車両用操舵装置
【課題】クラッチ解放時にはアーマチュアとロータが接触し、クラッチ締結時にはアーマチュアと外輪が接触することになって、クラッチの解放・締結時に金属同士の接触音が発生してしまい、この接触音が乗員に不快感を伴う違和感となってしまうことが避けられなかった。
【解決手段】クラッチ１１の作動を確認するクラッチ診断部１０３による診断を、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、開始する。
【解決手段】クラッチ１１の作動を確認するクラッチ診断部１０３による診断を、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ：ＳＢＷ）システムに備えられる、バックアップクラッチの故障診断を行う車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気的にステアリング操作を行うステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムが知られている。このステアバイワイヤシステムにおいて、システム正常時には、クラッチが開放されて操舵角に応じ転舵アクチュエータにより操向輪が転舵されるが、例えば、転舵モータ異常等のシステム失陥時や電源遮断時等のシステムダウン時には、クラッチが接続（締結）されてステアリングホイールと操向輪が機械的に接続され、運転者が直接ステアリングホイールを操作することにより操向輪を転舵することを可能にしている。
【０００３】
つまり、バックアップ機構としてクラッチを備えているが、このクラッチの故障の有無を診断するため、ステアバイワイヤシステムの起動前にクラッチの故障診断（初期故障診断）を行い、クラッチ故障と診断された場合には、例えば、警告灯を点灯させて、診断結果を運転者に知らせている。
このように、クラッチを介してステアリングホイールと操向輪を機械的に接続するバックアップ機構を有すると共に、このバックアップ機構の作動を確認するバックアップ作動確認手段を設けたものとして、「車両用操舵装置」（特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８２３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バックアップ機構として備えられたクラッチは、内輪カム外周と外輪内周の間に係合子が楔状に噛み込んで係合することによりクラッチが締結され、内輪カム外周と外輪内周の間の係合子の係合が解除されることによりクラッチが解放される構成を有しており、クラッチ解放時、外輪とロータの間に配置されたアーマチュアがロータ側に引き寄せられ、クラッチ締結時、アーマチュアが外輪に接触するまで移動する。
【０００６】
このため、クラッチ解放時にはアーマチュアとロータが接触し、クラッチ締結時にはアーマチュアと外輪が接触することになって、クラッチの解放・締結時に金属同士の接触音が発生してしまい、この接触音が乗員に不快感を伴う違和感となってしまうことが避けられなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両用操舵装置は、バックアップクラッチの作動を確認するバックアップクラッチ診断部による診断を、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、開始する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、バックアップクラッチの作動の確認が開始されるので、バックアップクラッチの作動確認時に接触音が発生したとしても、乗員に不快感を伴う違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図１のクラッチの構成を説明する分解構成図である。
【図３】図１のクラッチの締結状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
【図４】図１のクラッチの解放状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
【図５】クラッチの故障診断（初期診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】クラッチの故障診断（終了診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図１のクラッチ診断装置によるクラッチ作動時の電流制御をグラフで示し、（ａ）はクラッチ締結時の説明図、（ｂ）はクラッチ解放時の説明図である。
【図８】この電磁コイルの電流制御を実現するための電流制御回路を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はＰＷＭＤｕｔｙ比に対する電流値変化の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、車両用操舵装置１０は、クラッチ１１にクラッチ診断情報ａを送ってクラッチ１１の故障診断を行うクラッチ診断装置１００を備えている。このクラッチ１１は、ステアリングホイール（操舵輪）１２と、ステアリングホイール１２により操舵される操向輪１３とを、機械的に接続又は切断することができる。
【００１１】
ステアリングホイール１２の操舵力は、ステアリングコラム軸（ステアリングシャフト）１４からラック＆ピニオン機構のラックギヤ（ラック部）１５を経て、操向輪１３のタイロッド１６に伝達される。ステアリングコラム軸１４には、ステアリングホイール１２に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（反力モータ）１７ａ、ステアリングホイール１２の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ（操舵側トルク検出手段）１７ｂ、ラックギヤ１５を介して走行輪１３の転舵を行うための転舵トルクを出力する転舵アクチュエータ（転舵モータ）１７ｃ、及び転舵側のトルクを検出する転舵トルクセンサ（転舵側トルク検出手段）１７ｄが設けられている。転舵トルクセンサ１７ｄは、転舵アクチュエータ１７ｃとピニオンギヤの間に配置されている。
【００１２】
この車両用操舵装置１０は、ステアリングホイール１２の操作情報に基づく電気信号により作動する転舵アクチュエータ１７ｃによって、操向輪１３を転舵駆動するステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ：ＳＢＷ）システムを構成しており、ＳＢＷシステムにおける、転舵モータ異常等のシステム失陥時や電源遮断等によるシステムダウン時のためのバックアップシステムとして、ステアリングコラム軸１４とラックギヤ１５の間にクラッチ（バックアップクラッチ）１０が搭載されている。
【００１３】
図２は、図１のクラッチの構成を説明する分解構成図である。図３は、図１のクラッチの締結状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
図２及び図３に示すように、クラッチ１１は、内輪カム１８、外輪１９及び複数（一例として、８個を図示）のローラ（係合子）２０を有しており、内輪カム１８の外面（外周面）１８ａと外輪１９の内面（内周面）１９ａとの間にローラ２０が噛み込んで係合することにより締結状態となり、内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａの間に係合していたローラ２０の係合が解除されることにより解放状態となる。
【００１４】
内輪カム１８は、ステアリングホイール１２の操作に連動する入力軸２１に連結されており、入力軸２１の回動時に入力軸２１と一体的に回動する。円筒状に形成された外輪１９は、内輪カム１８を格納するように内輪カム１８を覆って配置され、操向輪１３（図１参照）に操舵トルクを伝達する出力軸（図示しない）に連結されている。
【００１５】
内輪カム１８と、内輪カム１８を覆う外輪１９の間には、入力軸２１方向に重ねて摺動保持器２２と回転保持器２３が、それぞれの脚部２２ａ，２３ａを交互に位置させて配置されている。両脚部２２ａ，２３ａは何れも、重なり合う内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａの間に形成される空間を自由に移動することができる。
