｏｓ相検出用コイル６９の出力するｃｏｓ相検出信号をｃｏｓ相検出ライン８３を介して入力して増幅し、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃを表すデジタル値を出力する。
【００３６】
回転角度演算回路７４は、次式（４）に示すように、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓをｃｏｓ相検出電圧Ｅｃで除算した値の逆正接を求めることにより、レゾルバ６０の電気角θｅ（＝Ｎ・θ）を計算する。
θｅ＝ｔａｎ−１（Ｅｓ／Ｅｃ） ・・・（４）
【００３７】
回転角度演算回路７４は、計算したレゾルバ６０の電気角θｅを後輪転舵制御ユニット１００（以下、後輪転舵ＥＣＵ１００と呼ぶ）に出力する。レゾルバ６０のロータ６３の回転角度は、転舵ロッド３１の軸線方向のストローク位置に対応したものとなる。従って、回転角度演算回路７４の出力する電気角θｅは、後輪Ｗrl，Ｗrrの舵角δｒに対応するものとなる。尚、後輪舵角δｒは、符号により転舵方向が識別され、例えば、後輪Ｗrl，Ｗrrが中立位置に対して左方向に向くときの角度を正の値を用いて表し、右方向に向くときの角度を負の値を用いて表す。
【００３８】
レゾルバ６０は、後輪Ｗrl，Ｗrrが右最大舵角（左最大舵角）となる状態から左最大舵角（右最大舵角）まで転舵したときに、電気角θｅがちょうど３６０度変化するようにピニオンギヤ６５の外径が設定されている。本実施形態においては、レゾルバ６０の軸倍角Ｎが「３」であるため、ロータ６３が機械角で最大１２０deg（＝３６０／３）回転するように構成されている。従って、レゾルバ６０の電気角θｅから後輪舵角が一義的に決まるようになっている。
【００３９】
後輪転舵ＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータを主要部として備え、後輪舵角が目標舵角になるように電動モータ４１を駆動制御する。後輪転舵ＥＣＵ１００には、レゾルバコンバータ７０、操舵角センサ２５、車速センサ９０、モータドライバ９５が接続される。
【００４０】
車速センサ９０は、車両の走行速度である車速を検出し、車速ｖを表す信号を出力する。モータドライバ９５は、例えば、図示しないスイッチング素子で構成したインバータ回路やＨブリッジ回路であって、後輪転舵ＥＣＵ１００からの制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）によりスイッチング素子のオン／オフ状態が制御され、電動モータ４１に対して制御信号に応じた電力を供給する。
【００４１】
後輪転舵ＥＣＵ１００は、低速走行時においては、後輪Ｗrl，Ｗrrを前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向に対して反対方向（逆相と呼ぶ）に転舵して車両の小回り性を向上させ、高速走行時においては、後輪Ｗrl，Ｗrrの転舵方向を前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向と同じ方向（同相と呼ぶ）に転舵して走行安定性を向上させる。例えば、後輪転舵ＥＣＵ１００は、図６に示すような転舵係数設定マップを記憶しており、車速センサ９０により検出される車速ｖに基づいて転舵係数Ｋ（ｖ）を演算し、次式のように、操舵角センサ２５により検出されるハンドル舵角θｈに転舵係数Ｋ（ｖ）を乗算することで目標後輪舵角δｒ＊を算出する。
δｒ＊＝Ｋ（ｖ）・θｈ
【００４２】
転舵係数Ｋ（ｖ）は、図６に示すように、低速走行時には、後輪Ｗrl，Ｗrrが前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向とは逆相（前輪転舵方向が左であれば後輪転舵方向を右とし、前輪転舵方向が右であれば後輪転舵方向を左とする）となり、高速時には、後輪Ｗrl，Ｗrrが前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向と同相となるように車速ｖに応じた値に設定されている。
【００４３】
後輪転舵ＥＣＵ１００は、レゾルバコンバータ７０の出力するレゾルバ６０の電気角θｅに対応する後輪舵角δｒが目標後輪舵角δｒ＊に追従するように、両者の偏差（δｒ＊−δｒ）に応じた制御量で電動モータ４１を駆動制御する。これにより、後輪舵角δｒが目標後輪舵角δｒ＊に追従し、低速走行時における車両の小回り性能と、高速走行時における安定性能とを両立することができる。尚、高速走行時においては、目標後輪舵角δｒ＊を中立位置に固定するものであってもよい。
【００４４】
次に、後輪舵角の検出精度について説明する。上述したように、後輪転舵ＥＣＵ１００は、ハンドル舵角θｈに応じた目標後輪舵角δｒ＊を設定し、後輪舵角検出装置５０により検出されるレゾルバ６０の電気角θｅに応じた後輪舵角δｒが目標後輪舵角δｒ＊に追従するように電動モータ４１を駆動制御する。従って、後輪舵角検出装置５０により検出される電気角θｅの検出精度が悪いと、適正に後輪舵角を制御することができない。特に、車両を直進走行させる場合には、電気角θｅの検出誤差の影響が走行性能に大きな影響を及ぼす。これは、車両を直進走行させるためにドライバーがハンドル舵角θｈをゼロにしても（前輪舵角が中立位置になっても）、後輪舵角が電気角θｅの検出誤差分だけ中立位置から外れてしまい、直進走行することができなくなるからである。一方、車両を旋回走行させる場合には、電気角θｅの検出誤差の影響はほとんど現れない。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、後輪舵角が中立位置になるときのレゾルバ６０の電気角θｅの検出精度を向上させることにより、車両直進性能を良好にする。
【００４６】
