車両用操舵装置
【課題】センサの異常をより確実に検出することができ、且つ、製造コストの点からも好ましい車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】車両用操舵装置１は、操舵部材に連結される入力軸１８と転舵機構に連結される出力軸１９との間に介在する伝達比可変機構１３と、伝達比制御モータ１４と、伝達比制御モータ１４の回転位置を検出する第１レゾルバ３１と、反力補償モータ１５と、反力補償モータ１５の回転位置を検出する第２レゾルバ３２と、制御部と、を備える。制御部の第１判定部は、伝達比制御モータ１４が制御部によって所定の回転方向に第１目標角度δ１回転された場合において、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と第１目標角度δ１との差が第１基準値θ１を超えているときに、第１レゾルバ３１に異常が生じていると判定する。
【解決手段】車両用操舵装置１は、操舵部材に連結される入力軸１８と転舵機構に連結される出力軸１９との間に介在する伝達比可変機構１３と、伝達比制御モータ１４と、伝達比制御モータ１４の回転位置を検出する第１レゾルバ３１と、反力補償モータ１５と、反力補償モータ１５の回転位置を検出する第２レゾルバ３２と、制御部と、を備える。制御部の第１判定部は、伝達比制御モータ１４が制御部によって所定の回転方向に第１目標角度δ１回転された場合において、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と第１目標角度δ１との差が第１基準値θ１を超えているときに、第１レゾルバ３１に異常が生じていると判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材に連結される入力軸と、転舵機構に連結される出力軸との間に、入力軸と出力軸との間の回転伝達比を変更可能な伝達比可変機構を備える車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。伝達比可変機構は、遊星歯車機構や波動歯車機構等により構成されており、電動モータ（伝達比制御モータ）が遊星歯車機構のキャリアや波動歯車機構のウェーブジェネレータを回転させることにより、回転伝達比を変更できるようになっている。また、伝達比可変機構を備える車両用操舵装置には、レゾルバ等の種々の回転角センサを備えており、これらの回転角センサの検出結果を用いることで、適切な回転伝達比の制御を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５９９９１号公報
【特許文献２】特開２００５−２１２６１６号公報
【特許文献３】特開２００６−１０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伝達比可変機構を備える車両用操舵装置では、伝達比可変機構の動作により、操舵部材に伝わる反力が変化するので、この反力の変化を補償するための反力補償モータが備えられることがある。この場合、伝達比制御モータのロータの位置を検出するレゾルバに加え、反力補償モータのロータの位置を検出するレゾルバが設けられる。
これらのレゾルバに異常が生じると、回転伝達比の制御や、反力補償を正しく行うことができなくなる。したがって、レゾルバに異常が生じているときには、回転伝達比を機械的に固定する等の対応が必要になる。このように、レゾルバの異常に対応した措置をとることができるように、レゾルバ等の回転角センサの異常を確実に検出できるようにする必要がある。
【０００５】
例えば、伝達比制御モータ用のレゾルバの異常を検出するための専用のセンサを出力軸等に設けることも考えられる。しかしながら、レゾルバの異常を検出するための専用のセンサをさらに設けることは、製造コストの点から好ましくない。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、センサの異常をより確実に検出することができ、且つ、製造コストの点からも好ましい車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵に応じて回転する入力軸（１８）と転舵機構（９）の動作に連動して回転する出力軸（１９）との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構（１３）と、前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータ（１４）と、前記伝達比制御モータの回転位置（θｖｇｒ）を検出する第１センサ（３１）と、前記伝達比可変機構の動作による前記操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償モータ（１５）と、前記反力補償モータの回転位置（θｒｅａｃｔ）を検出する第２センサ（３２）と、前記伝達比制御モータおよび前記反力補償モータを制御する制御部（３７）と、を備え、前記制御部は、前記第１センサまたは前記第２センサからなる所定のセンサの異常の有無を判定する第１判定部（４９）を含み、前記第１判定部は、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータが前記制御部によって所定の回転方向に第１目標角度（δ１）回転された場合において、前記所定のセンサの検出値の変化量（Δθｖｇｒ１）と前記第１目標角度との差が第１基準値（θ１）を超えているときに、前記所定のセンサに異常が生じていると判定することを特徴とする、車両用操舵装置（１）である（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、伝達比可変機構モータの駆動により、伝達比を変更することができる。また、反力補償モータの駆動により、操舵部材に作用する反力を補償できる。
また、所定のセンサに対応する伝達比制御モータまたは反力補償モータが制御部によって所定の回転方向に第１目標角度回転された場合を考える。この場合、所定のセンサに異常がなければ、所定のセンサの変化量は、第１目標角度と略同じ値となる。一方、所定のセンサのロータ等が、固定されているべき部材から外れていること等により、所定のセンサに異常があれば、所定のセンサの検出値の変化量は、第１目標角度と大きくずれることになる。したがって、前記所定のセンサの検出値の変化量と前記第１目標角度との差が第１基準値を超えているときには、所定のセンサに異常が生じていると判定することができる。これにより、所定のセンサの異常をより確実に検出することができる。また、所定のセンサの異常を検出するための専用のセンサを設ける構成ではないので、部品点数を少なくでき、製造コストの点からも好ましい。
【０００８】
例えば、上記所定のセンサが第１センサである場合、第１センサの異常を確実に検出できる。これにより、第１センサの異常に起因する伝達比の制御の異常を抑制できる。例えば、第１センサが、伝達比制御モータのモータロータと一体回転するセンサロータを含む場合、このセンサロータは、車両の悪路走行時の振動や経年劣化等によって、モータロータ等から抜け落ちるおそれがある。このとき、単に第１センサの出力が途切れたことで第１センサの異常を検出する構成であれば、センサロータが抜け落ちても、第１センサからの出力信号が発せられるので、第１センサの異常を検出できない。このような異常の下では、第１センサで伝達比制御モータの回転位置を検出することができない。その結果、第１センサで伝達比制御モータの回転位置を検出できないにも拘わらず、伝達比制御モータには、目標回転位置に到達するべく、制御電流が流れ続けることになり、伝達比制御モータに故障が生じる原因となる。
【０００９】
これに対して、本発明では、単に第１センサの検出値がしきい値を超えているか否かを判定するのではなく、制御部から伝達比制御モータへの指令値である第１目標角度と、第１センサの検出値の変化量との比較により、第１センサに異常が生じているか否かを判定できる。したがって、第１センサの異常をより確実に検出できる。このため、第１センサで伝達比制御モータの回転位置を高い信頼性で検出することができる。その結果、伝達比制御モータが目標回転位置に到達すると、第１センサがその旨を検出し、伝達比制御モータへの制御電流が止まるというフィードバック制御を確実に維持できる。よって、伝達比制御モータにいつまでも電流が流れ続けることはない。これにより、伝達比制御モータの故障を抑制でき、且つ、適切な伝達比制御を実現できる。
【００１０】
また、前記反力補償モータは前記入力軸に連結され、前記伝達比可変機構は、前記入力軸に連結される入力サンギヤと、この入力サンギヤと同軸に配置され前記出力軸に連結される出力サンギヤと、前記入力サンギヤおよび前記出力サンギヤの双方に噛み合う遊星ギヤと、この遊星ギヤを前記入力サンギヤの回りに公転可能且つ遊星ギヤの中心軸線回りに自転可能に支持するキャリアとを含み、前記伝達比制御モータのロータは、前記キャリアに一体回転可能に連結されてもよい。
【００１１】
この場合、反力補償モータの出力は、入力軸を介して操舵部材に伝わり、操舵部材の反力を補償する。また、伝達比制御モータの出力は、キャリアおよび遊星ギヤを介して出力軸に伝わり、伝達比が制御される。
また、本発明において、前記制御部は、前記第１判定部で前記所定のセンサの異常の有無を判定した後、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第１戻し角度（δ１，θｖｇｒ１＋Δｖｇｒ１）回転させる場合がある（請求項２）。
【００１２】
この場合、所定のセンサの異常の有無の判定に際し、対応する伝達比制御モータまたは反力補償モータを回転させるので、転舵輪も連動して動作してしまう。そこで、所定のセンサの異常の有無が判定された後は、上記対応する伝達比制御モータまたは反力補償モータの回転位置を、所定のセンサの異常の有無を判定する前の位置等に戻すようにしている。これにより、所定のセンサの異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００１３】
また、本発明において、前記操舵部材に作用するトルクを検出するトルクセンサ（３０）をさらに備え、前記制御部は、前記トルクセンサの異常の有無を判定する第２判定部（５０）を含み、前記第２判定部は、前記伝達比制御モータが前記制御部によって所定の回転方向に第２目標角度（δ２）回転された場合において、所定の基準トルク（ｋ・δ２）と前記トルクセンサの検出値（Ｔ０’）との差が第２基準値（Ｔ２）を超えているときに、前記トルクセンサに異常が生じていると判定する場合がある（請求項３）。
【００１４】
この場合、伝達比制御モータの駆動により、入力軸等にトルクが作用し、このトルクがトルクセンサによって検出される。トルクセンサに異常が生じていれば、伝達比制御モータの駆動によって、入力軸等がトルクを負荷されているにも拘わらず、トルクセンサの検出値がこのトルク変化に対応して変化しない。したがって、トルクセンサの異常をより確実に検出できる。
【００１５】
前記所定の基準トルクは、前記第２目標角度に所定の係数を乗じた値であってもよい。この場合、第２目標角度に直接関連する値を基準トルクとして用いることができる。
また、本発明において、前記制御部は、前記第２判定部で前記トルクセンサの異常の有無を判定した後、前記伝達比制御モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第２戻し角度（δ２，θｇｒ３＋Δθｖｇｒ２）回転させる場合がある（請求項４）。
【００１６】
この場合、トルクセンサの異常の有無の判定に際し、伝達比制御モータを回転させるので、転舵輪も連動して動作してしまう。そこで、トルクセンサの異常の有無が判定された後は、伝達比制御モータの回転位置を、トルクセンサの異常の有無を判定する前の位置等に戻すようにしている。これにより、トルクセンサの異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００１７】
また、本発明において、前記伝達比制御モータの回転をロック可能なロック機構（２５）をさらに備え、前記制御部は、前記センサに異常が生じていると判定したとき、前記ロック機構を駆動させることにより前記伝達比制御モータの回転をロックし、且つ、前記伝達比制御モータの駆動を停止させる場合がある（請求項５）。
この場合、伝達比制御モータや反力補償モータを正確に制御できないフェール状態において、ロック機構によって、伝達比をロック機構によって機械的に固定することができる。これにより、操舵部材による転舵機構の操作が可能な状態を維持できる。また、伝達比制御モータの駆動を停止するので、伝達比制御モータに駆動電流が流れ続けて故障することを防止できる。