【００１６】
摺動保持器２２は、内輪カム１８が挿通可能な円環部２２ｂと、円環部２２ｂに入力軸２１方向に突設されると共に略等間隔離間する４個の脚部２２ａを有しており、各脚部２２ａは、入力軸２１を挿通させたアーマチュア２４に連結されている。回転保持器２３は、内輪カム１８が挿通可能な円環部２３ｂと、円環部２３ｂに入力軸２１方向に突設されると共に略等間隔離間して４個の脚部２３ａを有している。
【００１７】
摺動保持器２２と回転保持器２３のそれぞれの脚部２２ａ，２３ａは、重なり合う内輪カム１８の外面と外輪１９の内面１９ａとの間に、隣接する脚部２２ａ，２３ａ間距離が長い空間と短い空間が交互に位置するように配置されている。この４箇所の脚部２２ａ，２３ａ間距離が長い空間のそれぞれには、コイルバネ等のバネ部材２５と共にローラ２０，２０が配置されている。各バネ部材２５は、並置された２個一組ずつ、内輪カム１８とアーマチュア２４との間に位置するバネ保持部材２６に位置決め保持されている。
【００１８】
内輪カム１８と外輪１９の間に配置された摺動保持器２２と回転保持器２３の、それぞれの円環部２２ｂ,２３ｂの対向面間には、ボールカム（ボールトルクカム）機構２７が介在している。ボールカム機構２７は、円環部２２ｂと円環部２３ｂのそれぞれの対向面に設けられた円弧状断面のカム溝２７ａ，２７ａと、両カム溝２７ａ，２７ａ間に挟み込まれたボール２７ｂとを有している。
ローラ２０は、例えば、円柱状に形成されて、内輪カム１８の外面１８ａに接触しつつ移動可能に配置されており、バネ部材２５の両側に位置する２個のローラ２０，２０は、バネ部材２５に付勢されて、一方は脚部２２ａに、他方は脚部２３ａに、それぞれ押し当てられている。
【００１９】
各ローラ２０が移動する内輪カム１８の外面１８ａは、各ローラ２０が押し当てられている両脚部２２ａ，２３ａ間の略中央と、各脚部２２ａ，２３ａとを直線状に結ぶ平坦面（平面）により形成されている。この平坦面は、入力軸２１半径方向断面において、内輪カム１８の外面１８ａを円弧とした場合、円弧に対する弦に相当する。つまり、ローラ２０が配置された脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）側へ向かう空間は、外輪１９の内面１９ａ側を上面に、平坦面からなる内輪カム１８の外面１８ａ側を下面にして、脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）に向かうに連れて上下面間距離が狭まった、楔形状空間となる。なお、脚部２２ａと脚部２３ａは、楔形状空間を自由に移動することができる。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように、アーマチュア２４が回転自在に装着された入力軸２１には、アーマチュア２４の外側（内輪カム１８とは反対側）に隣接して、入力軸２１と一体的に回転するロータ２８が装着されている。アーマチュア２４は、ロータ２８側に突設された複数の脚２４ａを介して、ロータ２８に対し、入力軸２１方向に規制された離反距離のもと接近離反可能に、且つ、入力軸２１を軸心として回動自在に、装着されている。このロータ２８には、電磁コイル２９が内蔵されており、電磁コイル２９の励磁によりコイル吸引力が発生することで、アーマチュア２４がロータ２８に引き寄せられ密着する。
【００２１】
次に、クラッチ１１の動作について説明する。
（クラッチ締結時）
図３に示すように、クラッチ１１は、クラッチ締結時、電磁コイル２９が無励磁状態にあり、各ローラ２０は、バネ部材２５に付勢されて、脚部２２ａ或いは脚部２３ａに押し当てられている。各ローラ２０を介して、脚部２２ａ或いは脚部２３ａにバネ部材２５の付勢力が作用することにより、脚部２２ａと脚部２３ａは、互いに離反するように押し広げられ、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに内輪カム１８の回りを移動する。
【００２２】
脚部２２ａと脚部２３ａが押し広げられるのに伴って、バネ部材２５の両側に位置してバネ部材２５に付勢されている両ローラ２０，２０は、外輪１９の内面１９ａと内輪カム１８の外面１８ａとで囲まれ、脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）側が狭まった楔形状空間に入り込むことになる。楔形状空間に入り込んだ両ローラ２０，２０は、各ローラ２０の内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置まで、即ち、アーマチュア２４が外輪１９に接触するまで移動する。
【００２３】
脚部２２ａと脚部２３ａが押し広げられて、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに移動するのに伴い、両円環部２２ｂ,２３ｂの対向面間に介在するボールカム機構２７において、ボール２７ｂが両カム溝２７ａ，２７ａから略露出した状態になり、両円環部２２ｂ,２３ｂ間の距離が拡大する。そのとき、円環部２２ｂと共に脚部２２ａが、ロータ２８から離反するように移動し、それに連れて、アーマチュア２４が、ロータ２８から離反し外輪１９のロータ２８対向端面に向かって移動する。
【００２４】
そして、互いに逆向きに回動移動する内輪カム１８と外輪１９との位相差が許容値を超えた時点で、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間に楔状に噛み込むことにより、入力軸２１に連結する内輪カム１８と、出力軸に連結する外輪１９が締結状態になる。
（クラッチ解放時）
図４は、図１のクラッチの解放状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
【００２５】
図４に示すように、クラッチ１１は、クラッチ解放時、電磁コイル２９が励磁状態になってコイル吸引力が発生し、外輪１９に接触していたアーマチュア２４は、ロータ２８側に引き寄せられる。アーマチュア２４がロータ２８側に引き寄せられるのに伴い、アーマチュア２４と脚部２２ａが連結されている摺動保持器２２もロータ２８側に移動する。摺動保持器２２のロータ２８側への移動時、摺動保持器２２と回転保持器２３の間に介在しているボールカム機構２７において、ボール２７ｂがカム溝２７ａ内に略埋没した状態になるように、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに移動する。
【００２６】
摺動保持器２２と回転保持器２３の移動に伴って、脚部２２ａと脚部２３ａがそれぞれバネ部材２５の両側に位置するローラ２０，２０を付勢力に抗して互いに接近させるように、両脚部２２ａ，２３ａが接近移動し、バネ部材２５を押し縮めて圧縮状態にする。この両脚部２２ａ，２３ａの接近移動により、両ローラ２０，２０は、入り込んでいた楔形状空間から押し出され、内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置から離脱する。
そして、両ローラ２０，２０が、内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置から離脱することにより、入力軸２１に連結する内輪カム１８と、出力軸に連結する外輪１９の締結が解除され、解放状態になる。
【００２７】
上述したように、クラッチ１１は、入力軸２１に連結する内輪カム１８と出力軸（図示しない）に連結する外輪１９の間に、ローラ２０が楔状に噛み込み、内輪カム１８と外輪１９が係合することにより、入力軸２１を経て入力した操舵トルクが走行輪１３に伝達される締結状態となり、一方、ローラ２０の噛み込みが解除され、内輪カム１８と外輪１９の係合が解除されることにより、操舵トルクが走行輪１３に伝達されない解放状態となる。
【００２８】
このクラッチ１１の解放時、外輪１９とロータ２８の間に配置されたアーマチュア２４がロータ２８側に引き寄せられ（図４（ａ）参照）、一方、クラッチ１１の締結時、アーマチュア２４が外輪１９に接触するまで移動する（図３（ａ）参照）。
クラッチ診断装置１００は、図１に示すように、不在検出部１０１、乗車意志検出部１０２、クラッチ診断部（バックアップクラッチ診断部）１０３、及び強制診断部１０４を有している。
【００２９】