図７（ａ），図８（ａ）は、それぞれ、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅波形と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形とを表すグラフであり、図７（ｂ），図８（ｂ）は、それぞれ、回転角度演算回路７４にて演算される電気角θｅの誤差を表す電気角誤差特性を表すグラフである。各グラフにおける横軸は、理想電気角（正しい電気角）を表している。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅波形と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形とが位相の９０度ずれた同一波形であれば（最大電圧値が等しい場合には）、図７（ｂ）に示すように、回転角度演算回路７４にて演算される電気角θｅには誤差が発生しない。
【００４８】
一方、図８（ａ）に示すように、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅波形と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形とが、その大きさ（振幅の最大値）が異なってしまうと、図８（ｂ）に示すように、回転角度演算回路７４で演算される電気角θｅには、理想電気角に応じた大きさの誤差が含まれる。この図８は、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅の最大値が、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅の最大値の半分になった場合の例である。
【００４９】
例えば、レゾルバ６０自身の出力が適正でない場合、つまり、レゾルバ６０の出力するｓｉｎ相検出信号の電圧振幅の最大値とｃｏｓ相検出信号の電圧振幅の最大値とが相違してしまう場合には、レゾルバコンバータ７０で演算された電気角θｅに誤差が発生する。また、レゾルバ６０の出力が適正であっても、レゾルバコンバータ７０において、ｓｉｎ相電圧検出回路７２、ｃｏｓ相電圧検出回路７３に使用される素子の個体差や温度特性によって生じるインピーダンスの違いが生じると、上述したように、回転角度演算回路７４で演算される電気角θｅに誤差が発生する。
【００５０】
この電気角誤差は、図８（ｂ）に示すように、レゾルバ６０の回転位置（ロータ６３の回転位置）によって変化する。この特性図からわかるように、レゾルバ６０の回転位置が電気角で４５度、１３５度、２２５度、３１５度近傍となる場合には、大きな電気角誤差が発生するが、レゾルバ６０の回転位置が電気角で０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度（＝０度）となる場合には、電気角誤差が発生しない。これは、電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度となる回転位置においては、レゾルバ６０の出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号の何れか一方の電圧が必ずゼロになり、これに伴って、ｓｉｎ相電圧検出回路７２の検出するｓｉｎ相検出電圧Ｅｓとｃｏｓ相電圧検出回路７３の検出するｃｏｓ相検出電圧Ｅｓの何れか一方が必ずゼロになるからである。この場合、レゾルバコンバータ７０により演算されるレゾルバ６０の電気角θｅは理想電気角と等しくなる。
【００５１】
そこで、本実施形態においては、後輪舵角が中立位置となるときに、レゾルバ６０の電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度の何れか（以下、特定角度と呼ぶ）になるように、ステータ６２に対するロータ６３の回転位置を設定する。この場合、例えば、レゾルバ６０のケーシング６１と、回転軸６４のケーシング６１から外に露出した部分とに、位置合わせ用のマークをそれぞれ施す。このマークは、電気角が特定角度となる状態において、２つのマークの位置が一致する（例えば、向かい合う）ように設けられる。これにより、２つのマークをあわせることで、ステータ６２に対するロータ６３の回転位置を特定角度に設定することができる。そして、後輪舵角を中立位置に設定した状態で（転舵ロッド３１のストローク位置を中立位置に設定した状態で）、特定角度に設定されたレゾルバ６０を後輪転舵装置３０のハウジング３２に組み付け固定すればよい。これにより、後輪舵角が中立位置となるときに、常に、レゾルバ６０の電気角が特定角度になる。尚、レゾルバ６０にケーシング６１を設けない場合には、回転軸６４またはロータ６３と、ステータ６２とにマークを施して、２つのマークを使って位置合わせするようにしてもよいし、ロータ６３とステータ６２との外観形状から特定角度に設定できる場合には、マークを施す必要はない。
【００５２】
以上説明した本実施形態の後輪転舵装置によれば、後輪舵角が中立位置となるときに、レゾルバ６０の電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度の何れかになるように、ステータ６２に対するロータ６３の組み付け位置（回転位置）が設定されている。従って、後輪舵角の中立位置における電気角θｅの検出誤差が抑えられ、後輪舵角を中立位置に維持することができる。このため、４輪転舵車両において良好な直進性能が得られる。
【００５３】
また、レゾルバ６０は、後輪Ｗrl，Ｗrrが右最大舵角（左最大舵角）から左最大舵角（右最大舵角）まで転舵されたときに、電気角θｅがちょうど３６０度変化するように設定されているため、レゾルバ６０の電気角θｅから一義的に後輪舵角δｒを演算することができる。例えば、電気角の変化量が３６０度を超えてしまうと、その超えた分を積算する必要があるが、本実施形態においてはそうした演算が不要となり、舵角計算が容易となる。
【００５４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００５５】
例えば、本実施形態においては、軸倍角Ｎが３のレゾルバ６０について説明したが、任意の軸倍角Ｎのレゾルバを採用することができる。また、本実施形態においては、ロータにコイルを備えないタイプのレゾルバを用いているが、ロータに、励磁コイルにより非接触で通電されるロータコイルを設け、このロータコイルの磁束によりｓｉｎ相検出用コイル、ｃｏｓ相検出用コイルに交流電圧を発生させるタイプのレゾルバ等、種々のものを採用することができる。
【００５６】