【００１８】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図である。
【図３】（Ａ）は、ロック機構の主要部の断面図であり、ロック機構がキャリアをロックしていない状態を示しており、（Ｂ）は、ロック機構がキャリアをロックしている状態を示している。
【図４】異常判定モードを設定する制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】第１異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、異常判定モードを実行しているときの転舵輪の動作を説明するための模式図である。
【図７】第２異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】伝達比制御モータの回転角度と、入力軸に作用するトルクとの関係を説明するためのグラフである。
【図９】フェールモードにおける制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の別の実施形態の主要部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有し、自動車等の車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構９が構成されている。
【００２１】
ラック軸８は、車体に固定されるハウジング（図示せず）内に、複数の軸受（図示せず）を介して、軸方向Ｘ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の各端部には、それぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向Ｘ１の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
【００２２】
また、車両用操舵装置１は、転舵機構９に操舵補助力を付与するための操舵補助機構１２と、操舵部材２の操舵角に対する転舵輪１１の転舵角の比（伝達比）を変更することのできる伝達比可変機構１３とを備えている。伝達比可変機構１３には、伝達比を変更することのできるブラシレスモータからなる所定のモータとしての伝達比制御モータ１４が設けられている。また、伝達比可変機構１３には、操舵部材２に操舵反力を付与することのできるブラシレスモータからなる反力補償モータ１５が設けられている。
【００２３】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２と伝達比可変機構１３との間に配置され操舵部材２の操舵に応じて回転する入力軸１８と、伝達比可変機構１３と中間軸５との間に配置され転舵機構９の動作に連動して回転する出力軸１９とを含む。
入力軸１８は、操舵部材２に一体回転可能に連結される第１軸１８ａと、第１軸１８ａにトーションバー２０を介して連結される第２軸１８ｂとを含む。トーションバー２０を介した第１軸１８ａと第２軸１８ｂの相対回転量は小さく、実質的に第１軸１８ａと第２軸１８ｂとは一体回転していると考えることができる。
【００２４】
操舵補助機構１２は、ブラシレスモータからなる操舵補助モータ２１と、操舵補助モータ２１の出力回転を減速する減速機構２２と、を含む。減速機構２２は、例えば、ウォーム減速機構であり、操舵補助モータ２１のロータ２１ａに一体回転可能に連結されるウォーム軸２３と、出力軸１９に一体回転可能に連結されウォーム軸２３に噛み合うウォームホイール２４とを含む。
【００２５】
操舵補助モータ２１は、減速機構２２、出力軸１９および中間軸５を介して転舵機構９に動力伝達可能に連結されている。操舵補助モータ２１の出力は、減速機構２２を介して出力軸１９に伝達され、運転者の操舵を補助するようになっている。
車両用操舵装置１は、伝達比制御モータ１４の回転をロック可能なロック機構２５を備えている。
【００２６】
また、車両用操舵装置１は、複数のセンサとして、トルクセンサ３０、第１センサとしての第１レゾルバ３１、第２センサとしての第２レゾルバ３２、第３センサとしての第３レゾルバ３３、伝達比制御モータ１４の電流を検出する第１電流センサ３４、反力補償モータ１５の電流を検出する第２電流センサ３５および走行状態センサ３６を備えている。
トルクセンサ３０は、トーションバー２０に隣接して配置されており、トーションバー２０のねじれに伴う第１軸１８ａと第２軸１８ｂとの相対回転量を検出することで、操舵部材２に負荷される操舵トルクを検出する。
【００２７】
第１レゾルバ３１は、伝達比制御モータ１４の後述するロータ１４ａの回転位置を検出するレゾルバであり、所定のセンサとして、伝達比制御モータ１４に隣接して配置されている。伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒを用いるフィードバック制御により駆動制御される。
第２レゾルバ３２は、反力補償モータ１５の後述するロータ１５ａの回転位置を検出するレゾルバであり、反力補償モータ１５に隣接して配置されている。反力補償モータ１５は、第２レゾルバ３２の検出値θｒｅａｃｔを用いるフィードバック制御により駆動制御される。反力補償モータ１５は、伝達比可変機構１３の動作による操舵部材２の操舵反力（操舵反力の変化）を補償するためのモータである。
【００２８】
第３レゾルバ３３は、操舵補助モータ２１のロータ２１ａの回転位置を検出するレゾルバであり、操舵補助モータ２１に設けられている。操舵補助モータ２１は、第３レゾルバ３３の検出値θｅｐｓを用いるフィードバック制御により駆動制御される。
走行状態センサ３６は、車両の走行状態（車速、転舵角、車両のヨーレート等の、車両用操舵装置１の制御に関連する車両走行状態）を検出するセンサであり、複数のセンサによって構成されている。
【００２９】
車両用操舵装置１は、制御部３７を備えている。制御部３７は、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５、およびロック機構２５の動作を制御することにより操舵を制御する操舵制御部３８と、操舵補助モータ２１の動作を制御する操舵補助制御部３９とを含んでいる。
操舵制御部３８および操舵補助制御部３９は、それぞれ電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic ControlUnit)により構成され、例えば車載ネットワーク４０を介して互いに信号伝達可能に接続されている。
【００３０】
操舵制御部３８には、トルクセンサ３０、第１レゾルバ３１、第２レゾルバ３２、第３レゾルバ３３、第１電流センサ３４、第２電流センサ３５、および走行状態センサ３６がそれぞれ接続されており、各センサ３０〜３６からの検出信号が、操舵制御部３８に入力されるようになっている。
操舵制御部３８は、ドライバ４１を介して伝達比制御モータ１４に接続されており、ドライバ４２を介して反力補償モータ１５に接続されている。また、制御部３７の操舵制御部３８は、ロック機構２５と、ステアリングロック装置２６と、報知手段としての警告ランプ４４およびスピーカ４５とに接続されている。
【００３１】
操舵制御部３８は、所定のプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現される機能処理部として、伝達比制御部４６と、反力制御部４７と、モード設定部４８と、第１判定部４９と、第２判定部５０と、カウンタ５１と、を含んでいる。
伝達比制御部４６は、伝達比を制御するべく、伝達比制御モータ１４の駆動を制御するようになっている。反力制御部４７は、操舵部材２に負荷される反力を制御するべく、反力補償モータ１５の駆動を制御するようになっている。モード設定部４８は、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５および操舵補助モータ２１の駆動を制御する主モードと、第１レゾルバ３１およびトルクセンサ３０の異常を判定する異常判定モードと、フェールモードとを択一的に設定するようになっている。
【００３２】
車両用操舵装置１は、報知手段としての警告ランプ４４およびスピーカ４５を含んでいる。警告ランプ４４およびスピーカ４５は、操舵制御部３８に接続されており、フェールモードにおいて、警告ランプ４４が点灯するとともに、スピーカ４５が警告音を発するようになっている。これにより、フェール状態を運転者に報知可能となっている。操舵補助制御部３９は、ドライバ４３を介して操舵補助モータ２１に接続されている。
【００３３】
また、ステアリングロック装置２６は、入力軸１８の回転を規制するために設けられた、いわゆるキーロック装置であり、車両の駐車時に操舵部材２および入力軸１８の回転を規制することで、車両盗難を抑制する機能を有する。このステアリングロック装置２６は、例えば、ソレノイドであり、ハウジング２６ａと、ロッド２６ｂとを有している。ロッド２６ｂは、ハウジング２６ａから突出し、入力軸１８の第１軸１８ａに係合することができる。これにより、第１軸１８ａの回転を規制可能である。また、ロッド２６ｂは、ハウジング２６ａ内に退避しているときには、第１軸１８ａに係合せず、第１軸１８ａの回転を規制しない。ステアリングロック装置２６は、操舵制御部３８に接続されている。操舵制御部３８は、ロッド２６ｂと第１軸１８ａとの係合／非係合を制御する。
【００３４】
図２は伝達比可変機構１３の概略構成を示す一部断面図である。図２に示すように、入力軸１８の第２軸１８ｂおよび出力軸１９は、互いの先端を相対向させて同軸上に配置されている。
伝達比可変機構１３は、入力軸１８の第２軸１８ｂと出力軸１９との間の伝達比を変更可能とされている。伝達比可変機構１３は、全体として筒状をなすハウジング５３に収容されている。
【００３５】
伝達比可変機構１３は、入力軸１８の第２軸１８ｂと同軸に並んで一体回転可能な入力サンギヤ５４と、入力サンギヤ５４と同軸に配置され、出力軸１９と一体回転可能な出力サンギヤ５５と、各サンギヤ５４，５５の双方に噛み合う遊星ギヤ５６と、遊星ギヤ５６を遊星ギヤ５６の中心軸線Ｌ２回りに自転可能且つ各サンギヤ５４，５５の中心軸線Ｌ１回りに公転可能に支持するキャリア５７と、を含んでいる。
【００３６】
遊星ギヤ５６は、入力サンギヤ５４および出力サンギヤ５５を互いに関連付けるためのものであり、中心軸線Ｌ１回りに複数（本実施の形態において、２つ）配置されている。入力サンギヤ５４、出力サンギヤ５５および遊星ギヤ５６は、キャリア５７の回転がロックされているときに、入力サンギヤ５４と出力サンギヤ５５の回転伝達比が例えば１になるように設計されている。
【００３７】
キャリア５７は、筒状に形成されており、出力軸１９が挿通されている。キャリア５７は、各サンギヤ５４，５５の中心軸線Ｌ１の回りを回転可能である。キャリア５７は、第１軸受５８を介してハウジング５３に支持され、且つ各遊星ギヤ５６の支軸５６ａの一端を支持する第１部分５７ａと、支軸５６ａの他端を支持する第２部分５７ｂと、第２部分５７ｂから減速機構２２に向けて延び第２軸受５９を介してハウジング５３に支持される第３部分５７ｃと、を含んでいる。
【００３８】
キャリア５７の第２部分５７ｂを取り囲むようにして、伝達比制御モータ１４が配置されている。伝達比制御モータ１４は、第２部分５７ｂの外周に一体回転可能に連結されたロータ１４ａと、ロータ１４ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ１４ｂとを含んでいる。伝達比制御モータ１４の駆動によって、キャリア５７が中心軸線Ｌ１回りを回転するようになっている。
【００３９】
伝達比制御モータ１４に関連して、第１レゾルバ３１が配置されている。第１レゾルバ３１は、キャリア５７の第３部分５７ｃの外周に一体回転可能に連結されたロータ３１ａと、ロータ３１ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ３１ｂとを含んでいる。キャリア５７に伝達比制御モータ１４のロータ１４ａおよび第１レゾルバ３１のロータ３１ａの双方が連結されていることにより、第１レゾルバ３１は、キャリア５７の回転位置（回転角）および伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転位置を検出することが可能である。
【００４０】
伝達比制御モータ１４に対して入力軸１８側（図２の右側）には、反力補償モータ１５が配置されている。反力補償モータ１５は、入力軸１８の第２軸１８ｂの外周に連結されたロータ１５ａと、ロータ１５ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ１５ｂとを含んでいる。