不在検出部１０１は、当該車両を運転操作する運転者（乗員）が、車内に存在しない（不在）ことを検出するものであり、例えば、リモートコントロールキーから出力される信号を受信して、リモートコントロールキーが車外に位置する、即ち、リモートコントロールキーを保持した運転者が車外に居ることを検出することで、運転者が車内に存在しないことを検出する。リモートコントロールキーを保持した運転者が車外に居ることとは、運転者が、例えば、当該車両を運転しようとして車両に近づいた状態等、当該車両の車外であっても当該車両の近傍に居ることを意味する。
【００３０】
また、車内においてリモートコントロールキーから出力される信号を受信しないことによっても、運転者が車内に存在しないことを検出することができる。
このリモートコントロールキーは、例えば、車両に搭載された車載装置との間で無線通信によりＩＤ照合を行い、ＩＤ照合結果に基づいて車両ドアの施錠・解錠やエンジンの始動などを行う、車両の運行を許可された者（運転者）が所持する携帯器である（一例として、特開２００３−１２７８３１号公報参照）。
【００３１】
不在検出部１０１による運転者の車内不在は、リモートコントロールキーの出力信号により検出される他、例えば、少なくとも運転席を含む車室内を撮影する車内カメラによって得られた映像情報、或いは運転席に加わる荷重に基づき着座していることを検出する着座センサによって得られた着座情報により、検出することができる。また、これら映像情報や着座情報に加え、運転席ドアの開閉を検出するドア開閉情報、或いは運転席ドアロックの有無を検出するドアロック情報等から、運転者が車両から降りたことを示す降車情報によっても、運転者の車内不在を検出することができる。
【００３２】
従って、この不在検出部１０１は、車内カメラによって得られた映像情報、着座センサによって得られた着座情報、ドア開閉情報、或いはドアロック情報等により、運転者が車両内に存在する状態、即ち、運転者（乗員）が乗車していることを検出する乗車検出部としても機能する。なお、乗車検出部は、不在検出部１０１とは別に、運転者が車両内に存在する状態、即ち、運転者（乗員）が乗車していることを検出することができる、他の手段により設けても良い。
【００３３】
乗車意志検出部１０２は、例えば、リモートコントロールキーによる運転席ドアの解錠操作信号を検出する等、運転席ドアが解錠操作されることを検出することにより、運転者の乗車意志を検出する。
クラッチ診断部１０３は、不在検出部１０１により運転者の車内不在を検出し、且つ、乗車意志検出部１０２により運転者の乗車意思を確認した場合、クラッチ（バックアップクラッチ）１０の故障診断（初期診断）を行い、このとき、クラッチ１１を作動するための電磁コイル２９の電流制御を行なう。
【００３４】
クラッチ１１の故障診断を行うクラッチ診断部１０３は、反力アクチュエータ１７ａ及び転舵アクチュエータ１７ｃの双方を、互いにトルクが相殺する方向に同一トルクで駆動させ、操舵側トルクセンサ１７ｂと転舵側トルクセンサ１７ｄの検出値を比較する初期診断を行う。両検出値の誤差が所定範囲内であれば、操舵側と転舵側のトルク伝達がクラッチ１１を介して正常に行われていると判断して通常のステアバイワイヤ制御を実行する。
なお、クラッチ１１の初期診断は上記に限定されず、例えばクラッチ１１を接続した状態で反力アクチュエータ１７ａを駆動した際の転舵側トルクセンサ１７ｄの検出値や、クラッチ１１を接続した状態で転舵アクチュエータ１７ｃを駆動した際の操舵側トルクセンサ１７ｂの検出値から診断を行なっても良い。すなわち、クラッチ１１を介してトルク伝達が成されているか否かを判定する事によって、クラッチ１１の診断を行う。
【００３５】
また、クラッチ診断部１０３は、乗車意志検出部１０２によって運転者の乗車意志が確認されずに、エンジン点火用電源（イグニッション）が操作されたことを検出し、クラッチ診断部１０３による診断中に、乗員が乗車していることを検出する乗車検出部、例えば、不在検出部１０１によって乗員の乗車が検出された場合には、診断時の電磁コイル２９への通電電流を抑制する。
【００３６】
強制診断部１０４は、車両用操舵装置１０の作動がオフされた後、所定時間（例えば、６０秒）以上経過した場合には、運転操作を終えた運転者の降車が検出されていない状態であっても、クラッチ診断時の電磁コイル２９の電流を抑制した電流制御状態で、バックアップ手段であるクラッチ１１の故障診断（終了診断）を強制的に開始する。
次に、運転操作開始時のクラッチ１１の故障診断（初期診断）を行う場合について説明する。
【００３７】
図５は、クラッチの故障診断（初期診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、クラッチ１１の故障診断（初期診断）を行う場合、先ず、運転者が当該車両に乗車する意志があるものと確認することができるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。判断の結果、確認することができる（Ｙｅｓ）場合、運転者が乗車前か否かを判断し（ステップＳ１０２）、判断の結果、運転者が乗車前である（Ｙｅｓ）場合、後述するクラッチ作動用の電磁コイルの電流制御を行わずにクラッチ１１を接続し、クラッチ故障診断（初期診断）を実施する（ステップＳ１０３）。
【００３８】
一方、ステップＳ１０１における判断の結果、乗車する意志があるものと確認することができない（Ｎｏ）場合、及びステップＳ１０２における判断の結果、乗車前でない（Ｎｏ）場合、エンジン点火用電源のイグニッションがオンか否か（ＩＧ＝ＯＮ？）を判断する（ステップＳ１０４）。判断の結果、イグニッションがオンでない（Ｎｏ）場合、クラッチ１１の故障診断（初期診断）処理を終了し、一方、判断の結果、イグニッションがオンである（Ｙｅｓ）場合、クラッチ１１作動用の電磁コイル２９の電流制御を行ってクラッチ１１を接続し、クラッチ１１の故障診断（初期診断）を実施する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
そして、クラッチ１１の故障診断（初期診断）を実施した（ステップＳ１０３、ステップＳ１０５）後、クラッチ１１の動作が正常か否かを判断し（ステップＳ１０６）、判断の結果、動作が正常である（Ｙｅｓ）場合、ステアバイワイヤシステムを起動し（ステップＳ１０７）、その後、クラッチ１１の故障診断（初期診断）処理を終了する。一方、ステップＳ１０６における判断の結果、動作が正常でない（Ｎｏ）場合、そのままクラッチ１１の故障診断（初期診断）処理を終了する。
【００４０】
次に、運転操作終了時のクラッチ１１の故障診断（終了診断）を行う場合について説明する。
図６は、クラッチの故障診断（終了診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、クラッチ１１の故障診断（終了診断）を行う場合、先ず、ステアバイワイヤシステムによる制御が行われている（ＳＢＷシステム制御中）ことを確認した（ステップＳ２０１）後、車両用操舵装置１０全体の作動がオフ（ＯＦＦ）か否かを判断する（ステップＳ２０２）。
【００４１】
判断の結果、車両用操舵装置１０全体の作動がオフである（Ｙｅｓ）場合、運転者が車両から降りた（降車した）か否かを判断し（ステップＳ２０３）、判断の結果、運転者が車両から降りた（Ｙｅｓ）場合、電流制御を行わずにクラッチ終了診断を実施し（ステップＳ２０４）、その後、クラッチ１１の故障診断（終了診断）処理を終了する。
一方、ステップＳ２０２における判断の結果、車両用操舵装置１０全体の作動がオフでない（Ｎｏ）場合、そのまま、クラッチ１１の故障診断（終了診断）処理を終了する。
【００４２】
また、ステップＳ２０３における判断の結果、運転者が車両から降りていない（Ｎｏ）場合、一定時間（例えば、６０秒）経過したか否かを判断し（ステップＳ２０５）、判断の結果、一定時間経過していない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２０３に戻り、一定時間経過している（Ｙｅｓ）場合、電流制御を行ってクラッチ１１の故障診断（終了診断）を実施し（ステップＳ２０６）、その後、クラッチ１１の故障診断（終了診断）処理を終了する。
【００４３】