また、例えば、レゾルバコンバータ７０の機能を後輪転舵ＥＣＵ１００内に組み込んでもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…転舵装置、２０…前輪転舵装置、２１…操舵ハンドル、２５…操舵角センサ、３０…後輪転舵装置、３１…転舵ロッド、３２…ハウジング、３３…タイロッド、３４…ラック歯、４０…転舵アクチュエータ、４１…電動モータ、４２…減速機、４３…変換機構、４４…ネジ機構、４５…スプライン機構、５０…後輪舵角検出装置、６０…レゾルバ、６１…ケーシング、６２…ステータ、６３…ロータ、６４…回転軸、６５…ピニオンギヤ、６６…ティース、６７…励磁用コイル、６８…ｓｉｎ相検出用コイル、６９…ｃｏｓ相検出用コイル、７０…レゾルバコンバータ、７１…励磁信号発生回路、７２…ｓｉｎ相電圧検出回路、７３…ｃｏｓ相電圧検出回路、７４…回転角度演算回路、１００…後輪転舵ＥＣＵ、Ｗfl，Ｗfr…前輪、Ｗrl，Ｗrr…後輪。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪と後輪とを転舵する４輪転舵車両に設けられる後輪転舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、４輪転舵車両においては、操舵ハンドルの操舵操作により前輪を転舵するとともに、前輪の転舵に対応させて後輪を転舵する後輪転舵装置を備える。後輪転舵装置を備えた車両においては、後輪舵角の中立位置がずれてしまうと、ハンドル操舵角を０度としても、後輪が転舵している状態となるため、車両が直進しないという問題がある。そこで、例えば、特許文献１には、後輪転舵装置が失陥した場合に、車両のヨーレートの値に基づいて、電動パワーステアリング装置の制御上の舵角信号のゼロ点を補正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８００２７号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、後輪舵角を検出するセンサの舵角中立位置の検出精度が悪いと、その検出精度によるずれ分が車両直進性能に悪影響を与えてしまう。従って、舵角中立位置の検出精度の向上が望まれる。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、後輪舵角の中立位置の検出精度を向上させることを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、後輪の転舵軸を軸線方向に移動させることにより後輪を転舵する転舵アクチュエータと、前記後輪の舵角を検出する舵角検出手段と、前記舵角検出手段により検出された舵角に基づいて前記転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段とを備えた後輪転舵装置において、
前記舵角検出手段は、前記転舵軸の軸線方向への移動に伴って回転するロータのステータに対する回転角度に応じた振幅のｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とを出力するレゾルバを備え、前記レゾルバの出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とに基づいて後輪舵角を演算するものであり、前記レゾルバは、前記後輪舵角が中立位置となるときの電気角が９０×Ｋ（Ｋ＝０，１，２，３の任意の値）度になるように、前記ステータに対する前記ロータの回転位置が設定されていることにある。
【０００７】
本発明の後輪転舵装置においては、舵角検出手段により検出された後輪舵角に基づいて、転舵制御手段が転舵アクチュエータを制御して、後輪の転舵軸を軸線方向に移動させて後輪を転舵する。例えば、転舵制御手段は、舵角検出手段により検出された後輪舵角が目標舵角になるように転舵アクチュエータを制御して後輪を転舵する。
【０００８】
舵角検出手段としては、レゾルバが用いられる。レゾルバは、転舵軸の軸線方向への移動に伴って回転するロータを備え、ロータのステータに対する回転角度に応じた振幅のｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とを出力する。つまり、ロータのステータに対する回転角度（電気角）のｓｉｎ値に応じた電圧振幅のｓｉｎ相検出信号と、ロータのステータに対する回転角度（電気角）のｃｏｓ値に応じた電圧振幅のｃｏｓ相検出信号とを出力する。従って、２相の検出信号の電圧振幅比の逆正接（アークタンジェント）を演算することで、ロータのステータに対する回転角度（回転位置角度）を検出することができる。
【０００９】
この場合、ｓｉｎ相検出信号の振幅最大値とｃｏｓ相検出信号の振幅最大値とが等しければ（あるいは、両者が予め設定された比に維持されていれば）、正確に回転角度を演算することができる。しかし、レゾルバの２相の出力電圧（２相の検出用コイルの出力電圧）の大きさの違い、あるいは、レゾルバの２相の出力電圧を検出する検出回路の個体差や温度特性によって生じるインピーダンスの違いにより、ｓｉｎ相検出信号の振幅最大値とｃｏｓ相検出信号の振幅最大値とが相違してしまうと、演算した回転角度に誤差が生じる。
【００１０】
しかし、そうした場合でも、レゾルバの電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度（＝０度）となる回転位置においては、演算した回転角度に誤差が生じない。例えば、ｓｉｎ相検出信号の出力電圧がゼロで、ｃｏｓ相検出信号の出力電圧の振幅が最大値となるロータの回転位置（電気角０度）を基準位置とすれば、この基準位置、および、基準位置からロータが電気角で（９０×Ｋ（Ｋ＝１，２，３））度回転した位置においては、ｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号の何れか一方の出力電圧がゼロになるため、演算した回転角度に誤差が生じない。
【００１１】