反力補償モータ１５に隣接して、第２レゾルバ３２が配置されている。第２レゾルバ３２は、第２軸１８ｂの外周に連結されたロータ３２ａと、ロータ３２ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ３２ｂとを含んでいる。第２軸１８ｂに反力補償モータ１５のロータ１５ａおよび第２レゾルバ３２のロータ３２ａの双方が連結されていることにより、第２レゾルバ３２は、入力軸１８の回転位置（転舵角）および反力補償モータ１５のロータ１５ａの回転位置を検出することが可能である。
【００４１】
第３レゾルバ３３は、第１レゾルバ３１および第２レゾルバ３２と同様の構成を有している。より具体的には、第３レゾルバ３３は、図示していないけれども、ロータおよびステータを有している。このロータは、操舵補助モータ２１のロータ２１ａに一体回転可能に連結され、ステータは、操舵補助モータ２１のモータハウジングに固定されている。
ロック機構２５は、フェール時にキャリア５７の回転をロックすることにより、入力軸１８と出力軸１９との間の伝達比を所定値（本実施形態において、１）に固定するためのものである。
【００４２】
図３（Ａ）は、ロック機構２５の主要部の断面図であり、ロック機構２５がキャリア５７をロックしていない状態を示している。図２および図３（Ａ）を参照して、ロック機構２５は、キャリア５７の第３部分５７ｃに一体回転可能に連結されたリング部材６０と、このリング部材６０に係合可能なロッド６１ａを有するソレノイド６１とを含んでいる。
リング部材６０の外周には、複数の溝６０ａが周方向に等間隔に複数配置されている。ソレノイド６１は、ハウジング５３に取り付けられている。ソレノイド６１は、ロッド６１ａと、電磁石と、ロッド６１ａをリング部材６０に向けて付勢するばね（図示せず）とを含んでおり、操舵制御部３８（図１参照）によって駆動制御される。
【００４３】
図２および図３（Ｂ）を参照して、車両の電源オフ時には、ばねの付勢力によって、ロッド６１ａがリング部材６０の溝６０ａに嵌まるようになっている。フェール時も同様に、ロッド６１ａがリング部材６０の溝６０ａに嵌まるようになっている。一方、主モード時には、図３（Ａ）に示すように、ソレノイド６１の駆動により、ロッド６１ａがリング部材６０に係合しない位置に配置されるようになっている。これにより、ロッド６１ａがキャリア５７の回転を規制しないようになっている。
【００４４】
図２を参照して、主モード時、操舵部材２が操舵されると、この操舵部材２に連結された入力軸１８が回転する。これにより、伝達比可変機構１３の入力サンギヤ５４が回転する。
このとき、操舵制御部３８の伝達比制御部４６は、操舵制御部３８に接続された各センサ３０〜３６からの入力信号等に基づいて、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の目標駆動量を設定する。そして、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５のロータ１４ａ，１５ａの回転位置と目標回転位置との偏差がゼロになるように、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５を駆動する。
【００４５】
この操舵制御部３８の制御により、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが回転されない場合がある。この場合、入力サンギヤ５４の回転により、各遊星ギヤ５６、出力サンギヤ５５および出力軸１９が回転する。
このとき、入力軸１８から出力軸１９への回転伝達比は、前述の所定の伝達比（例えば、１）である。この結果、転舵輪１１は、操舵部材２の操作方向に、この操舵部材２の操舵角に前記回転比を乗じた角度相当分だけ転舵されることになり、操舵部材２から操舵用の転舵輪１１への伝達比は一定値となる。
【００４６】
一方、操舵制御部３８の伝達比制御部４６の制御により、伝達比制御モータ１４を駆動することでキャリア５７を回転させた場合、入力軸１８から出力軸１９への回転伝達は、前述した所定の伝達比からキャリア５７の回転分だけ増減された伝達比にてなされる。これにより、入力軸１８および出力軸１９間の伝達比、すなわち操舵部材２から転舵輪１１への伝達比を無段階に変更することができることになる。
【００４７】
また、伝達比制御モータ１４の駆動に伴う操舵部材２への反力を補償するために、反力制御部４７は、反力補償モータ１５を駆動する。これにより、伝達比制御モータ１４の駆動に伴う操舵部材２のトルク変動を打ち消すように、反力トルクが入力軸１８に伝達される。これにより、運転者の違和感が軽減される。
次に、車両用操舵装置１の主な制御の流れを説明する。
【００４８】
以下では、操舵制御部３８による、（１）異常判定モードを設定する制御の流れと、（２）異常判定モードでの制御の流れと、（３）フェールモードでの制御の流れと、を説明する。
なお、本実施形態では、所定のセンサとしての第１レゾルバ３１の異常判定に関連する制御の流れを説明する。
【００４９】
図４は、上記（１）の異常判定モードを設定する制御の流れを説明するためのフローチャートである。図４に示すように、車両のイグニッションキーがオンにされると（ステップＳ１）、モード設定部４８は、主モードを設定する（ステップＳ２）。これにより、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５を、車両の走行状態に応じて制御する前述の主モードが設定される。
【００５０】
次いで、操舵制御部３８は、走行状態センサ３６から、走行状態に関する信号を読み込む（ステップＳ３）。この場合の走行状態に関する信号として、例えば、車速、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）車のシフトレバーの位置信号、および車両のサイドブレーキの信号を例示することができる。
車速がゼロで、シフトレバーがパーキング位置にあり、且つ、サイドブレーキがかけられていること等により、車両の停止状態が継続していると判定されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、操舵制御部３８のモード設定部４８は、異常判定モードを設定する（ステップＳ５）。
【００５１】
次いで、上記（２）の異常判定モードについて説明する。異常判定モードは、第１レゾルバ３１に異常が生じているか否かを判定するモードである。異常判定モードは、第１異常判定モードと第２異常判定モードとを含んでいる。
図５は、第１異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。図５に示すように、第１異常判定モードおいて、操舵制御部３８は、まず、所定のモータとしての伝達比制御モータ１４に対応する第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ１を読み込む（ステップＱ１）。このとき、図６（ａ）に示すように、車両１００の転舵輪１１は、例えば車両直進方向に沿っており、θｖｇｒ１＝ゼロである。
【００５２】
次いで、操舵制御部３８によって、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが、一方向（例えば、操舵部材２から見て時計回り）に第１目標角度δ１（ｄｅｇ）回転される（ステップＱ２）。第１目標角度δ１は、例えば、数（ｄｅｇ）〜１００（ｄｅｇ）程度である。このとき、伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１を用いないオープンループ制御によって、回転駆動される。これにより、図６（ｂ）に示すように、車両１００の転舵輪１１は、時計回りに、第１目標角度δ１に対応する角度δ１’回転される。すなわち、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが回転されると、この回転がキャリア５７や出力軸１９等を介してピニオン７ａに伝わり、ラック軸８が変位する。これにより、車両１００の転舵輪１１が時計回りに回転する。
【００５３】
伝達比制御モータ１４のロータ１４ａがオープンループ制御によって一方向に第１目標角度δ１（ｄｅｇ）回転された後、第１判定部４９は、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ２を読み込む（ステップＱ３）。その後、第１判定部４９は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが第１目標角度δ１回転される前後での第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１＝｜θｖｇｒ１−θｖｇｒ２｜を算出する（ステップＱ４）。
【００５４】
なお、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒからは、図６（ｃ）に示すように、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ１に対応する転舵輪１１の転舵角θｖｇｒ１’を推定できる。また、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ２に対応する転舵輪１１の転舵角θｖｇｒ２’を推定できる。さらに、Δθｖｇｒ１＝｜θｖｇｒ１−θｖｇｒ２｜に対応する転舵輪１１の転舵角の変位量Δθｖｇｒ１’を推定できる。
【００５５】
次いで、第１判定部４９によって、第１レゾルバ３１がフェール条件を満たしているか否かが判定される（ステップＱ５）。具体的には、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と、第１目標角度δ１との差｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１以下であるか否かが判定される。第１基準値θ１は、例えば、角度にして数十分である。
第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と、第１目標角度δ１との差｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１以下である場合（ステップＱ５でＹＥＳ）、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と実質的に等しいといえる。したがって、第１レゾルバ３１は正常であり、フェール条件を満たしていないと判定される。この場合、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔは加算されず、カウンタ値ｃｎｔ１が１加算される（ステップＱ６）。
【００５６】
一方、ステップＱ５で、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と、第１目標角度δ１との差｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１を超えている場合（ステップＱ５でＮＯ）、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と大きく異なっているといえる。例えば、第１レゾルバ３１のロータ３１ａがキャリア５７に対して外れて空転している場合に、このような事態が生じ得る。したがって、第１判定部４９は、第１レゾルバ３１に異常が生じており、フェール条件を満たしていると判定する。この場合、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔが１追加され（ステップＱ７）、その後、ｃｎｔ１が１加算される（ステップＱ６）。
【００５７】
次いで、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＱ２のときとは反対方向に、所定の第１戻し角度としての角度δ１だけ回転させる（ステップＱ８）。これにより、転舵輪１１は、図６（ｄ）に示すように、第１目標角度δ１に対応するδ１’だけ、反時計回りに回転され、第１異常判定モードが実行される直前の位置に戻る。
【００５８】
次いで、カウンタ値ｃｎｔ１が第１所定値ｃ１に達したか否かが第１判定部４９によって判定される（ステップＱ９）。なお、ステップＱ１〜Ｑ９は、例えば、１０（ｍｓｅｃ）周期で行われる。第１所定値ｃ１は、例えば、１０である。カウンタ値ｃｎｔ１が第１所定値ｃ１未満である場合（ステップＱ９でＮＯ）、ステップＱ１に戻る。