図７は、図１のクラッチ診断装置によるクラッチ作動時の電流制御をグラフで示し、（ａ）はクラッチ締結時の説明図、（ｂ）はクラッチ解放時の説明図である。図７に示すように、クラッチ１１の作動時、電磁コイル２９の電流制御を行なうが、クラッチ１１の作動は、電磁コイル２９によるアーマチュア２４への磁気吸引力と、摺動保持器２２と回転保持器２３に挟まれたローラ２０を押すバネ部材２５の付勢力との力関係により成り立っていることから、クラッチ１１の解放時と締結時で次のような電流制御を行なう。
【００４４】
クラッチ１１の締結時には、電磁コイル２９のコイル電流を、クラッチ１１の解放時からいきなりオフ（ＯＦＦ）にするのではなく、クラッチ診断開始後、即ち、アーマチュア２４が外輪１９に接触する直前に、徐々に減少させる（（ａ）参照）ことで、電磁コイル２９の磁気吸引力とバネ部材２５の付勢力とが釣り合う状態を形成し、アーマチュア２４がバネ部材２５の付勢力により一気に外輪１９に接触するのを防いでいる。
【００４５】
つまり、クラッチ１１の締結時、電磁コイル２９が無励磁となることでバネ部材２５の付勢力によりアーマチュア２４が外輪１９に向かって押し出されるが、このとき、電磁コイル２９の電流制御を行なうことにより、アーマチュア２４が外輪１９に接触する迄の移動加速度を抑制して、クラッチ１１が締結作動するときの作動音（接触音）を低減する。一方、電磁コイル２９の電流制御を行わない場合は、電磁コイル２９のコイル電流を、クラッチ１１の解放時からいきなりオフ（ＯＦＦ）とする為、クラッチ１１が締結作動するときの作動音が発生する。
クラッチ１１の解放時には、電磁コイル２９のコイル電流を、アーマチュア２４がロータ２８に接触する直前で、バネ部材２５の付勢力に合わせ電流値を上げてやる（（ｂ）参照）ことにより、電磁コイル２９の磁気吸引力とバネ部材２５の付勢力とが釣り合う状態を形成し、アーマチュア２４が磁気吸引力により一気にロータ２８に接触するのを防いでいる。
【００４６】
つまり、クラッチ１１の解放時、電磁コイル２９の励磁によってコイル吸引力が発生しアーマチュア２４がロータ２８に引き寄せられるが、このとき、電磁コイル２９の電流制御を行なうことにより、引き寄せられたアーマチュア２４が外輪１９或いはロータ２８に接触する際の移動加速度を抑制して、クラッチ１１が解放作動するときの作動音（接触音）を低減する。一方、電磁コイル２９の電流制御を行わない場合は、電磁コイル２９のコイル電流を、クラッチ１１が解放可能となる程度の電流値まで急激に上昇させる為、アーマチュア２４が磁気吸引力により一気にロータ２８に接触する作動音が発生する。
【００４７】
図８は、この電磁コイルの電流制御を実現するための電流制御回路を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はＰＷＭＤｕｔｙ比に対する電流値変化の説明図である。図８に示すように、電流制御回路は、電磁コイル２９に接続されたトランジスタ１０５、電磁コイル２９とシャント抵抗１０６を介して接続されたトランジスタ１０７を有しており、Ａ部は、トランジスタ１０５により、電磁コイル２９への通電時のオン・オフ（ＯＮ−ＯＦＦ）制御を行うのに対し、Ｂ部は、トランジスタ１０７により、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）Ｄｕｔｙ比制御を行う。ＰＷＭＤｕｔｙ比に対し、電流値は直線的に比例変化する。
【００４８】
これにより、高い分解能を有する所望の電流値で電流制御を行うことができるので、狙った吸引力を滑らかに発生させてアーマチュア２４の加速度を抑えることができ、アーマチュア２４のロータ２８及び外輪１９への接触時の衝撃力を緩和して、クラッチ１１作動時の作動音を低減することができる。
【００４９】
このように、例えば、リモートコントロールキーからの信号を検出することで、リモートコントロールキーを保持する乗員（運転者）が車内に居ないことを確認すると共に、乗員の乗車の意思を確認したことにより、バックアップクラッチの故障診断（初期診断）を行なう。そして、リモートコントロールキーの使用の有無、又は乗員の乗車の状況に応じて、バックアップクラッチ作動用の電磁コイル２９の電流制御を行なうことにより、アーマチュア２４が外輪１９或いはロータ２８に接触する際の加速度を抑制してやることで、クラッチ作動音の低減を図ることができる。
【００５０】
この結果、乗員が車内にいる状態でバックアップクラッチの故障診断を行うと、診断時に発生するクラッチ作動音が乗員に不快感を伴う違和感を与えることになるが、乗員が、例えば、運転操作しようとして、車内に乗り込もうとしているが、未だ車内に乗り込まず車外に居ることが確認された状況で、即ち、乗員の乗車前に故障診断を開始することにより、診断時に乗員に違和感を与えることを無くすことができる。また、クラッチ診断時に発生するクラッチ作動音そのものを低減させ留ことができるので、診断時の乗員の違和感を極力解消することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明は、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、バックアップクラッチの作動の確認が開始されるので、バックアップクラッチの作動確認時に接触音が発生したとしても、乗員に不快感を伴う違和感を与えることがないので、車両用操舵装置に最適である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 車両用操舵装置
１１ クラッチ
１２ ステアリングホイール
１３ 操向輪
１４ ステアリングコラム軸
１５ ラックギヤ
１６ タイロッド
１７ トルクセンサ
１７ａ 反力アクチュエータ
１７ｂ 操舵トルクセンサ
１７ｃ 転舵アクチュエータ
１７ｄ 転舵トルクセンサ
１８ 内輪カム
１８ａ 外面
１８ｂ ローラ接触面
１９ 外輪
１９ａ 内面
２０ ローラ
２１ 入力軸
２２ 摺動保持器
２２ａ，２３ａ 脚部
２２ｂ，２３ｂ 円環部
２３ 回転保持器
２４ アーマチュア
２５ バネ部材
２６ バネ保持部材
２７ ボールカム機構
２７ａ カム溝
２７ｂ ボール
２８ ロータ
２９ 電磁コイル
１００ クラッチ診断装置
１０１ 不在検出部
１０２ 乗車意志検出部
１０３ クラッチ診断部
１０４ 強制診断部
ａ クラッチ診断情報
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ：ＳＢＷ）システムに備えられる、バックアップクラッチの故障診断を行う車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気的にステアリング操作を行うステアバイワイヤ（ＳＢＷ）システムが知られている。このステアバイワイヤシステムにおいて、システム正常時には、クラッチが開放されて操舵角に応じ転舵アクチュエータにより操向輪が転舵されるが、例えば、転舵モータ異常等のシステム失陥時や電源遮断時等のシステムダウン時には、クラッチが接続（締結）されてステアリングホイールと操向輪が機械的に接続され、運転者が直接ステアリングホイールを操作することにより操向輪を転舵することを可能にしている。
【０００３】
つまり、バックアップ機構としてクラッチを備えているが、このクラッチの故障の有無を診断するため、ステアバイワイヤシステムの起動前にクラッチの故障診断（初期故障診断）を行い、クラッチ故障と診断された場合には、例えば、警告灯を点灯させて、診断結果を運転者に知らせている。
このように、クラッチを介してステアリングホイールと操向輪を機械的に接続するバックアップ機構を有すると共に、このバックアップ機構の作動を確認するバックアップ作動確認手段を設けたものとして、「車両用操舵装置」（特許文献１参照）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８２３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バックアップ機構として備えられたクラッチは、内輪カム外周と外輪内周の間に係合子が楔状に噛み込んで係合することによりクラッチが締結され、内輪カム外周と外輪内周の間の係合子の係合が解除されることによりクラッチが解放される構成を有しており、クラッチ解放時、外輪とロータの間に配置されたアーマチュアがロータ側に引き寄せられ、クラッチ締結時、アーマチュアが外輪に接触するまで移動する。
【０００６】