そこで、本発明において用いられるレゾルバは、後輪舵角が中立位置となるときの電気角が９０×Ｋ（Ｋ＝０，１，２，３の任意の値）度になるように、ステータに対するロータの回転位置が設定されている。つまり、後輪舵角が中立位置となるときにｓｉｎ相検出信号あるいはｃｏｓ相検出信号の出力電圧がゼロとなるようにステータに対するロータの回転位置（組み付け位置）が設定されている。これにより、後輪舵角の中立位置の検出精度を向上させることができ、良好な車両の直進性能を得ることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記レゾルバは、前記転舵軸が左右一方の最大転舵位置から左右他方の最大転舵位置まで移動したときに、電気角の変化量が３６０度を超えないように設定されていることにある。
【００１３】
本発明によれば、後輪を右最大舵角（左最大舵角）から左最大舵角（右最大舵角）まで転舵してもレゾルバの電気角の変化量が３６０度を超えないため、レゾルバの電気角から一義的に後輪舵角を演算することができる。従って、電気角が３６０度を超えた分の積算をする必要が無く、舵角計算が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】４輪転舵車両の転舵装置の概略構成図である。
【図２】転舵アクチュエータの断面図である。
【図３】レゾルバの概略構成図である。
【図４】レゾルバおよびレゾルバコンバータの概略電気回路構成図である。
【図５】レゾルバの出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形を表すグラフである。
【図６】転舵係数設定マップを表すグラフである。
【図７】２相の電圧出力が同じ場合の、電圧検出回路で検出される電圧振幅波形を表すグラフ（ａ）と、電気角誤差特性を表すグラフ（ｂ）である。
【図８】２相の電圧出力が異なる場合の、電圧検出回路で検出される電圧振幅波形を表すグラフ（ａ）と、電気角誤差特性を表すグラフ（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態に係る４輪転舵車両の転舵装置を概略的に表している。
【００１６】
この転舵装置１０は、左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfrを転舵するための前輪転舵装置２０と、左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを転舵するための後輪転舵装置３０とを備えている。前輪転舵装置２０は、運転者によって操舵操作される操舵ハンドル２１を備えている。操舵ハンドル２１は、ステアリングシャフト２２の上端に、ステアリングシャフト２２と一体回転可能に接続されている。ステアリングシャフト２２の下端にはピニオンギヤ２３がステアリングシャフト２２と一体回転可能に接続されている。ピニオンギヤ２３は、ラックバー２４に設けたラック歯２４ａに噛み合っており、その回転によりラックバー２４を軸線方向に駆動する。ラックバー２４は、その両端にて、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfrを転舵可能に接続する転舵軸であり、軸線方向の変位により左前輪Ｗfl，右前輪Ｗfrを転舵する。
【００１７】
ステアリングシャフト２２には、ステアリングシャフト２２の回転角度に基づいて操舵ハンドル２１の操舵角を検出する操舵角センサ２５が設けられる。以下、操舵角センサ２５により検出された操舵ハンドル２１の操舵角をハンドル舵角θｈと呼ぶ。操舵角センサ２５は、後輪転舵装置３０の一部を構成するものであり、検出したハンドル舵角θｈを表す検出信号を後述する後輪転舵ＥＣＵ４０に出力する。尚、ハンドル舵角θｈは、符号により操舵方向が識別され、例えば、中立位置に対して左方向に回転した操舵角度を正の値を用いて表し、右方向に回転した操舵角度を負の値を用いて表す。
【００１８】
尚、前輪転舵装置２０は、運転者の行う操舵操作をアシストする電動パワーステアリング装置や、ステアリングギヤ比を変更するステアリングギヤ比可変装置等を適宜備えることができるが、本発明とは特に関係するものではないため、本実施形態においては、そうした装置を省略した構成にて示している。
【００１９】
後輪転舵装置３０は、左右前輪Ｗfl，Ｗfrとは独立して、操舵ハンドル２１の操舵操作に応じて左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを電動で転舵するものである。後輪転舵装置３０は、転舵ロッド３１を備える。転舵ロッド３１は、図２に示すように、車体に組み付けられるハウジング３２に対して回転不能で軸線方向（ロッド軸線方向）に移動可能に支持される。転舵ロッド３１は、その両端にて、タイロッド３３およびナックルアーム（図示略）を介して左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを転舵可能に連結する転舵軸であり、軸線方向の変位により左後輪Ｗrl，右後輪Ｗrrを転舵する。
【００２０】
転舵ロッド３１の外周には、転舵アクチュエータ４０が組み付けられる。転舵アクチュエータ４０は、電動モータ４１と、電動モータ４１の回転を減速する遊星歯車式の減速機４２と、減速機４２の回転運動を転舵ロッド３１の軸線方向の運動に変換する変換機構４３とを備えている。
【００２１】
電動モータ４１は、図２に示すように、転舵ロッド３１の外周に同軸的かつ回転可能に設けられるロータ４１ａと、ロータ４１ａを回転駆動するステータ４１ｂとを備えている。変換機構４３は、転舵ロッド３１の中間部に設けられるネジ機構４４と、スプライン機構４５とを備えている。
【００２２】
ネジ機構４４は、ハウジング３２に対して回転可能かつ軸線方向への移動が規制されて組み付けられたナット４４ａと、転舵ロッド３１の外周面に形成されナット４４ａの雌ネジに螺合する雄ネジ４４ｂとを備えている。ナット４４ａの雌ネジおよび転舵ロッド３１に形成された雄ネジ４４ｂは、台形ネジで構成されている。ナット４４ａは、減速機４２を介して電動モータ４１により回転駆動される。
【００２３】
スプライン機構４５は、転舵ロッド３１に軸線方向に沿って形成されたスプライン突起４５ａと、ハウジング３２に軸線方向に沿って形成されたスプライン溝４５ｂとを備え、スプライン突起４５ａがスプライン溝４５ｂ内に収納されることにより、転舵ロッド３１をハウジング３２に対して回転不能で軸線方向に移動可能に支持する。