一方、ステップＱ１〜Ｑ９が繰り返され、カウンタ値ｃｎｔ１が第１所定値ｃ１に達した場合、（ステップＱ９でＹＥＳ）、操舵制御部３８は、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロであるか否かを判定する（ステップＱ１０）。ステップＱ５でフェール条件が満たされるとの判定が一度でもされており、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロでない場合（ステップＱ１０でＮＯ）、モード設定部４８によって、フェールモードが設定される（ステップＱ１１）。
【００５９】
一方、ステップＱ５では、フェール条件が満たされるとの判定が一度もされておらず、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロである場合（ステップＱ１０でＹＥＳ）、ステップＱ１２に進む。ステップＱ１２では、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＱ２のときとは反対方向に（θｖｇｒ１＋Δθｖｇｒ１）（ｄｅｇ）回転させる。
【００６０】
ここで、ステップＱ１２を設ける意義について説明する。第１異常判定モードでは、第１レゾルバ３１の回転角センサを用いるフィードバック制御を行っていない。このため、伝達比可変機構１３の駆動により微小なバックラッシがラック軸８に発生している可能性がある。ステップＱ１２においては、ステップＱ５の｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１以下であり、第１レゾルバ３１が正常であることが分かっている。そこで、第１レゾルバ３１を用いて伝達比制御モータ１４をフィードバック制御する。これにより、ステップＱ１〜Ｑ９を経ることで発生していると予想される微小なバックラッシをΔθｖｇｒ１（＝｜θｖｇｒ１−θｖｇｒ２｜）として算出する。そして、このΔθｖｇｒ１を用いて転舵輪１１を、第１異常判定モード実行前の位置に戻す。これが、ステップＱ１２の目的である。
【００６１】
なお、ステップＱ１２は、第１レゾルバ３１が正常であるときに実行されるので、省略されてもよい。一方で、第１異常判定モード実行後のθｖｇｒ１がより高い信頼性を要求されるときには、ステップＱ１２を積極的に用いてもよい。目標角度δ１ではなく、実際の検出値（θｖｇｒ１＋Δθｖｇｒ１）を用いている点に意味がある。
ステップＱ１２の後、操舵制御部３８は、カウンタ値ｃｎｔ１および第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔをそれぞれゼロにクリアし（ステップＱ１３）、モード設定部４８によって、第２異常判定モードを設定する（ステップＱ１４）。
【００６２】
図７は、第２異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すように、第２異常判定モードおいて、操舵制御部３８は、まず、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ３を読み込む（ステップＲ１）。
次いで、操舵制御部３８は、ロック機構２５のソレノイド６１を制御することで、ロッド６１ａを、リング部材６０の溝６０ａに刺す（ステップＲ２）。これにより、リング部材６０の回転が規制される。
【００６３】
次いで、操舵制御部３８によって、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが、一方向（例えば、操舵部材２から見て時計回り）に第２目標角度δ２（ｄｅｇ）回転される（ステップＲ３）。第２目標角度δ２は、数（ｄｅｇ）、例えば５（ｄｅｇ）程度である。
このとき、伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１を用いたフィードバック制御によって、回転駆動される。
【００６４】
伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが一方向に第２目標角度δ２（ｄｅｇ）回転された後、第２判定部５０は、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’を読み込む（ステップＲ４）。
次いで、第２判定部５０によって、トルクセンサ３０がフェール条件を満たしているか否かが判定される（ステップＲ５）。具体的には、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが第２目標角度δ２回転された後のトルクセンサ３０の検出値Ｔ０’と、第２目標角度δ２に所定の係数ｋを乗じた値（基準トルク）ｋ・δ２との差｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が、第２基準値Ｔ２以下であるか否かが判定される。第２基準値Ｔ２は、例えば、１（Ｎ・ｍ）である。係数ｋは、伝達比可変機構１３の各ギヤ５４，５５，５６の歯数や入力軸１８のねじれ剛性等に応じて適宜設定される。上記のように、第２基準値Ｔ２は、１（Ｎ・ｍ）程度の小さい値である。したがって、操舵部材２や入力軸１８の第２軸１８ｂは、第２軸１８ｂが軸受等から受ける摩擦抵抗によって、実質的に回転規制されている。このとき、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転角度θと、入力軸１８に作用するトルクＴとは、例えば、図８に示すグラフに沿ったものとなる。
【００６５】
図７に示すように、｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が第２基準値Ｔ２以下である場合（ステップＲ５でＹＥＳ）、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’は、ロータ１４ａを第２目標角度δ２回転させたときに入力軸１８に生じるトルクと実質的に等しいといえる。したがって、トルクセンサ３０は正常であり、フェール条件を満たしていないと判定される。この場合、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔは追加されず、カウンタ値ｃｎｔ２が１追加される（ステップＲ６）。
【００６６】
一方、ステップＲ５で、入力軸１８の実際のトルクｋ・δ２と、トルクセンサ３０での検出値Ｔ０’との差｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が第２基準値θ２を超えている場合（ステップＲ５でＮＯ）、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’は、入力軸１８の実際のトルクと大きく異なっているといえる。例えば、トルクセンサ３０のうち、入力軸１８に結合されているはずの部材（検出リング等）が入力軸１８に対して空転している場合に、このような事態が生じ得る。したがって、第２判定部５０は、トルクセンサ３０に異常が生じており、フェール条件を満たしていると判定する。この場合、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔが１追加され（ステップＲ７）、その後ステップＲ６に進む。
【００６７】
ステップＲ６でカウンタ値ｃｎｔ２が１追加された後、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＲ３のときとは反対方向に、所定の第２戻し角度としてのδ２だけ回転させる（ステップＲ８）。
これにより、車両１００の転舵輪１１は、ステップＲ３で転舵される前の位置に戻される。
【００６８】
次いで、カウンタ値ｃｎｔ２が第２所定値ｃ２に達したか否かが第２判定部５０によって判定される（ステップＲ９）。第２所定値ｃ２は、例えば、１０である。カウンタ値ｃｎｔ２が第２所定値ｃ２未満である場合（ステップＲ９でＮＯ）、ステップＲ３に戻る。一方、ステップＲ３〜Ｒ９が繰り返され、カウンタ値ｃｎｔ２が第２所定値ｃ２に達した場合、（ステップＲ９でＹＥＳ）、操舵制御部３８は、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロであるか否かを判定する（ステップＲ１０）。ステップＲ５でフェール条件が満たされるとの判定が一度でもされており、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロでない場合（ステップＱ１０でＮＯ）、モード設定部４８によって、フェールモードが設定される（ステップＲ１１）。
【００６９】
一方、ステップＲ５では、フェール条件が満たされるとの判定が一度もされておらず、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロである場合（ステップＲ１０でＹＥＳ）、ステップＲ１２に進む。ステップＲ１２では、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＲ３のときとは反対方向に（θｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２）（ｄｅｇ）回転させる。
【００７０】
ここで、ステップＲ１２を設ける意義について説明する。第２異常判定モードでは、第１レゾルバ３１を用いている。一方で、リング部材６０の回転がロックされることで、伝達比可変機構１３を介して入力軸１８と出力軸１９とが動力伝達可能に連結されている。このため、トーションバー２０や各軸１８，１９を支持する軸受等の影響により、ステップＲ１〜Ｒ１０の終了後に、微小なバックラッシがラック軸１８に発生している可能性がある。そこで、伝達比制御モータ１４をフィードバック制御し、Ｒ１〜Ｒ１０を経た直後の第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ４（図６（ｅ）参照）を読み込む。そして、ステップＲ１〜Ｒ１０を経ることで発生していると予想される微小なバックラッシを、Δθｖｇｒ２（＝｜θｖｇｒ３−θｖｇｒ４｜）とみなして算出する。そして、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａをステップＲ３のときとは反対方向にθｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２回転することで、転舵輪１１を、第２異常判定モードを実行する前の位置（θｖｇｒ３に対応する位置）に戻す。これが、ステップＲ１２を設ける意義である。
【００７１】
なお、ステップＲ１２は、トルクセンサ３０が正常である状態、換言すれば、バックラッシ等が許容範囲内に入っている状態でのステップであるので、省略されてもよい。一方で、第２異常判定モード実行後のθｖｇｒ３がより高い信頼性を要求されるときには、ステップＱ１２を積極的に用いてもよい。目標角度δ２ではなく、実際の検出角（θｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２）を用いている点に意味がある。
【００７２】
第１異常判定モードでのθｖｇｒ１を用いてΔθｖｇｒ２を求めれば、第２異常判定モード終了後の転舵輪１１の転舵角における信頼性をより高く確保できる。
ステップＲ１２の後、操舵制御部３８は、カウンタ値ｃｎｔ２および第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔをそれぞれゼロにクリアする（ステップＲ１３）。次いで、ソレノイド６１のロッド６１ａによるリング部材６０のロックを解除し（ステップＲ１４）、モード設定部４８によって、主モードが設定される（ステップＲ１５）。
なお、ステップＲ３〜Ｒ９は、例えば、１０（ｍｓｅｃ）周期で行われる。
【００７３】
図９は、フェールモードにおける制御の流れを説明するためのフローチャートである。図９に示すように、フェールモードでは、まず、キャリア５７の回転がロックされる（ステップＴ１）。具体的には、ロック機構２５のソレノイド６１がオフにされる。これにより、ソレノイド６１のロッド６１ａがばねの付勢力によってリング部材６０の溝６０ａに入り、キャリア５７および伝達比制御モータ１４のロータ１４ａがロック（回転規制）される。したがって、操舵部材２の回転は、入力軸１８、入力サンギヤ５４に伝わり、さらに、自転可能且つ公転不能にされた各遊星ギヤ５６を介して出力サンギヤ５５に伝わる。この出力サンギヤ５５の回転は、出力軸１９等を介して転舵機構９に伝達され、その結果、転舵輪１０が操向される。
【００７４】
フェール発生に伴う操舵制御及び反力制御の停止時における緊急の操舵を、操舵部材２から転舵機構９への機械的な動力伝達によるマニュアル操舵によって行わせることができる。