このため、クラッチ解放時にはアーマチュアとロータが接触し、クラッチ締結時にはアーマチュアと外輪が接触することになって、クラッチの解放・締結時に金属同士の接触音が発生してしまい、この接触音が乗員に不快感を伴う違和感となってしまうことが避けられなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る車両用操舵装置は、バックアップクラッチの作動を確認するバックアップクラッチ診断部による診断を、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、開始する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、バックアップクラッチの作動の確認が開始されるので、バックアップクラッチの作動確認時に接触音が発生したとしても、乗員に不快感を伴う違和感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図１のクラッチの構成を説明する分解構成図である。
【図３】図１のクラッチの締結状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
【図４】図１のクラッチの解放状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
【図５】クラッチの故障診断（初期診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】クラッチの故障診断（終了診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図１のクラッチ診断装置によるクラッチ作動時の電流制御をグラフで示し、（ａ）はクラッチ締結時の説明図、（ｂ）はクラッチ解放時の説明図である。
【図８】この電磁コイルの電流制御を実現するための電流制御回路を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はＰＷＭＤｕｔｙ比に対する電流値変化の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の構成を模式的に示す説明図である。図１に示すように、車両用操舵装置１０は、クラッチ１１にクラッチ診断情報ａを送ってクラッチ１１の故障診断を行うクラッチ診断装置１００を備えている。このクラッチ１１は、ステアリングホイール（操舵輪）１２と、ステアリングホイール１２により操舵される操向輪１３とを、機械的に接続又は切断することができる。
【００１１】
ステアリングホイール１２の操舵力は、ステアリングコラム軸（ステアリングシャフト）１４からラック＆ピニオン機構のラックギヤ（ラック部）１５を経て、操向輪１３のタイロッド１６に伝達される。ステアリングコラム軸１４には、ステアリングホイール１２に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（反力モータ）１７ａ、ステアリングホイール１２の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ（操舵側トルク検出手段）１７ｂ、ラックギヤ１５を介して走行輪１３の転舵を行うための転舵トルクを出力する転舵アクチュエータ（転舵モータ）１７ｃ、及び転舵側のトルクを検出する転舵トルクセンサ（転舵側トルク検出手段）１７ｄが設けられている。転舵トルクセンサ１７ｄは、転舵アクチュエータ１７ｃとピニオンギヤの間に配置されている。
【００１２】
この車両用操舵装置１０は、ステアリングホイール１２の操作情報に基づく電気信号により作動する転舵アクチュエータ１７ｃによって、操向輪１３を転舵駆動するステアバイワイヤ（Ｓｔｅｅｒ−Ｂｙ−Ｗｉｒｅ：ＳＢＷ）システムを構成しており、ＳＢＷシステムにおける、転舵モータ異常等のシステム失陥時や電源遮断等によるシステムダウン時のためのバックアップシステムとして、ステアリングコラム軸１４とラックギヤ１５の間にクラッチ（バックアップクラッチ）１０が搭載されている。
【００１３】
図２は、図１のクラッチの構成を説明する分解構成図である。図３は、図１のクラッチの締結状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
図２及び図３に示すように、クラッチ１１は、内輪カム１８、外輪１９及び複数（一例として、８個を図示）のローラ（係合子）２０を有しており、内輪カム１８の外面（外周面）１８ａと外輪１９の内面（内周面）１９ａとの間にローラ２０が噛み込んで係合することにより締結状態となり、内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａの間に係合していたローラ２０の係合が解除されることにより解放状態となる。
【００１４】
内輪カム１８は、ステアリングホイール１２の操作に連動する入力軸２１に連結されており、入力軸２１の回動時に入力軸２１と一体的に回動する。円筒状に形成された外輪１９は、内輪カム１８を格納するように内輪カム１８を覆って配置され、操向輪１３（図１参照）に操舵トルクを伝達する出力軸（図示しない）に連結されている。
【００１５】
内輪カム１８と、内輪カム１８を覆う外輪１９の間には、入力軸２１方向に重ねて摺動保持器２２と回転保持器２３が、それぞれの脚部２２ａ，２３ａを交互に位置させて配置されている。両脚部２２ａ，２３ａは何れも、重なり合う内輪カム１８の外面１８ａと外輪１９の内面１９ａの間に形成される空間を自由に移動することができる。
【００１６】
摺動保持器２２は、内輪カム１８が挿通可能な円環部２２ｂと、円環部２２ｂに入力軸２１方向に突設されると共に略等間隔離間する４個の脚部２２ａを有しており、各脚部２２ａは、入力軸２１を挿通させたアーマチュア２４に連結されている。回転保持器２３は、内輪カム１８が挿通可能な円環部２３ｂと、円環部２３ｂに入力軸２１方向に突設されると共に略等間隔離間して４個の脚部２３ａを有している。
【００１７】
摺動保持器２２と回転保持器２３のそれぞれの脚部２２ａ，２３ａは、重なり合う内輪カム１８の外面と外輪１９の内面１９ａとの間に、隣接する脚部２２ａ，２３ａ間距離が長い空間と短い空間が交互に位置するように配置されている。この４箇所の脚部２２ａ，２３ａ間距離が長い空間のそれぞれには、コイルバネ等のバネ部材２５と共にローラ２０，２０が配置されている。各バネ部材２５は、並置された２個一組ずつ、内輪カム１８とアーマチュア２４との間に位置するバネ保持部材２６に位置決め保持されている。
【００１８】
内輪カム１８と外輪１９の間に配置された摺動保持器２２と回転保持器２３の、それぞれの円環部２２ｂ,２３ｂの対向面間には、ボールカム（ボールトルクカム）機構２７が介在している。ボールカム機構２７は、円環部２２ｂと円環部２３ｂのそれぞれの対向面に設けられた円弧状断面のカム溝２７ａ，２７ａと、両カム溝２７ａ，２７ａ間に挟み込まれたボール２７ｂとを有している。
ローラ２０は、例えば、円柱状に形成されて、内輪カム１８の外面１８ａに接触しつつ移動可能に配置されており、バネ部材２５の両側に位置する２個のローラ２０，２０は、バネ部材２５に付勢されて、一方は脚部２２ａに、他方は脚部２３ａに、それぞれ押し当てられている。
【００１９】
各ローラ２０が移動する内輪カム１８の外面１８ａは、各ローラ２０が押し当てられている両脚部２２ａ，２３ａ間の略中央と、各脚部２２ａ，２３ａとを直線状に結ぶ平坦面（平面）により形成されている。この平坦面は、入力軸２１半径方向断面において、内輪カム１８の外面１８ａを円弧とした場合、円弧に対する弦に相当する。つまり、ローラ２０が配置された脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）側へ向かう空間は、外輪１９の内面１９ａ側を上面に、平坦面からなる内輪カム１８の外面１８ａ側を下面にして、脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）に向かうに連れて上下面間距離が狭まった、楔形状空間となる。なお、脚部２２ａと脚部２３ａは、楔形状空間を自由に移動することができる。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように、アーマチュア２４が回転自在に装着された入力軸２１には、アーマチュア２４の外側（内輪カム１８とは反対側）に隣接して、入力軸２１と一体的に回転するロータ２８が装着されている。アーマチュア２４は、ロータ２８側に突設された複数の脚２４ａを介して、ロータ２８に対し、入力軸２１方向に規制された離反距離のもと接近離反可能に、且つ、入力軸２１を軸心として回動自在に、装着されている。このロータ２８には、電磁コイル２９が内蔵されており、電磁コイル２９の励磁によりコイル吸引力が発生することで、アーマチュア２４がロータ２８に引き寄せられ密着する。