【００２４】
このように構成された転舵アクチュエータ４０においては、電動モータ４１の回転が減速機４２により減速されてナット４４ａに伝達され、ネジ機構４４によりナット４４ａの回転が転舵ロッド３１の軸線方向の移動に変換される。従って、電動モータ４１の回転および回転方向を制御することにより左右後輪Ｗrl，Ｗrrの舵角を制御することができる。
【００２５】
後輪転舵装置３０は、後輪舵角を検出する後輪舵角検出装置５０を備えている。後輪舵角検出装置５０は、１相励磁２相出力型のレゾルバ６０と、レゾルバ６０から出力される検出信号を回転位置角度信号に変換するレゾルバコンバータ７０とを備える。レゾルバ６０は、図３に示すように、円筒状のケーシング６１内に固定されるドーナツ状のステータ６２と、ステータ６２の中央開口６２ａ内に回転可能に設けられるロータ６３とを備えている。レゾルバ６０のケーシング６１は、転舵ロッド３１を支持するハウジング３２に組み付け固定される。ロータ６３は、ケーシング６１に回転可能に支持された回転軸６４に固定される。回転軸６４は、ステータ６２の中心軸線上に沿って設けられているため、ロータ６３は、ステータ６２に対して同軸状に回転可能に設けられることになる。
【００２６】
ロータ６３を支持する回転軸６４は、ケーシング６１の外にまで延設され、その先端にピニオンギヤ６５（図１参照）が設けられている。転舵ロッド３１には、このピニオンギヤ６５と噛合するラック歯３４が形成されている。従って、転舵ロッド３１がロッド軸線方向に移動すると、その移動にあわせて回転軸６４が回転する、つまり、ロータ６３が回転して、ロータ６３のステータ６２に対する回転位置が変化するように構成されている。
【００２７】
ロータ６３は、磁性材料からなり、図３に示すように、ステータ６２の内周面（円筒内壁面）と向かい合う外周面の形状が、回転軸６４の回転により、ステータ６２との間のギャップパーミアンスが正弦波状に変化するような曲線になっている。
【００２８】
ステータ６２は、磁性材料からなり、ドーナツ状平面の内周部から複数のティース６６ａ〜６６ｈ（これらを特定しない場合には、単に、ティース６６と呼ぶ）が等間隔で軸線方向に立設されている。このティース６６には、励磁用コイル６７と２相の検出用コイル（ｓｉｎ相検出用コイル６８とｃｏｓ相検出用コイル６９）とが巻回される。励磁用コイル６７は、隣接するティース６６の巻線方向が互いに反対方向となるように全てのティース６６に巻回される。また、２相の検出用コイルの一方（例えば、ｓｉｎ相検出用コイル６８）は、ティース６６ａから反時計回りにティース６６ｇまで、１つおきにティース６６ａ，６６ｃ，６６ｅ，６６ｇに巻回される。また、２相の検出用コイルの他方（例えば、ｃｏｓ相検出用コイル６９）は、ティース６６ｂから反時計回りにティース６６ｈまで、１つおきにティース６６ｂ，６６ｄ，６６ｆ，６６ｈに巻回される。
【００２９】
このように構成されたレゾルバ６０においては、ロータ６３が回転すると、ロータ６３を介して隣接するティース６６間で磁気回路が形成される。この場合、隣接するティース６６を通る磁束の向きが反対方向となるように励磁用コイル６７が巻回されているため、ロータ６３の回転によって、ロータ６３とティース６６との間のギャップパーミアンスの変化に応じて、各ティース６６に巻回される２相の検出用コイル６８，６９に発生する電流波形を正弦波状にすることができる。
【００３０】
レゾルバコンバータ７０は、図４に示すように、励磁ライン８１と、ｓｉｎ相検出ライン８２と、ｃｏｓ相検出ライン８３と、グランドライン８４とを介してレゾルバ６０と接続される。レゾルバコンバータ７０は、マイクロコンピュータを主要部として備えた集積回路であって、励磁信号発生回路７１と、ｓｉｎ相電圧検出回路７２と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３と、回転角度演算回路７４とを備えている。
【００３１】
励磁信号発生回路７１は、励磁用コイル６７の両端に交流電圧を印加するための励磁電圧を生成する回路である。励磁用コイル６７に印加する交流励磁電圧を励磁信号と呼び、その電圧値を励磁電圧Ｖと呼ぶ。励磁電圧Ｖは、振幅をＥとすると次式（１）にて表される。
Ｖ＝Ｅ・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（１）
励磁信号発生回路７１は、励磁ライン８１を介して励磁信号を励磁用コイル６７に供給する。
ここで、ωは角速度（＝２πｆ）［rad/sec］、ｆは励磁周波数［Ｈｚ］、ｔは時間［秒］である。
【００３２】
レゾルバ６０の励磁用コイル６７に励磁信号が通電されると、ｓｉｎ相検出用コイル６８およびｃｏｓ相検出用コイル６９で交流電圧が発生する。ｓｉｎ相検出用コイル６８から出力される交流電圧信号をｓｉｎ相検出信号と呼び、その電圧値をｓｉｎ相検出電圧Ｅｓと呼ぶ。また、ｃｏｓ相検出用コイル６９から出力される交流電圧信号をｃｏｓ相検出信号と呼び、その電圧値をｃｏｓ相検出電圧Ｅｃと呼ぶ。ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓ、および、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃは次式（２），（３）にて表される。
Ｅｓ＝Ｋ・Ｅ・ｓｉｎ（Ｎ・θ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（２）
Ｅｃ＝Ｋ・Ｅ・ｃｏｓ（Ｎ・θ）・ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（３）
ここで、Ｋは変圧比、θはロータ６３のステータ６２に対する回転角度［deg］、Ｎはレゾルバ６０の軸倍角（本実施形態においてはＮ＝３）を表す。θは機械角であるため、レゾルバ６０の電気角は（Ｎ・θ）で表される。
【００３３】