次いで、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５への電力の供給が停止される（ステップＴ２）。
【００７５】
このように、伝達比制御モータ１４に加えて反力補償モータ１５への電流の供給を停止している。第１レゾルバ３１等を用いた伝達比制御モータ１４のフィードバック制御が不可であることにより、反力補償モータ１５による反力制御を適切に行えない状態において、反力補償モータ１５が駆動されることを防止している。
次いで、警告ランプ４４が点灯されるとともに、スピーカ４５から警告音が発せられることで、フェールモードに移行したことが運転者に報知される（ステップＴ３）。これにより、車両を整備工場に入庫させることを運転者に促すことができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、主モードにおいて、伝達比制御モータ１４の駆動により、伝達比を変更することができる。また、反力補償モータ１５の駆動により、伝達比可変機構１３の駆動によって生じる操舵部材２への反力の変動を補償できる。さらに、操舵補助モータ２１の駆動により、運転者による操舵部材２の操舵をアシストすることができる。これにより、車両の走行状態に応じて適切な伝達比を実現しつつ、運転者に違和感の無い操舵フィーリングを与えることができ、且つ、運転者が少ない力で容易に操舵部材２を操作することができる。
【００７７】
また、第１異常判定モード時、伝達比制御モータ１４が操舵制御部３８によって所定の回転方向に第１目標角度δ１回転される。第１レゾルバ３１に異常がなければ、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と略同じ値となる。一方、第１レゾルバ３１のロータ３１ａ等が、キャリア５７から外れていること等により、第１レゾルバ３１に異常があれば、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と大きくずれることになる。したがって、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と第１目標角度δ１との差が第１基準値θ１を超えているときには、第１レゾルバ３１に異常が生じていると判定することができる。
【００７８】
これにより、第１レゾルバ３１の異常をより確実に検出することができる。また、第１レゾルバ３１の異常を検出するための専用のセンサを設ける構成ではないので、部品点数を少なくでき、製造コストの点からも好ましい。
上記のように、第１レゾルバ３１の異常をより確実に検出できるようにされているので、第１レゾルバ３１の異常に起因する伝達比の制御の異常を抑制できる。第１レゾルバ３１のロータ３１ａは、車両の悪路走行時の振動や経年劣化等によって、キャリア５７から抜け落ちるおそれがある。このとき、単に第１レゾルバ３１の出力が途切れた（ゼロになった）ことで第１レゾルバ３１の異常を検出する構成であれば、ロータ３１ａが抜け落ちても、第１レゾルバ３１からは出力信号が発せられるので、第１レゾルバ３１の異常を検出できない。
【００７９】
しかしながら、このような異常の下では、第１レゾルバ３１で伝達比制御モータ１４の回転位置を検出することができない。その結果、第１レゾルバ３１で伝達比制御モータ１４の回転位置を検出できないにも拘わらず、伝達比制御モータ１４には、目標回転位置に到達するべく、制御電流が流れ続けることになり、伝達比制御モータ１４に故障が生じる原因となる。
【００８０】
これに対して、本実施形態では、単に第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒがしきい値を超えているか否かを判定するのではなく、操舵制御部３８から伝達比制御モータ１４への指令値である第１目標角度δ１と、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒの変化量Δθｖｇｒ１との比較により、第１レゾルバ３１に異常が生じているか否かを判定できる。したがって、第１レゾルバ３１の異常をより確実に検出できる。このため、第１レゾルバ３１で伝達比制御モータ１４の回転位置を高い信頼性で検出することができる。その結果、伝達比制御モータ１４が目標回転位置に到達すると、第１レゾルバ３１がその旨を検出し、伝達比制御モータ１４への制御電流が止まるというフィードバック制御を確実に維持できる。
【００８１】
よって、伝達比制御モータ１４にいつまでも電流が流れ続けることはない。これにより、伝達比制御モータ１４の故障を抑制でき、且つ、適切な伝達比制御を実現できる。
また、操舵制御部３８は、第１判定部４９で第１レゾルバ３１の異常の有無を判定した後、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、所定の回転方向と反対の方向に第１目標角度δ１またはθｖｇｒ１＋Δθｖｇｒ１だけ回転させる。
【００８２】
本実施形態では、第１レゾルバ３１の異常の有無の判定に際し、伝達比制御モータ１４を回転させるので、転舵輪１１も連動して動作してしまう。そこで、第１レゾルバ３１の異常の有無が判定された後は、伝達比制御モータ１４の回転位置を、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する前の位置や直進位置に戻すようにしている。これにより、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪１１の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００８３】
さらに、第１レゾルバ３１の異常の有無を最大で第１所定値ｃ１回行うけれども、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する度に、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転位置を、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する前の状態に戻している（ステップＱ８）。これにより、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する度に転舵輪１１の向きが一方向に変化し続けることを防止できる。これにより、第１レゾルバ３１の異常の有無の判定中に転舵輪１１が最も転舵された状態になってこの異常の有無の判定ができなくなることを抑制できる。
【００８４】
また、第２異常判定モードにおいて、第２判定部５０は、伝達比制御モータ１４が操舵制御部３８によって所定の回転方向に第２目標角度δ２回転された場合において、基準トルクｋ・δ２とトルクセンサ３０の検出値Ｔ０’との差｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が第２基準値θ２を超えているときに、トルクセンサ３０に異常が生じていると判定する。
この場合、伝達比制御モータ１４の駆動により、入力軸１８にトルクが作用し、このトルクがトルクセンサ３０によって検出される。トルクセンサ３０に異常が生じていれば、伝達比制御モータ１４の駆動によって、入力軸１８がトルクを負荷されているにも拘わらず、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’がこのトルク変化に対応して変化しない。したがって、トルクセンサ３０の異常をより確実に検出できる。
【００８５】
トルクセンサ３０が操舵トルクを正確に検出することが、伝達比可変制御の上で重要である。したがって、このトルクセンサ３０に異常が生じているときには、そのことを確実に検出できるようにする必要がある。この構成では、トルクセンサ３０の異常を確実に検出できる。その結果、誤ったトルク検出結果によって伝達比可変制御が行われることを抑制できる。
【００８６】
また、操舵制御部３８は、第２判定部５０でトルクセンサ３０の異常の有無を判定した後、伝達比制御モータ１４を、所定の回転方向と反対の方向に第２目標角度δ２またはθｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２だけ回転させる。
本実施形態では、トルクセンサ３０の異常の有無の判定に際し、伝達比制御モータ１４を回転させるので、転舵輪１１も連動して動作してしまう。そこで、トルクセンサ３０の異常の有無が判定された後は、伝達比制御モータ１４の回転位置を、トルクセンサ３０の異常の有無を判定する前の位置等に戻すようにしている。これにより、トルクセンサ３０の異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪１１の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００８７】
また、操舵制御部３８は、第１レゾルバ３１およびトルクセンサ３０の少なくとも一方に異常が生じていると判定したとき、ロック機構２５を駆動させることにより伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転をロックし、且つ、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の駆動を停止させる。
これにより、伝達比制御モータ１４や反力補償モータ１５を正確に制御できないフェール状態において、ロック機構２５によって、伝達比を機械的に固定することができる。これにより、操舵部材２による転舵機構９の操作が可能な状態を維持できる。また、伝達比制御モータ１４の駆動を停止するので、伝達比制御モータ１４に駆動電流が流れ続けて故障することを防止できる。
【００８８】
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１レゾルバ３１の異常を検出したけれども、これに限定されない。第１異常判定モードにおいて、第２レゾルバ３２の異常を検出するようにしてもよい。この場合、所定のセンサが第２レゾルバ３２となり、所定のモータが反力補償モータ１５になる点以外は、上記実施形態と同様である。
【００８９】
また、第２異常判定モードにおいて、ステアリングロック装置２６を用いて第１軸１８の入力軸１８ａの回転を規制してもよい。また、第２異常判定モードにおいて、図１０に示すように、入力軸１８の第１軸１８ａに反力補償モータ１５を設け、この反力補償モータ１５の回転をロックさせることにより、入力軸１８ａの回転を規制してもよい。
さらに、伝達比制御モータ１４を制御できないときに、操舵補助モータ２１を伝達比可変モータとして用いてもよい。
【００９０】
また、第１センサ、第２センサおよび第３センサとしてレゾルバを用いる構成を例示したけれども、これに限定されない。第１〜第３センサとして、対応するモータ１４，１５，２１の回転位置を検出可能な他の一般のセンサを用いてもよい。
さらに、本実施形態では、ステアリングシャフト３の出力軸１９から転舵機構９に操舵補助力を負荷するコラムアシストタイプの操舵補助機構１２を説明したけれども、これに限定されない。例えば、ピニオン軸７やラック軸８から転舵機構９に操舵補助力を負荷する構成でもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、９…転舵機構、１３…伝達比可変機構、１４…伝達比制御モータ、１５…反力補償モータ、１８…入力軸、１９…出力軸、２５…ロック機構、３０…トルクセンサ、３１…第１レゾルバ（第１センサ）、３２…第２レゾルバ（第２センサ）、３７…制御部、４９…第１判定部、５０…第２判定部、θｒｅａｃｔ…第２レゾルバの検出値、θｖｇｒ…第１レゾルバの検出値、Δθｖｇｒ１…第１レゾルバの検出値の変化量（所定のセンサの検出値の変化量）、θ１…第１基準値、δ１…第１目標角度（第１戻し角度）、δ２…第２目標角度（第２戻し角度）、ｋ・δ２…基準トルク、Ｔ０’…トルクセンサの検出値、Ｔ２…第２基準値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材に連結される入力軸と、転舵機構に連結される出力軸との間に、入力軸と出力軸との間の回転伝達比を変更可能な伝達比可変機構を備える車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。伝達比可変機構は、遊星歯車機構や波動歯車機構等により構成されており、電動モータ（伝達比制御モータ）が遊星歯車機構のキャリアや波動歯車機構のウェーブジェネレータを回転させることにより、回転伝達比を変更できるようになっている。また、伝達比可変機構を備える車両用操舵装置には、レゾルバ等の種々の回転角センサを備えており、これらの回転角センサの検出結果を用いることで、適切な回転伝達比の制御を行うようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５９９９１号公報