【００２１】
次に、クラッチ１１の動作について説明する。
（クラッチ締結時）
図３に示すように、クラッチ１１は、クラッチ締結時、電磁コイル２９が無励磁状態にあり、各ローラ２０は、バネ部材２５に付勢されて、脚部２２ａ或いは脚部２３ａに押し当てられている。各ローラ２０を介して、脚部２２ａ或いは脚部２３ａにバネ部材２５の付勢力が作用することにより、脚部２２ａと脚部２３ａは、互いに離反するように押し広げられ、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに内輪カム１８の回りを移動する。
【００２２】
脚部２２ａと脚部２３ａが押し広げられるのに伴って、バネ部材２５の両側に位置してバネ部材２５に付勢されている両ローラ２０，２０は、外輪１９の内面１９ａと内輪カム１８の外面１８ａとで囲まれ、脚部２２ａ（或いは脚部２３ａ）側が狭まった楔形状空間に入り込むことになる。楔形状空間に入り込んだ両ローラ２０，２０は、各ローラ２０の内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置まで、即ち、アーマチュア２４が外輪１９に接触するまで移動する。
【００２３】
脚部２２ａと脚部２３ａが押し広げられて、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに移動するのに伴い、両円環部２２ｂ,２３ｂの対向面間に介在するボールカム機構２７において、ボール２７ｂが両カム溝２７ａ，２７ａから略露出した状態になり、両円環部２２ｂ,２３ｂ間の距離が拡大する。そのとき、円環部２２ｂと共に脚部２２ａが、ロータ２８から離反するように移動し、それに連れて、アーマチュア２４が、ロータ２８から離反し外輪１９のロータ２８対向端面に向かって移動する。
【００２４】
そして、互いに逆向きに回動移動する内輪カム１８と外輪１９との位相差が許容値を超えた時点で、ローラ２０が内輪カム１８と外輪１９の間に楔状に噛み込むことにより、入力軸２１に連結する内輪カム１８と、出力軸に連結する外輪１９が締結状態になる。
（クラッチ解放時）
図４は、図１のクラッチの解放状態を示し、（ａ）は入力軸方向に沿う面から見た説明図、（ｂ）はローラ位置の入力軸半径方向に沿う面から見た説明図である。
【００２５】
図４に示すように、クラッチ１１は、クラッチ解放時、電磁コイル２９が励磁状態になってコイル吸引力が発生し、外輪１９に接触していたアーマチュア２４は、ロータ２８側に引き寄せられる。アーマチュア２４がロータ２８側に引き寄せられるのに伴い、アーマチュア２４と脚部２２ａが連結されている摺動保持器２２もロータ２８側に移動する。摺動保持器２２のロータ２８側への移動時、摺動保持器２２と回転保持器２３の間に介在しているボールカム機構２７において、ボール２７ｂがカム溝２７ａ内に略埋没した状態になるように、摺動保持器２２と回転保持器２３が互いに逆向きに移動する。
【００２６】
摺動保持器２２と回転保持器２３の移動に伴って、脚部２２ａと脚部２３ａがそれぞれバネ部材２５の両側に位置するローラ２０，２０を付勢力に抗して互いに接近させるように、両脚部２２ａ，２３ａが接近移動し、バネ部材２５を押し縮めて圧縮状態にする。この両脚部２２ａ，２３ａの接近移動により、両ローラ２０，２０は、入り込んでいた楔形状空間から押し出され、内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置から離脱する。
そして、両ローラ２０，２０が、内輪カム１８と外輪１９との噛み込み位置から離脱することにより、入力軸２１に連結する内輪カム１８と、出力軸に連結する外輪１９の締結が解除され、解放状態になる。
【００２７】
上述したように、クラッチ１１は、入力軸２１に連結する内輪カム１８と出力軸（図示しない）に連結する外輪１９の間に、ローラ２０が楔状に噛み込み、内輪カム１８と外輪１９が係合することにより、入力軸２１を経て入力した操舵トルクが走行輪１３に伝達される締結状態となり、一方、ローラ２０の噛み込みが解除され、内輪カム１８と外輪１９の係合が解除されることにより、操舵トルクが走行輪１３に伝達されない解放状態となる。
【００２８】
このクラッチ１１の解放時、外輪１９とロータ２８の間に配置されたアーマチュア２４がロータ２８側に引き寄せられ（図４（ａ）参照）、一方、クラッチ１１の締結時、アーマチュア２４が外輪１９に接触するまで移動する（図３（ａ）参照）。
クラッチ診断装置１００は、図１に示すように、不在検出部１０１、乗車意志検出部１０２、クラッチ診断部（バックアップクラッチ診断部）１０３、及び強制診断部１０４を有している。
【００２９】
不在検出部１０１は、当該車両を運転操作する運転者（乗員）が、車内に存在しない（不在）ことを検出するものであり、例えば、リモートコントロールキーから出力される信号を受信して、リモートコントロールキーが車外に位置する、即ち、リモートコントロールキーを保持した運転者が車外に居ることを検出することで、運転者が車内に存在しないことを検出する。リモートコントロールキーを保持した運転者が車外に居ることとは、運転者が、例えば、当該車両を運転しようとして車両に近づいた状態等、当該車両の車外であっても当該車両の近傍に居ることを意味する。
【００３０】
また、車内においてリモートコントロールキーから出力される信号を受信しないことによっても、運転者が車内に存在しないことを検出することができる。
このリモートコントロールキーは、例えば、車両に搭載された車載装置との間で無線通信によりＩＤ照合を行い、ＩＤ照合結果に基づいて車両ドアの施錠・解錠やエンジンの始動などを行う、車両の運行を許可された者（運転者）が所持する携帯器である（一例として、特開２００３−１２７８３１号公報参照）。
【００３１】
不在検出部１０１による運転者の車内不在は、リモートコントロールキーの出力信号により検出される他、例えば、少なくとも運転席を含む車室内を撮影する車内カメラによって得られた映像情報、或いは運転席に加わる荷重に基づき着座していることを検出する着座センサによって得られた着座情報により、検出することができる。また、これら映像情報や着座情報に加え、運転席ドアの開閉を検出するドア開閉情報、或いは運転席ドアロックの有無を検出するドアロック情報等から、運転者が車両から降りたことを示す降車情報によっても、運転者の車内不在を検出することができる。
【００３２】
従って、この不在検出部１０１は、車内カメラによって得られた映像情報、着座センサによって得られた着座情報、ドア開閉情報、或いはドアロック情報等により、運転者が車両内に存在する状態、即ち、運転者（乗員）が乗車していることを検出する乗車検出部としても機能する。なお、乗車検出部は、不在検出部１０１とは別に、運転者が車両内に存在する状態、即ち、運転者（乗員）が乗車していることを検出することができる、他の手段により設けても良い。
【００３３】
乗車意志検出部１０２は、例えば、リモートコントロールキーによる運転席ドアの解錠操作信号を検出する等、運転席ドアが解錠操作されることを検出することにより、運転者の乗車意志を検出する。
クラッチ診断部１０３は、不在検出部１０１により運転者の車内不在を検出し、且つ、乗車意志検出部１０２により運転者の乗車意思を確認した場合、クラッチ（バックアップクラッチ）１０の故障診断（初期診断）を行い、このとき、クラッチ１１を作動するための電磁コイル２９の電流制御を行なう。
【００３４】
クラッチ１１の故障診断を行うクラッチ診断部１０３は、反力アクチュエータ１７ａ及び転舵アクチュエータ１７ｃの双方を、互いにトルクが相殺する方向に同一トルクで駆動させ、操舵側トルクセンサ１７ｂと転舵側トルクセンサ１７ｄの検出値を比較する初期診断を行う。両検出値の誤差が所定範囲内であれば、操舵側と転舵側のトルク伝達がクラッチ１１を介して正常に行われていると判断して通常のステアバイワイヤ制御を実行する。