この式から分かるように、ｓｉｎ相検出信号は、振幅がＫ・Ｅ・ｓｉｎ（Ｎ・θ）で表される周波数ｆ（＝ω／２π）の交流電圧信号となり、ｃｏｓ相検出信号は、振幅がＫ・Ｅ・ｃｏｓ（Ｎ・θ）で表される周波数ｆ（＝ω／２π）の交流電圧信号となる。つまり、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓは、レゾルバ６０の電気角（Ｎ・θ）のｓｉｎ値に応じた振幅の交流電圧となり、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃは、レゾルバ６０の電気角のｃｏｓ値に応じた振幅の交流電圧となる。
【００３４】
図５は、レゾルバ６０の電気角θｅ（＝Ｎ・θ）に対するｓｉｎ相検出電圧Ｅｓ、および、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃの振幅の変化を表すグラフである。縦軸の電圧は、励磁信号と同相の場合に正の値で表し、逆相の場合に負の値で表している。図示するように、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓの振幅は、電気角θｅが０度，１８０度，３６０度（＝０度）のときゼロとなり、９０度のとき正の最大値、２７０度のとき負の最大値となる。また、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃの振幅は、電気角θｅが９０度，２７０度のときゼロとなり、０度のとき正の最大値、１８０度のとき負の最大値となる。この場合、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓの振幅波形とｃｏｓ相検出電圧Ｅｃの振幅波形とは、位相が９０度ずれるだけであって、その形状は同じになる。
【００３５】
ｓｉｎ相電圧検出回路７２は、レゾルバ６０のｓｉｎ相検出用コイル６８の出力するｓｉｎ相検出信号をｓｉｎ相検出ライン８２を介して入力して増幅し、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓを表すデジタル値を出力する。同様に、ｃｏｓ相電圧検出回路７３は、レゾルバ６０のｃｏｓ相検出用コイル６９の出力するｃｏｓ相検出信号をｃｏｓ相検出ライン８３を介して入力して増幅し、ｃｏｓ相検出電圧Ｅｃを表すデジタル値を出力する。
【００３６】
回転角度演算回路７４は、次式（４）に示すように、ｓｉｎ相検出電圧Ｅｓをｃｏｓ相検出電圧Ｅｃで除算した値の逆正接を求めることにより、レゾルバ６０の電気角θｅ（＝Ｎ・θ）を計算する。
θｅ＝ｔａｎ−１（Ｅｓ／Ｅｃ） ・・・（４）
【００３７】
回転角度演算回路７４は、計算したレゾルバ６０の電気角θｅを後輪転舵制御ユニット１００（以下、後輪転舵ＥＣＵ１００と呼ぶ）に出力する。レゾルバ６０のロータ６３の回転角度は、転舵ロッド３１の軸線方向のストローク位置に対応したものとなる。従って、回転角度演算回路７４の出力する電気角θｅは、後輪Ｗrl，Ｗrrの舵角δｒに対応するものとなる。尚、後輪舵角δｒは、符号により転舵方向が識別され、例えば、後輪Ｗrl，Ｗrrが中立位置に対して左方向に向くときの角度を正の値を用いて表し、右方向に向くときの角度を負の値を用いて表す。
【００３８】
レゾルバ６０は、後輪Ｗrl，Ｗrrが右最大舵角（左最大舵角）となる状態から左最大舵角（右最大舵角）まで転舵したときに、電気角θｅがちょうど３６０度変化するようにピニオンギヤ６５の外径が設定されている。本実施形態においては、レゾルバ６０の軸倍角Ｎが「３」であるため、ロータ６３が機械角で最大１２０deg（＝３６０／３）回転するように構成されている。従って、レゾルバ６０の電気角θｅから後輪舵角が一義的に決まるようになっている。
【００３９】
後輪転舵ＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータを主要部として備え、後輪舵角が目標舵角になるように電動モータ４１を駆動制御する。後輪転舵ＥＣＵ１００には、レゾルバコンバータ７０、操舵角センサ２５、車速センサ９０、モータドライバ９５が接続される。
【００４０】
車速センサ９０は、車両の走行速度である車速を検出し、車速ｖを表す信号を出力する。モータドライバ９５は、例えば、図示しないスイッチング素子で構成したインバータ回路やＨブリッジ回路であって、後輪転舵ＥＣＵ１００からの制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）によりスイッチング素子のオン／オフ状態が制御され、電動モータ４１に対して制御信号に応じた電力を供給する。
【００４１】
後輪転舵ＥＣＵ１００は、低速走行時においては、後輪Ｗrl，Ｗrrを前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向に対して反対方向（逆相と呼ぶ）に転舵して車両の小回り性を向上させ、高速走行時においては、後輪Ｗrl，Ｗrrの転舵方向を前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向と同じ方向（同相と呼ぶ）に転舵して走行安定性を向上させる。例えば、後輪転舵ＥＣＵ１００は、図６に示すような転舵係数設定マップを記憶しており、車速センサ９０により検出される車速ｖに基づいて転舵係数Ｋ（ｖ）を演算し、次式のように、操舵角センサ２５により検出されるハンドル舵角θｈに転舵係数Ｋ（ｖ）を乗算することで目標後輪舵角δｒ＊を算出する。
δｒ＊＝Ｋ（ｖ）・θｈ
【００４２】
転舵係数Ｋ（ｖ）は、図６に示すように、低速走行時には、後輪Ｗrl，Ｗrrが前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向とは逆相（前輪転舵方向が左であれば後輪転舵方向を右とし、前輪転舵方向が右であれば後輪転舵方向を左とする）となり、高速時には、後輪Ｗrl，Ｗrrが前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵方向と同相となるように車速ｖに応じた値に設定されている。
【００４３】
後輪転舵ＥＣＵ１００は、レゾルバコンバータ７０の出力するレゾルバ６０の電気角θｅに対応する後輪舵角δｒが目標後輪舵角δｒ＊に追従するように、両者の偏差（δｒ＊−δｒ）に応じた制御量で電動モータ４１を駆動制御する。これにより、後輪舵角δｒが目標後輪舵角δｒ＊に追従し、低速走行時における車両の小回り性能と、高速走行時における安定性能とを両立することができる。尚、高速走行時においては、目標後輪舵角δｒ＊を中立位置に固定するものであってもよい。