【特許文献２】特開２００５−２１２６１６号公報
【特許文献３】特開２００６−１０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伝達比可変機構を備える車両用操舵装置では、伝達比可変機構の動作により、操舵部材に伝わる反力が変化するので、この反力の変化を補償するための反力補償モータが備えられることがある。この場合、伝達比制御モータのロータの位置を検出するレゾルバに加え、反力補償モータのロータの位置を検出するレゾルバが設けられる。
これらのレゾルバに異常が生じると、回転伝達比の制御や、反力補償を正しく行うことができなくなる。したがって、レゾルバに異常が生じているときには、回転伝達比を機械的に固定する等の対応が必要になる。このように、レゾルバの異常に対応した措置をとることができるように、レゾルバ等の回転角センサの異常を確実に検出できるようにする必要がある。
【０００５】
例えば、伝達比制御モータ用のレゾルバの異常を検出するための専用のセンサを出力軸等に設けることも考えられる。しかしながら、レゾルバの異常を検出するための専用のセンサをさらに設けることは、製造コストの点から好ましくない。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、センサの異常をより確実に検出することができ、且つ、製造コストの点からも好ましい車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵に応じて回転する入力軸（１８）と転舵機構（９）の動作に連動して回転する出力軸（１９）との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構（１３）と、前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータ（１４）と、前記伝達比制御モータの回転位置（θｖｇｒ）を検出する第１センサ（３１）と、前記伝達比可変機構の動作による前記操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償モータ（１５）と、前記反力補償モータの回転位置（θｒｅａｃｔ）を検出する第２センサ（３２）と、前記伝達比制御モータおよび前記反力補償モータを制御する制御部（３７）と、を備え、前記制御部は、前記第１センサまたは前記第２センサからなる所定のセンサの異常の有無を判定する第１判定部（４９）を含み、前記第１判定部は、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータが前記制御部によって所定の回転方向に第１目標角度（δ１）回転された場合において、前記所定のセンサの検出値の変化量（Δθｖｇｒ１）と前記第１目標角度との差が第１基準値（θ１）を超えているときに、前記所定のセンサに異常が生じていると判定することを特徴とする、車両用操舵装置（１）である（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、伝達比可変機構モータの駆動により、伝達比を変更することができる。また、反力補償モータの駆動により、操舵部材に作用する反力を補償できる。
また、所定のセンサに対応する伝達比制御モータまたは反力補償モータが制御部によって所定の回転方向に第１目標角度回転された場合を考える。この場合、所定のセンサに異常がなければ、所定のセンサの変化量は、第１目標角度と略同じ値となる。一方、所定のセンサのロータ等が、固定されているべき部材から外れていること等により、所定のセンサに異常があれば、所定のセンサの検出値の変化量は、第１目標角度と大きくずれることになる。したがって、前記所定のセンサの検出値の変化量と前記第１目標角度との差が第１基準値を超えているときには、所定のセンサに異常が生じていると判定することができる。これにより、所定のセンサの異常をより確実に検出することができる。また、所定のセンサの異常を検出するための専用のセンサを設ける構成ではないので、部品点数を少なくでき、製造コストの点からも好ましい。
【０００８】
例えば、上記所定のセンサが第１センサである場合、第１センサの異常を確実に検出できる。これにより、第１センサの異常に起因する伝達比の制御の異常を抑制できる。例えば、第１センサが、伝達比制御モータのモータロータと一体回転するセンサロータを含む場合、このセンサロータは、車両の悪路走行時の振動や経年劣化等によって、モータロータ等から抜け落ちるおそれがある。このとき、単に第１センサの出力が途切れたことで第１センサの異常を検出する構成であれば、センサロータが抜け落ちても、第１センサからの出力信号が発せられるので、第１センサの異常を検出できない。このような異常の下では、第１センサで伝達比制御モータの回転位置を検出することができない。その結果、第１センサで伝達比制御モータの回転位置を検出できないにも拘わらず、伝達比制御モータには、目標回転位置に到達するべく、制御電流が流れ続けることになり、伝達比制御モータに故障が生じる原因となる。
【０００９】
これに対して、本発明では、単に第１センサの検出値がしきい値を超えているか否かを判定するのではなく、制御部から伝達比制御モータへの指令値である第１目標角度と、第１センサの検出値の変化量との比較により、第１センサに異常が生じているか否かを判定できる。したがって、第１センサの異常をより確実に検出できる。このため、第１センサで伝達比制御モータの回転位置を高い信頼性で検出することができる。その結果、伝達比制御モータが目標回転位置に到達すると、第１センサがその旨を検出し、伝達比制御モータへの制御電流が止まるというフィードバック制御を確実に維持できる。よって、伝達比制御モータにいつまでも電流が流れ続けることはない。これにより、伝達比制御モータの故障を抑制でき、且つ、適切な伝達比制御を実現できる。
【００１０】
また、前記反力補償モータは前記入力軸に連結され、前記伝達比可変機構は、前記入力軸に連結される入力サンギヤと、この入力サンギヤと同軸に配置され前記出力軸に連結される出力サンギヤと、前記入力サンギヤおよび前記出力サンギヤの双方に噛み合う遊星ギヤと、この遊星ギヤを前記入力サンギヤの回りに公転可能且つ遊星ギヤの中心軸線回りに自転可能に支持するキャリアとを含み、前記伝達比制御モータのロータは、前記キャリアに一体回転可能に連結されてもよい。
【００１１】
この場合、反力補償モータの出力は、入力軸を介して操舵部材に伝わり、操舵部材の反力を補償する。また、伝達比制御モータの出力は、キャリアおよび遊星ギヤを介して出力軸に伝わり、伝達比が制御される。
また、本発明において、前記制御部は、前記第１判定部で前記所定のセンサの異常の有無を判定した後、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第１戻し角度（δ１，θｖｇｒ１＋Δｖｇｒ１）回転させる場合がある（請求項２）。
【００１２】
この場合、所定のセンサの異常の有無の判定に際し、対応する伝達比制御モータまたは反力補償モータを回転させるので、転舵輪も連動して動作してしまう。そこで、所定のセンサの異常の有無が判定された後は、上記対応する伝達比制御モータまたは反力補償モータの回転位置を、所定のセンサの異常の有無を判定する前の位置等に戻すようにしている。これにより、所定のセンサの異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００１３】
また、本発明において、前記操舵部材に作用するトルクを検出するトルクセンサ（３０）をさらに備え、前記制御部は、前記トルクセンサの異常の有無を判定する第２判定部（５０）を含み、前記第２判定部は、前記伝達比制御モータが前記制御部によって所定の回転方向に第２目標角度（δ２）回転された場合において、所定の基準トルク（ｋ・δ２）と前記トルクセンサの検出値（Ｔ０’）との差が第２基準値（Ｔ２）を超えているときに、前記トルクセンサに異常が生じていると判定する場合がある（請求項３）。
【００１４】
この場合、伝達比制御モータの駆動により、入力軸等にトルクが作用し、このトルクがトルクセンサによって検出される。トルクセンサに異常が生じていれば、伝達比制御モータの駆動によって、入力軸等がトルクを負荷されているにも拘わらず、トルクセンサの検出値がこのトルク変化に対応して変化しない。したがって、トルクセンサの異常をより確実に検出できる。
【００１５】
前記所定の基準トルクは、前記第２目標角度に所定の係数を乗じた値であってもよい。この場合、第２目標角度に直接関連する値を基準トルクとして用いることができる。
また、本発明において、前記制御部は、前記第２判定部で前記トルクセンサの異常の有無を判定した後、前記伝達比制御モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第２戻し角度（δ２，θｇｒ３＋Δθｖｇｒ２）回転させる場合がある（請求項４）。
【００１６】
この場合、トルクセンサの異常の有無の判定に際し、伝達比制御モータを回転させるので、転舵輪も連動して動作してしまう。そこで、トルクセンサの異常の有無が判定された後は、伝達比制御モータの回転位置を、トルクセンサの異常の有無を判定する前の位置等に戻すようにしている。これにより、トルクセンサの異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００１７】
また、本発明において、前記伝達比制御モータの回転をロック可能なロック機構（２５）をさらに備え、前記制御部は、前記センサに異常が生じていると判定したとき、前記ロック機構を駆動させることにより前記伝達比制御モータの回転をロックし、且つ、前記伝達比制御モータの駆動を停止させる場合がある（請求項５）。
この場合、伝達比制御モータや反力補償モータを正確に制御できないフェール状態において、ロック機構によって、伝達比をロック機構によって機械的に固定することができる。これにより、操舵部材による転舵機構の操作が可能な状態を維持できる。また、伝達比制御モータの駆動を停止するので、伝達比制御モータに駆動電流が流れ続けて故障することを防止できる。
【００１８】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図である。
【図３】（Ａ）は、ロック機構の主要部の断面図であり、ロック機構がキャリアをロックしていない状態を示しており、（Ｂ）は、ロック機構がキャリアをロックしている状態を示している。
【図４】異常判定モードを設定する制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】第１異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、異常判定モードを実行しているときの転舵輪の動作を説明するための模式図である。
【図７】第２異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図８】伝達比制御モータの回転角度と、入力軸に作用するトルクとの関係を説明するためのグラフである。
【図９】フェールモードにおける制御の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の別の実施形態の主要部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有し、自動車等の車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構９が構成されている。
【００２１】
ラック軸８は、車体に固定されるハウジング（図示せず）内に、複数の軸受（図示せず）を介して、軸方向Ｘ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の各端部には、それぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向Ｘ１の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。
【００２２】
また、車両用操舵装置１は、転舵機構９に操舵補助力を付与するための操舵補助機構１２と、操舵部材２の操舵角に対する転舵輪１１の転舵角の比（伝達比）を変更することのできる伝達比可変機構１３とを備えている。伝達比可変機構１３には、伝達比を変更することのできるブラシレスモータからなる所定のモータとしての伝達比制御モータ１４が設けられている。また、伝達比可変機構１３には、操舵部材２に操舵反力を付与することのできるブラシレスモータからなる反力補償モータ１５が設けられている。