なお、クラッチ１１の初期診断は上記に限定されず、例えばクラッチ１１を接続した状態で反力アクチュエータ１７ａを駆動した際の転舵側トルクセンサ１７ｄの検出値や、クラッチ１１を接続した状態で転舵アクチュエータ１７ｃを駆動した際の操舵側トルクセンサ１７ｂの検出値から診断を行なっても良い。すなわち、クラッチ１１を介してトルク伝達が成されているか否かを判定する事によって、クラッチ１１の診断を行う。
【００３５】
また、クラッチ診断部１０３は、乗車意志検出部１０２によって運転者の乗車意志が確認されずに、エンジン点火用電源（イグニッション）が操作されたことを検出し、クラッチ診断部１０３による診断中に、乗員が乗車していることを検出する乗車検出部、例えば、不在検出部１０１によって乗員の乗車が検出された場合には、診断時の電磁コイル２９への通電電流を抑制する。
【００３６】
強制診断部１０４は、車両用操舵装置１０の作動がオフされた後、所定時間（例えば、６０秒）以上経過した場合には、運転操作を終えた運転者の降車が検出されていない状態であっても、クラッチ診断時の電磁コイル２９の電流を抑制した電流制御状態で、バックアップ手段であるクラッチ１１の故障診断（終了診断）を強制的に開始する。
次に、運転操作開始時のクラッチ１１の故障診断（初期診断）を行う場合について説明する。
【００３７】
図５は、クラッチの故障診断（初期診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、クラッチ１１の故障診断（初期診断）を行う場合、先ず、運転者が当該車両に乗車する意志があるものと確認することができるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。判断の結果、確認することができる（Ｙｅｓ）場合、運転者が乗車前か否かを判断し（ステップＳ１０２）、判断の結果、運転者が乗車前である（Ｙｅｓ）場合、後述するクラッチ作動用の電磁コイルの電流制御を行わずにクラッチ１１を接続し、クラッチ故障診断（初期診断）を実施する（ステップＳ１０３）。
【００３８】
一方、ステップＳ１０１における判断の結果、乗車する意志があるものと確認することができない（Ｎｏ）場合、及びステップＳ１０２における判断の結果、乗車前でない（Ｎｏ）場合、エンジン点火用電源のイグニッションがオンか否か（ＩＧ＝ＯＮ？）を判断する（ステップＳ１０４）。判断の結果、イグニッションがオンでない（Ｎｏ）場合、クラッチ１１の故障診断（初期診断）処理を終了し、一方、判断の結果、イグニッションがオンである（Ｙｅｓ）場合、クラッチ１１作動用の電磁コイル２９の電流制御を行ってクラッチ１１を接続し、クラッチ１１の故障診断（初期診断）を実施する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
そして、クラッチ１１の故障診断（初期診断）を実施した（ステップＳ１０３、ステップＳ１０５）後、クラッチ１１の動作が正常か否かを判断し（ステップＳ１０６）、判断の結果、動作が正常である（Ｙｅｓ）場合、ステアバイワイヤシステムを起動し（ステップＳ１０７）、その後、クラッチ１１の故障診断（初期診断）処理を終了する。一方、ステップＳ１０６における判断の結果、動作が正常でない（Ｎｏ）場合、そのままクラッチ１１の故障診断（初期診断）処理を終了する。
【００４０】
次に、運転操作終了時のクラッチ１１の故障診断（終了診断）を行う場合について説明する。
図６は、クラッチの故障診断（終了診断）を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示すように、クラッチ１１の故障診断（終了診断）を行う場合、先ず、ステアバイワイヤシステムによる制御が行われている（ＳＢＷシステム制御中）ことを確認した（ステップＳ２０１）後、車両用操舵装置１０全体の作動がオフ（ＯＦＦ）か否かを判断する（ステップＳ２０２）。
【００４１】
判断の結果、車両用操舵装置１０全体の作動がオフである（Ｙｅｓ）場合、運転者が車両から降りた（降車した）か否かを判断し（ステップＳ２０３）、判断の結果、運転者が車両から降りた（Ｙｅｓ）場合、電流制御を行わずにクラッチ終了診断を実施し（ステップＳ２０４）、その後、クラッチ１１の故障診断（終了診断）処理を終了する。
一方、ステップＳ２０２における判断の結果、車両用操舵装置１０全体の作動がオフでない（Ｎｏ）場合、そのまま、クラッチ１１の故障診断（終了診断）処理を終了する。
【００４２】
また、ステップＳ２０３における判断の結果、運転者が車両から降りていない（Ｎｏ）場合、一定時間（例えば、６０秒）経過したか否かを判断し（ステップＳ２０５）、判断の結果、一定時間経過していない（Ｎｏ）場合、ステップＳ２０３に戻り、一定時間経過している（Ｙｅｓ）場合、電流制御を行ってクラッチ１１の故障診断（終了診断）を実施し（ステップＳ２０６）、その後、クラッチ１１の故障診断（終了診断）処理を終了する。
【００４３】
図７は、図１のクラッチ診断装置によるクラッチ作動時の電流制御をグラフで示し、（ａ）はクラッチ締結時の説明図、（ｂ）はクラッチ解放時の説明図である。図７に示すように、クラッチ１１の作動時、電磁コイル２９の電流制御を行なうが、クラッチ１１の作動は、電磁コイル２９によるアーマチュア２４への磁気吸引力と、摺動保持器２２と回転保持器２３に挟まれたローラ２０を押すバネ部材２５の付勢力との力関係により成り立っていることから、クラッチ１１の解放時と締結時で次のような電流制御を行なう。
【００４４】
クラッチ１１の締結時には、電磁コイル２９のコイル電流を、クラッチ１１の解放時からいきなりオフ（ＯＦＦ）にするのではなく、クラッチ診断開始後、即ち、アーマチュア２４が外輪１９に接触する直前に、徐々に減少させる（（ａ）参照）ことで、電磁コイル２９の磁気吸引力とバネ部材２５の付勢力とが釣り合う状態を形成し、アーマチュア２４がバネ部材２５の付勢力により一気に外輪１９に接触するのを防いでいる。
【００４５】
つまり、クラッチ１１の締結時、電磁コイル２９が無励磁となることでバネ部材２５の付勢力によりアーマチュア２４が外輪１９に向かって押し出されるが、このとき、電磁コイル２９の電流制御を行なうことにより、アーマチュア２４が外輪１９に接触する迄の移動加速度を抑制して、クラッチ１１が締結作動するときの作動音（接触音）を低減する。一方、電磁コイル２９の電流制御を行わない場合は、電磁コイル２９のコイル電流を、クラッチ１１の解放時からいきなりオフ（ＯＦＦ）とする為、クラッチ１１が締結作動するときの作動音が発生する。
クラッチ１１の解放時には、電磁コイル２９のコイル電流を、アーマチュア２４がロータ２８に接触する直前で、バネ部材２５の付勢力に合わせ電流値を上げてやる（（ｂ）参照）ことにより、電磁コイル２９の磁気吸引力とバネ部材２５の付勢力とが釣り合う状態を形成し、アーマチュア２４が磁気吸引力により一気にロータ２８に接触するのを防いでいる。
【００４６】
つまり、クラッチ１１の解放時、電磁コイル２９の励磁によってコイル吸引力が発生しアーマチュア２４がロータ２８に引き寄せられるが、このとき、電磁コイル２９の電流制御を行なうことにより、引き寄せられたアーマチュア２４が外輪１９或いはロータ２８に接触する際の移動加速度を抑制して、クラッチ１１が解放作動するときの作動音（接触音）を低減する。一方、電磁コイル２９の電流制御を行わない場合は、電磁コイル２９のコイル電流を、クラッチ１１が解放可能となる程度の電流値まで急激に上昇させる為、アーマチュア２４が磁気吸引力により一気にロータ２８に接触する作動音が発生する。
【００４７】
図８は、この電磁コイルの電流制御を実現するための電流制御回路を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はＰＷＭＤｕｔｙ比に対する電流値変化の説明図である。図８に示すように、電流制御回路は、電磁コイル２９に接続されたトランジスタ１０５、電磁コイル２９とシャント抵抗１０６を介して接続されたトランジスタ１０７を有しており、Ａ部は、トランジスタ１０５により、電磁コイル２９への通電時のオン・オフ（ＯＮ−ＯＦＦ）制御を行うのに対し、Ｂ部は、トランジスタ１０７により、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）Ｄｕｔｙ比制御を行う。ＰＷＭＤｕｔｙ比に対し、電流値は直線的に比例変化する。
【００４８】