【００４４】
次に、後輪舵角の検出精度について説明する。上述したように、後輪転舵ＥＣＵ１００は、ハンドル舵角θｈに応じた目標後輪舵角δｒ＊を設定し、後輪舵角検出装置５０により検出されるレゾルバ６０の電気角θｅに応じた後輪舵角δｒが目標後輪舵角δｒ＊に追従するように電動モータ４１を駆動制御する。従って、後輪舵角検出装置５０により検出される電気角θｅの検出精度が悪いと、適正に後輪舵角を制御することができない。特に、車両を直進走行させる場合には、電気角θｅの検出誤差の影響が走行性能に大きな影響を及ぼす。これは、車両を直進走行させるためにドライバーがハンドル舵角θｈをゼロにしても（前輪舵角が中立位置になっても）、後輪舵角が電気角θｅの検出誤差分だけ中立位置から外れてしまい、直進走行することができなくなるからである。一方、車両を旋回走行させる場合には、電気角θｅの検出誤差の影響はほとんど現れない。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、後輪舵角が中立位置になるときのレゾルバ６０の電気角θｅの検出精度を向上させることにより、車両直進性能を良好にする。
【００４６】
図７（ａ），図８（ａ）は、それぞれ、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅波形と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形とを表すグラフであり、図７（ｂ），図８（ｂ）は、それぞれ、回転角度演算回路７４にて演算される電気角θｅの誤差を表す電気角誤差特性を表すグラフである。各グラフにおける横軸は、理想電気角（正しい電気角）を表している。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅波形と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形とが位相の９０度ずれた同一波形であれば（最大電圧値が等しい場合には）、図７（ｂ）に示すように、回転角度演算回路７４にて演算される電気角θｅには誤差が発生しない。
【００４８】
一方、図８（ａ）に示すように、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅波形と、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅波形とが、その大きさ（振幅の最大値）が異なってしまうと、図８（ｂ）に示すように、回転角度演算回路７４で演算される電気角θｅには、理想電気角に応じた大きさの誤差が含まれる。この図８は、ｃｏｓ相電圧検出回路７３で検出されるｃｏｓ相検出信号の電圧振幅の最大値が、ｓｉｎ相電圧検出回路７２で検出されるｓｉｎ相検出信号の電圧振幅の最大値の半分になった場合の例である。
【００４９】
例えば、レゾルバ６０自身の出力が適正でない場合、つまり、レゾルバ６０の出力するｓｉｎ相検出信号の電圧振幅の最大値とｃｏｓ相検出信号の電圧振幅の最大値とが相違してしまう場合には、レゾルバコンバータ７０で演算された電気角θｅに誤差が発生する。また、レゾルバ６０の出力が適正であっても、レゾルバコンバータ７０において、ｓｉｎ相電圧検出回路７２、ｃｏｓ相電圧検出回路７３に使用される素子の個体差や温度特性によって生じるインピーダンスの違いが生じると、上述したように、回転角度演算回路７４で演算される電気角θｅに誤差が発生する。
【００５０】
この電気角誤差は、図８（ｂ）に示すように、レゾルバ６０の回転位置（ロータ６３の回転位置）によって変化する。この特性図からわかるように、レゾルバ６０の回転位置が電気角で４５度、１３５度、２２５度、３１５度近傍となる場合には、大きな電気角誤差が発生するが、レゾルバ６０の回転位置が電気角で０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度（＝０度）となる場合には、電気角誤差が発生しない。これは、電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度、３６０度となる回転位置においては、レゾルバ６０の出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号の何れか一方の電圧が必ずゼロになり、これに伴って、ｓｉｎ相電圧検出回路７２の検出するｓｉｎ相検出電圧Ｅｓとｃｏｓ相電圧検出回路７３の検出するｃｏｓ相検出電圧Ｅｓの何れか一方が必ずゼロになるからである。この場合、レゾルバコンバータ７０により演算されるレゾルバ６０の電気角θｅは理想電気角と等しくなる。
【００５１】
そこで、本実施形態においては、後輪舵角が中立位置となるときに、レゾルバ６０の電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度の何れか（以下、特定角度と呼ぶ）になるように、ステータ６２に対するロータ６３の回転位置を設定する。この場合、例えば、レゾルバ６０のケーシング６１と、回転軸６４のケーシング６１から外に露出した部分とに、位置合わせ用のマークをそれぞれ施す。このマークは、電気角が特定角度となる状態において、２つのマークの位置が一致する（例えば、向かい合う）ように設けられる。これにより、２つのマークをあわせることで、ステータ６２に対するロータ６３の回転位置を特定角度に設定することができる。そして、後輪舵角を中立位置に設定した状態で（転舵ロッド３１のストローク位置を中立位置に設定した状態で）、特定角度に設定されたレゾルバ６０を後輪転舵装置３０のハウジング３２に組み付け固定すればよい。これにより、後輪舵角が中立位置となるときに、常に、レゾルバ６０の電気角が特定角度になる。尚、レゾルバ６０にケーシング６１を設けない場合には、回転軸６４またはロータ６３と、ステータ６２とにマークを施して、２つのマークを使って位置合わせするようにしてもよいし、ロータ６３とステータ６２との外観形状から特定角度に設定できる場合には、マークを施す必要はない。