【００２３】
ステアリングシャフト３は、操舵部材２と伝達比可変機構１３との間に配置され操舵部材２の操舵に応じて回転する入力軸１８と、伝達比可変機構１３と中間軸５との間に配置され転舵機構９の動作に連動して回転する出力軸１９とを含む。
入力軸１８は、操舵部材２に一体回転可能に連結される第１軸１８ａと、第１軸１８ａにトーションバー２０を介して連結される第２軸１８ｂとを含む。トーションバー２０を介した第１軸１８ａと第２軸１８ｂの相対回転量は小さく、実質的に第１軸１８ａと第２軸１８ｂとは一体回転していると考えることができる。
【００２４】
操舵補助機構１２は、ブラシレスモータからなる操舵補助モータ２１と、操舵補助モータ２１の出力回転を減速する減速機構２２と、を含む。減速機構２２は、例えば、ウォーム減速機構であり、操舵補助モータ２１のロータ２１ａに一体回転可能に連結されるウォーム軸２３と、出力軸１９に一体回転可能に連結されウォーム軸２３に噛み合うウォームホイール２４とを含む。
【００２５】
操舵補助モータ２１は、減速機構２２、出力軸１９および中間軸５を介して転舵機構９に動力伝達可能に連結されている。操舵補助モータ２１の出力は、減速機構２２を介して出力軸１９に伝達され、運転者の操舵を補助するようになっている。
車両用操舵装置１は、伝達比制御モータ１４の回転をロック可能なロック機構２５を備えている。
【００２６】
また、車両用操舵装置１は、複数のセンサとして、トルクセンサ３０、第１センサとしての第１レゾルバ３１、第２センサとしての第２レゾルバ３２、第３センサとしての第３レゾルバ３３、伝達比制御モータ１４の電流を検出する第１電流センサ３４、反力補償モータ１５の電流を検出する第２電流センサ３５および走行状態センサ３６を備えている。
トルクセンサ３０は、トーションバー２０に隣接して配置されており、トーションバー２０のねじれに伴う第１軸１８ａと第２軸１８ｂとの相対回転量を検出することで、操舵部材２に負荷される操舵トルクを検出する。
【００２７】
第１レゾルバ３１は、伝達比制御モータ１４の後述するロータ１４ａの回転位置を検出するレゾルバであり、所定のセンサとして、伝達比制御モータ１４に隣接して配置されている。伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒを用いるフィードバック制御により駆動制御される。
第２レゾルバ３２は、反力補償モータ１５の後述するロータ１５ａの回転位置を検出するレゾルバであり、反力補償モータ１５に隣接して配置されている。反力補償モータ１５は、第２レゾルバ３２の検出値θｒｅａｃｔを用いるフィードバック制御により駆動制御される。反力補償モータ１５は、伝達比可変機構１３の動作による操舵部材２の操舵反力（操舵反力の変化）を補償するためのモータである。
【００２８】
第３レゾルバ３３は、操舵補助モータ２１のロータ２１ａの回転位置を検出するレゾルバであり、操舵補助モータ２１に設けられている。操舵補助モータ２１は、第３レゾルバ３３の検出値θｅｐｓを用いるフィードバック制御により駆動制御される。
走行状態センサ３６は、車両の走行状態（車速、転舵角、車両のヨーレート等の、車両用操舵装置１の制御に関連する車両走行状態）を検出するセンサであり、複数のセンサによって構成されている。
【００２９】
車両用操舵装置１は、制御部３７を備えている。制御部３７は、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５、およびロック機構２５の動作を制御することにより操舵を制御する操舵制御部３８と、操舵補助モータ２１の動作を制御する操舵補助制御部３９とを含んでいる。
操舵制御部３８および操舵補助制御部３９は、それぞれ電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic ControlUnit)により構成され、例えば車載ネットワーク４０を介して互いに信号伝達可能に接続されている。
【００３０】
操舵制御部３８には、トルクセンサ３０、第１レゾルバ３１、第２レゾルバ３２、第３レゾルバ３３、第１電流センサ３４、第２電流センサ３５、および走行状態センサ３６がそれぞれ接続されており、各センサ３０〜３６からの検出信号が、操舵制御部３８に入力されるようになっている。
操舵制御部３８は、ドライバ４１を介して伝達比制御モータ１４に接続されており、ドライバ４２を介して反力補償モータ１５に接続されている。また、制御部３７の操舵制御部３８は、ロック機構２５と、ステアリングロック装置２６と、報知手段としての警告ランプ４４およびスピーカ４５とに接続されている。
【００３１】
操舵制御部３８は、所定のプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現される機能処理部として、伝達比制御部４６と、反力制御部４７と、モード設定部４８と、第１判定部４９と、第２判定部５０と、カウンタ５１と、を含んでいる。
伝達比制御部４６は、伝達比を制御するべく、伝達比制御モータ１４の駆動を制御するようになっている。反力制御部４７は、操舵部材２に負荷される反力を制御するべく、反力補償モータ１５の駆動を制御するようになっている。モード設定部４８は、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５および操舵補助モータ２１の駆動を制御する主モードと、第１レゾルバ３１およびトルクセンサ３０の異常を判定する異常判定モードと、フェールモードとを択一的に設定するようになっている。
【００３２】
車両用操舵装置１は、報知手段としての警告ランプ４４およびスピーカ４５を含んでいる。警告ランプ４４およびスピーカ４５は、操舵制御部３８に接続されており、フェールモードにおいて、警告ランプ４４が点灯するとともに、スピーカ４５が警告音を発するようになっている。これにより、フェール状態を運転者に報知可能となっている。操舵補助制御部３９は、ドライバ４３を介して操舵補助モータ２１に接続されている。
【００３３】
また、ステアリングロック装置２６は、入力軸１８の回転を規制するために設けられた、いわゆるキーロック装置であり、車両の駐車時に操舵部材２および入力軸１８の回転を規制することで、車両盗難を抑制する機能を有する。このステアリングロック装置２６は、例えば、ソレノイドであり、ハウジング２６ａと、ロッド２６ｂとを有している。ロッド２６ｂは、ハウジング２６ａから突出し、入力軸１８の第１軸１８ａに係合することができる。これにより、第１軸１８ａの回転を規制可能である。また、ロッド２６ｂは、ハウジング２６ａ内に退避しているときには、第１軸１８ａに係合せず、第１軸１８ａの回転を規制しない。ステアリングロック装置２６は、操舵制御部３８に接続されている。操舵制御部３８は、ロッド２６ｂと第１軸１８ａとの係合／非係合を制御する。
【００３４】
図２は伝達比可変機構１３の概略構成を示す一部断面図である。図２に示すように、入力軸１８の第２軸１８ｂおよび出力軸１９は、互いの先端を相対向させて同軸上に配置されている。
伝達比可変機構１３は、入力軸１８の第２軸１８ｂと出力軸１９との間の伝達比を変更可能とされている。伝達比可変機構１３は、全体として筒状をなすハウジング５３に収容されている。
【００３５】
伝達比可変機構１３は、入力軸１８の第２軸１８ｂと同軸に並んで一体回転可能な入力サンギヤ５４と、入力サンギヤ５４と同軸に配置され、出力軸１９と一体回転可能な出力サンギヤ５５と、各サンギヤ５４，５５の双方に噛み合う遊星ギヤ５６と、遊星ギヤ５６を遊星ギヤ５６の中心軸線Ｌ２回りに自転可能且つ各サンギヤ５４，５５の中心軸線Ｌ１回りに公転可能に支持するキャリア５７と、を含んでいる。
【００３６】
遊星ギヤ５６は、入力サンギヤ５４および出力サンギヤ５５を互いに関連付けるためのものであり、中心軸線Ｌ１回りに複数（本実施の形態において、２つ）配置されている。入力サンギヤ５４、出力サンギヤ５５および遊星ギヤ５６は、キャリア５７の回転がロックされているときに、入力サンギヤ５４と出力サンギヤ５５の回転伝達比が例えば１になるように設計されている。
【００３７】
キャリア５７は、筒状に形成されており、出力軸１９が挿通されている。キャリア５７は、各サンギヤ５４，５５の中心軸線Ｌ１の回りを回転可能である。キャリア５７は、第１軸受５８を介してハウジング５３に支持され、且つ各遊星ギヤ５６の支軸５６ａの一端を支持する第１部分５７ａと、支軸５６ａの他端を支持する第２部分５７ｂと、第２部分５７ｂから減速機構２２に向けて延び第２軸受５９を介してハウジング５３に支持される第３部分５７ｃと、を含んでいる。
【００３８】
キャリア５７の第２部分５７ｂを取り囲むようにして、伝達比制御モータ１４が配置されている。伝達比制御モータ１４は、第２部分５７ｂの外周に一体回転可能に連結されたロータ１４ａと、ロータ１４ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ１４ｂとを含んでいる。伝達比制御モータ１４の駆動によって、キャリア５７が中心軸線Ｌ１回りを回転するようになっている。
【００３９】
伝達比制御モータ１４に関連して、第１レゾルバ３１が配置されている。第１レゾルバ３１は、キャリア５７の第３部分５７ｃの外周に一体回転可能に連結されたロータ３１ａと、ロータ３１ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ３１ｂとを含んでいる。キャリア５７に伝達比制御モータ１４のロータ１４ａおよび第１レゾルバ３１のロータ３１ａの双方が連結されていることにより、第１レゾルバ３１は、キャリア５７の回転位置（回転角）および伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転位置を検出することが可能である。
【００４０】
伝達比制御モータ１４に対して入力軸１８側（図２の右側）には、反力補償モータ１５が配置されている。反力補償モータ１５は、入力軸１８の第２軸１８ｂの外周に連結されたロータ１５ａと、ロータ１５ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ１５ｂとを含んでいる。
反力補償モータ１５に隣接して、第２レゾルバ３２が配置されている。第２レゾルバ３２は、第２軸１８ｂの外周に連結されたロータ３２ａと、ロータ３２ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ３２ｂとを含んでいる。第２軸１８ｂに反力補償モータ１５のロータ１５ａおよび第２レゾルバ３２のロータ３２ａの双方が連結されていることにより、第２レゾルバ３２は、入力軸１８の回転位置（転舵角）および反力補償モータ１５のロータ１５ａの回転位置を検出することが可能である。
【００４１】
第３レゾルバ３３は、第１レゾルバ３１および第２レゾルバ３２と同様の構成を有している。より具体的には、第３レゾルバ３３は、図示していないけれども、ロータおよびステータを有している。このロータは、操舵補助モータ２１のロータ２１ａに一体回転可能に連結され、ステータは、操舵補助モータ２１のモータハウジングに固定されている。
ロック機構２５は、フェール時にキャリア５７の回転をロックすることにより、入力軸１８と出力軸１９との間の伝達比を所定値（本実施形態において、１）に固定するためのものである。
【００４２】
図３（Ａ）は、ロック機構２５の主要部の断面図であり、ロック機構２５がキャリア５７をロックしていない状態を示している。図２および図３（Ａ）を参照して、ロック機構２５は、キャリア５７の第３部分５７ｃに一体回転可能に連結されたリング部材６０と、このリング部材６０に係合可能なロッド６１ａを有するソレノイド６１とを含んでいる。
リング部材６０の外周には、複数の溝６０ａが周方向に等間隔に複数配置されている。ソレノイド６１は、ハウジング５３に取り付けられている。ソレノイド６１は、ロッド６１ａと、電磁石と、ロッド６１ａをリング部材６０に向けて付勢するばね（図示せず）とを含んでおり、操舵制御部３８（図１参照）によって駆動制御される。
【００４３】
図２および図３（Ｂ）を参照して、車両の電源オフ時には、ばねの付勢力によって、ロッド６１ａがリング部材６０の溝６０ａに嵌まるようになっている。フェール時も同様に、ロッド６１ａがリング部材６０の溝６０ａに嵌まるようになっている。一方、主モード時には、図３（Ａ）に示すように、ソレノイド６１の駆動により、ロッド６１ａがリング部材６０に係合しない位置に配置されるようになっている。これにより、ロッド６１ａがキャリア５７の回転を規制しないようになっている。