これにより、高い分解能を有する所望の電流値で電流制御を行うことができるので、狙った吸引力を滑らかに発生させてアーマチュア２４の加速度を抑えることができ、アーマチュア２４のロータ２８及び外輪１９への接触時の衝撃力を緩和して、クラッチ１１作動時の作動音を低減することができる。
【００４９】
このように、例えば、リモートコントロールキーからの信号を検出することで、リモートコントロールキーを保持する乗員（運転者）が車内に居ないことを確認すると共に、乗員の乗車の意思を確認したことにより、バックアップクラッチの故障診断（初期診断）を行なう。そして、リモートコントロールキーの使用の有無、又は乗員の乗車の状況に応じて、バックアップクラッチ作動用の電磁コイル２９の電流制御を行なうことにより、アーマチュア２４が外輪１９或いはロータ２８に接触する際の加速度を抑制してやることで、クラッチ作動音の低減を図ることができる。
【００５０】
この結果、乗員が車内にいる状態でバックアップクラッチの故障診断を行うと、診断時に発生するクラッチ作動音が乗員に不快感を伴う違和感を与えることになるが、乗員が、例えば、運転操作しようとして、車内に乗り込もうとしているが、未だ車内に乗り込まず車外に居ることが確認された状況で、即ち、乗員の乗車前に故障診断を開始することにより、診断時に乗員に違和感を与えることを無くすことができる。また、クラッチ診断時に発生するクラッチ作動音そのものを低減させ留ことができるので、診断時の乗員の違和感を極力解消することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明は、車両の運転者が車内に存在しないことを検出した場合に、バックアップクラッチの作動の確認が開始されるので、バックアップクラッチの作動確認時に接触音が発生したとしても、乗員に不快感を伴う違和感を与えることがないので、車両用操舵装置に最適である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 車両用操舵装置
１１ クラッチ
１２ ステアリングホイール
１３ 操向輪
１４ ステアリングコラム軸
１５ ラックギヤ
１６ タイロッド
１７ トルクセンサ
１７ａ 反力アクチュエータ
１７ｂ 操舵トルクセンサ
１７ｃ 転舵アクチュエータ
１７ｄ 転舵トルクセンサ
１８ 内輪カム
１８ａ 外面
１８ｂ ローラ接触面
１９ 外輪
１９ａ 内面
２０ ローラ
２１ 入力軸
２２ 摺動保持器
２２ａ，２３ａ 脚部
２２ｂ，２３ｂ 円環部
２３ 回転保持器
２４ アーマチュア
２５ バネ部材
２６ バネ保持部材
２７ ボールカム機構
２７ａ カム溝
２７ｂ ボール
２８ ロータ
２９ 電磁コイル
１００ クラッチ診断装置
１０１ 不在検出部
１０２ 乗車意志検出部
１０３ クラッチ診断部
１０４ 強制診断部
ａ クラッチ診断情報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに接続し、前記ステアリングホイールに反力を付与する反力アクチュエータと、
走行輪を操舵するラック部と、
前記ラック部に設けられる転舵アクチュエータと、
前記ステアリングシャフトと前記ラックとを接続するバックアップクラッチと
前記ステアリングシャフトのトルクを検出する操舵側トルク検出手段と、
前記ラック部のトルクを検出する転舵側トルク検出手段と、
前記転舵アクチュエータを駆動させ、前記操舵側トルク検出手段及び前記転舵側トルク検出手段の少なくとも一方の検出値に基づいて、前記バックアップクラッチの作動を確認するバックアップクラッチ診断部と、
車両の運転者が車内に存在しないことを検出する不在検出部とを備え、
前記不在検出部によって前記運転者が車内に存在しないことが検出された場合に、前記バックアップクラッチ診断部による診断を開始する車両用操舵装置。
【請求項２】
更に、前記運転者の乗車意志を検出する乗車意志検出部を備え、
前記前記不在検出部によって前記運転者が車内に存在しないことが検出され、且つ、前記乗車意志検出部によって前記運転者の乗車意志が検出された場合に、前記バックアップクラッチ診断部による診断を開始する請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記乗車意志検出部によって前記運転者の乗車意志が確認されずに、エンジン点火用電源が操作されたことを検出し、前記バックアップクラッチ診断部による診断中に、乗員が乗車していることを検出する乗車検出部によって乗員の乗車が検出された場合には、診断時の電磁コイルへの通電電流を抑制する請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記不在検出部は、前記運転者が車両から降りたことを示す降車情報により、前記運転者が車内に存在しないことを検出する請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
車両用操舵装置の作動オフ後、所定時間以上経過した場合には、運転者の降車が検出されていない状態であっても、クラッチ診断時の電磁コイルの電流を抑制した電流制御状態で、前記バックアップクラッチ診断部による診断を強制的に開始する強制診断部を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項１】
ステアリングホイールに接続されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトに接続し、前記ステアリングホイールに反力を付与する反力アクチュエータと、
走行輪を操舵するラック部と、
前記ラック部に設けられる転舵アクチュエータと、
前記ステアリングシャフトと前記ラックとを接続するバックアップクラッチと
前記ステアリングシャフトのトルクを検出する操舵側トルク検出手段と、
前記ラック部のトルクを検出する転舵側トルク検出手段と、
前記転舵アクチュエータを駆動させ、前記操舵側トルク検出手段及び前記転舵側トルク検出手段の少なくとも一方の検出値に基づいて、前記バックアップクラッチの作動を確認するバックアップクラッチ診断部と、
車両の運転者が車内に存在しないことを検出する不在検出部とを備え、
前記不在検出部によって前記運転者が車内に存在しないことが検出された場合に、前記バックアップクラッチ診断部による診断を開始する車両用操舵装置。
【請求項２】
更に、前記運転者の乗車意志を検出する乗車意志検出部を備え、
前記前記不在検出部によって前記運転者が車内に存在しないことが検出され、且つ、前記乗車意志検出部によって前記運転者の乗車意志が検出された場合に、前記バックアップクラッチ診断部による診断を開始する請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記乗車意志検出部によって前記運転者の乗車意志が確認されずに、エンジン点火用電源が操作されたことを検出し、前記バックアップクラッチ診断部による診断中に、乗員が乗車していることを検出する乗車検出部によって乗員の乗車が検出された場合には、診断時の電磁コイルへの通電電流を抑制する請求項２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記不在検出部は、前記運転者が車両から降りたことを示す降車情報により、前記運転者が車内に存在しないことを検出する請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
車両用操舵装置の作動オフ後、所定時間以上経過した場合には、運転者の降車が検出されていない状態であっても、クラッチ診断時の電磁コイルの電流を抑制した電流制御状態で、前記バックアップクラッチ診断部による診断を強制的に開始する強制診断部を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【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２０１０−２２１９１８（Ｐ２０１０−２２１９１８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２７７１（Ｐ２００９−７２７７１）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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