【００５２】
以上説明した本実施形態の後輪転舵装置によれば、後輪舵角が中立位置となるときに、レゾルバ６０の電気角が０度、９０度、１８０度、２７０度の何れかになるように、ステータ６２に対するロータ６３の組み付け位置（回転位置）が設定されている。従って、後輪舵角の中立位置における電気角θｅの検出誤差が抑えられ、後輪舵角を中立位置に維持することができる。このため、４輪転舵車両において良好な直進性能が得られる。
【００５３】
また、レゾルバ６０は、後輪Ｗrl，Ｗrrが右最大舵角（左最大舵角）から左最大舵角（右最大舵角）まで転舵されたときに、電気角θｅがちょうど３６０度変化するように設定されているため、レゾルバ６０の電気角θｅから一義的に後輪舵角δｒを演算することができる。例えば、電気角の変化量が３６０度を超えてしまうと、その超えた分を積算する必要があるが、本実施形態においてはそうした演算が不要となり、舵角計算が容易となる。
【００５４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００５５】
例えば、本実施形態においては、軸倍角Ｎが３のレゾルバ６０について説明したが、任意の軸倍角Ｎのレゾルバを採用することができる。また、本実施形態においては、ロータにコイルを備えないタイプのレゾルバを用いているが、ロータに、励磁コイルにより非接触で通電されるロータコイルを設け、このロータコイルの磁束によりｓｉｎ相検出用コイル、ｃｏｓ相検出用コイルに交流電圧を発生させるタイプのレゾルバ等、種々のものを採用することができる。
【００５６】
また、例えば、レゾルバコンバータ７０の機能を後輪転舵ＥＣＵ１００内に組み込んでもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…転舵装置、２０…前輪転舵装置、２１…操舵ハンドル、２５…操舵角センサ、３０…後輪転舵装置、３１…転舵ロッド、３２…ハウジング、３３…タイロッド、３４…ラック歯、４０…転舵アクチュエータ、４１…電動モータ、４２…減速機、４３…変換機構、４４…ネジ機構、４５…スプライン機構、５０…後輪舵角検出装置、６０…レゾルバ、６１…ケーシング、６２…ステータ、６３…ロータ、６４…回転軸、６５…ピニオンギヤ、６６…ティース、６７…励磁用コイル、６８…ｓｉｎ相検出用コイル、６９…ｃｏｓ相検出用コイル、７０…レゾルバコンバータ、７１…励磁信号発生回路、７２…ｓｉｎ相電圧検出回路、７３…ｃｏｓ相電圧検出回路、７４…回転角度演算回路、１００…後輪転舵ＥＣＵ、Ｗfl，Ｗfr…前輪、Ｗrl，Ｗrr…後輪。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後輪の転舵軸を軸線方向に移動させることにより後輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記後輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
前記舵角検出手段により検出された舵角に基づいて前記転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段と
を備えた後輪転舵装置において、
前記舵角検出手段は、
前記転舵軸の軸線方向への移動に伴って回転するロータのステータに対する回転角度に応じた振幅のｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とを出力するレゾルバを備え、前記レゾルバの出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とに基づいて後輪舵角を演算するものであり、
前記レゾルバは、前記後輪舵角が中立位置となるときの電気角が９０×Ｋ（Ｋ＝０，１，２，３の任意の値）度になるように、前記ステータに対する前記ロータの回転位置が設定されていることを特徴とする後輪転舵装置。
【請求項２】
前記レゾルバは、前記転舵軸が左右一方の最大転舵位置から左右他方の最大転舵位置まで移動したときに、電気角の変化量が３６０度を超えないように設定されていることを特徴とする請求項１記載の後輪転舵装置。
【請求項１】
後輪の転舵軸を軸線方向に移動させることにより後輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記後輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
前記舵角検出手段により検出された舵角に基づいて前記転舵アクチュエータを制御する転舵制御手段と
を備えた後輪転舵装置において、
前記舵角検出手段は、
前記転舵軸の軸線方向への移動に伴って回転するロータのステータに対する回転角度に応じた振幅のｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とを出力するレゾルバを備え、前記レゾルバの出力するｓｉｎ相検出信号とｃｏｓ相検出信号とに基づいて後輪舵角を演算するものであり、
前記レゾルバは、前記後輪舵角が中立位置となるときの電気角が９０×Ｋ（Ｋ＝０，１，２，３の任意の値）度になるように、前記ステータに対する前記ロータの回転位置が設定されていることを特徴とする後輪転舵装置。
【請求項２】
前記レゾルバは、前記転舵軸が左右一方の最大転舵位置から左右他方の最大転舵位置まで移動したときに、電気角の変化量が３６０度を超えないように設定されていることを特徴とする請求項１記載の後輪転舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５４７４７（Ｐ２０１２−２５４７４７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９７５９（Ｐ２０１１−１２９７５９）
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１０日（２０１１．６．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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