【００４４】
図２を参照して、主モード時、操舵部材２が操舵されると、この操舵部材２に連結された入力軸１８が回転する。これにより、伝達比可変機構１３の入力サンギヤ５４が回転する。
このとき、操舵制御部３８の伝達比制御部４６は、操舵制御部３８に接続された各センサ３０〜３６からの入力信号等に基づいて、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の目標駆動量を設定する。そして、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５のロータ１４ａ，１５ａの回転位置と目標回転位置との偏差がゼロになるように、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５を駆動する。
【００４５】
この操舵制御部３８の制御により、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが回転されない場合がある。この場合、入力サンギヤ５４の回転により、各遊星ギヤ５６、出力サンギヤ５５および出力軸１９が回転する。
このとき、入力軸１８から出力軸１９への回転伝達比は、前述の所定の伝達比（例えば、１）である。この結果、転舵輪１１は、操舵部材２の操作方向に、この操舵部材２の操舵角に前記回転比を乗じた角度相当分だけ転舵されることになり、操舵部材２から操舵用の転舵輪１１への伝達比は一定値となる。
【００４６】
一方、操舵制御部３８の伝達比制御部４６の制御により、伝達比制御モータ１４を駆動することでキャリア５７を回転させた場合、入力軸１８から出力軸１９への回転伝達は、前述した所定の伝達比からキャリア５７の回転分だけ増減された伝達比にてなされる。これにより、入力軸１８および出力軸１９間の伝達比、すなわち操舵部材２から転舵輪１１への伝達比を無段階に変更することができることになる。
【００４７】
また、伝達比制御モータ１４の駆動に伴う操舵部材２への反力を補償するために、反力制御部４７は、反力補償モータ１５を駆動する。これにより、伝達比制御モータ１４の駆動に伴う操舵部材２のトルク変動を打ち消すように、反力トルクが入力軸１８に伝達される。これにより、運転者の違和感が軽減される。
次に、車両用操舵装置１の主な制御の流れを説明する。
【００４８】
以下では、操舵制御部３８による、（１）異常判定モードを設定する制御の流れと、（２）異常判定モードでの制御の流れと、（３）フェールモードでの制御の流れと、を説明する。
なお、本実施形態では、所定のセンサとしての第１レゾルバ３１の異常判定に関連する制御の流れを説明する。
【００４９】
図４は、上記（１）の異常判定モードを設定する制御の流れを説明するためのフローチャートである。図４に示すように、車両のイグニッションキーがオンにされると（ステップＳ１）、モード設定部４８は、主モードを設定する（ステップＳ２）。これにより、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５を、車両の走行状態に応じて制御する前述の主モードが設定される。
【００５０】
次いで、操舵制御部３８は、走行状態センサ３６から、走行状態に関する信号を読み込む（ステップＳ３）。この場合の走行状態に関する信号として、例えば、車速、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）車のシフトレバーの位置信号、および車両のサイドブレーキの信号を例示することができる。
車速がゼロで、シフトレバーがパーキング位置にあり、且つ、サイドブレーキがかけられていること等により、車両の停止状態が継続していると判定されると（ステップＳ４でＹＥＳ）、操舵制御部３８のモード設定部４８は、異常判定モードを設定する（ステップＳ５）。
【００５１】
次いで、上記（２）の異常判定モードについて説明する。異常判定モードは、第１レゾルバ３１に異常が生じているか否かを判定するモードである。異常判定モードは、第１異常判定モードと第２異常判定モードとを含んでいる。
図５は、第１異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。図５に示すように、第１異常判定モードおいて、操舵制御部３８は、まず、所定のモータとしての伝達比制御モータ１４に対応する第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ１を読み込む（ステップＱ１）。このとき、図６（ａ）に示すように、車両１００の転舵輪１１は、例えば車両直進方向に沿っており、θｖｇｒ１＝ゼロである。
【００５２】
次いで、操舵制御部３８によって、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが、一方向（例えば、操舵部材２から見て時計回り）に第１目標角度δ１（ｄｅｇ）回転される（ステップＱ２）。第１目標角度δ１は、例えば、数（ｄｅｇ）〜１００（ｄｅｇ）程度である。このとき、伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１を用いないオープンループ制御によって、回転駆動される。これにより、図６（ｂ）に示すように、車両１００の転舵輪１１は、時計回りに、第１目標角度δ１に対応する角度δ１’回転される。すなわち、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが回転されると、この回転がキャリア５７や出力軸１９等を介してピニオン７ａに伝わり、ラック軸８が変位する。これにより、車両１００の転舵輪１１が時計回りに回転する。
【００５３】
伝達比制御モータ１４のロータ１４ａがオープンループ制御によって一方向に第１目標角度δ１（ｄｅｇ）回転された後、第１判定部４９は、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ２を読み込む（ステップＱ３）。その後、第１判定部４９は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが第１目標角度δ１回転される前後での第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１＝｜θｖｇｒ１−θｖｇｒ２｜を算出する（ステップＱ４）。
【００５４】
なお、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒからは、図６（ｃ）に示すように、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ１に対応する転舵輪１１の転舵角θｖｇｒ１’を推定できる。また、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ２に対応する転舵輪１１の転舵角θｖｇｒ２’を推定できる。さらに、Δθｖｇｒ１＝｜θｖｇｒ１−θｖｇｒ２｜に対応する転舵輪１１の転舵角の変位量Δθｖｇｒ１’を推定できる。
【００５５】
次いで、第１判定部４９によって、第１レゾルバ３１がフェール条件を満たしているか否かが判定される（ステップＱ５）。具体的には、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と、第１目標角度δ１との差｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１以下であるか否かが判定される。第１基準値θ１は、例えば、角度にして数十分である。
第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と、第１目標角度δ１との差｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１以下である場合（ステップＱ５でＹＥＳ）、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と実質的に等しいといえる。したがって、第１レゾルバ３１は正常であり、フェール条件を満たしていないと判定される。この場合、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔは加算されず、カウンタ値ｃｎｔ１が１加算される（ステップＱ６）。
【００５６】
一方、ステップＱ５で、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と、第１目標角度δ１との差｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１を超えている場合（ステップＱ５でＮＯ）、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と大きく異なっているといえる。例えば、第１レゾルバ３１のロータ３１ａがキャリア５７に対して外れて空転している場合に、このような事態が生じ得る。したがって、第１判定部４９は、第１レゾルバ３１に異常が生じており、フェール条件を満たしていると判定する。この場合、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔが１追加され（ステップＱ７）、その後、ｃｎｔ１が１加算される（ステップＱ６）。
【００５７】
次いで、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＱ２のときとは反対方向に、所定の第１戻し角度としての角度δ１だけ回転させる（ステップＱ８）。これにより、転舵輪１１は、図６（ｄ）に示すように、第１目標角度δ１に対応するδ１’だけ、反時計回りに回転され、第１異常判定モードが実行される直前の位置に戻る。
【００５８】
次いで、カウンタ値ｃｎｔ１が第１所定値ｃ１に達したか否かが第１判定部４９によって判定される（ステップＱ９）。なお、ステップＱ１〜Ｑ９は、例えば、１０（ｍｓｅｃ）周期で行われる。第１所定値ｃ１は、例えば、１０である。カウンタ値ｃｎｔ１が第１所定値ｃ１未満である場合（ステップＱ９でＮＯ）、ステップＱ１に戻る。
一方、ステップＱ１〜Ｑ９が繰り返され、カウンタ値ｃｎｔ１が第１所定値ｃ１に達した場合、（ステップＱ９でＹＥＳ）、操舵制御部３８は、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロであるか否かを判定する（ステップＱ１０）。ステップＱ５でフェール条件が満たされるとの判定が一度でもされており、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロでない場合（ステップＱ１０でＮＯ）、モード設定部４８によって、フェールモードが設定される（ステップＱ１１）。
【００５９】
一方、ステップＱ５では、フェール条件が満たされるとの判定が一度もされておらず、第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロである場合（ステップＱ１０でＹＥＳ）、ステップＱ１２に進む。ステップＱ１２では、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＱ２のときとは反対方向に（θｖｇｒ１＋Δθｖｇｒ１）（ｄｅｇ）回転させる。
【００６０】
ここで、ステップＱ１２を設ける意義について説明する。第１異常判定モードでは、第１レゾルバ３１の回転角センサを用いるフィードバック制御を行っていない。このため、伝達比可変機構１３の駆動により微小なバックラッシがラック軸８に発生している可能性がある。ステップＱ１２においては、ステップＱ５の｜Δθｖｇｒ１−δ１｜が第１基準値θ１以下であり、第１レゾルバ３１が正常であることが分かっている。そこで、第１レゾルバ３１を用いて伝達比制御モータ１４をフィードバック制御する。これにより、ステップＱ１〜Ｑ９を経ることで発生していると予想される微小なバックラッシをΔθｖｇｒ１（＝｜θｖｇｒ１−θｖｇｒ２｜）として算出する。そして、このΔθｖｇｒ１を用いて転舵輪１１を、第１異常判定モード実行前の位置に戻す。これが、ステップＱ１２の目的である。
【００６１】
なお、ステップＱ１２は、第１レゾルバ３１が正常であるときに実行されるので、省略されてもよい。一方で、第１異常判定モード実行後のθｖｇｒ１がより高い信頼性を要求されるときには、ステップＱ１２を積極的に用いてもよい。目標角度δ１ではなく、実際の検出値（θｖｇｒ１＋Δθｖｇｒ１）を用いている点に意味がある。
ステップＱ１２の後、操舵制御部３８は、カウンタ値ｃｎｔ１および第１フェールカウンタ値ｎｏ１_ｆａｉｌ_ｃｎｔをそれぞれゼロにクリアし（ステップＱ１３）、モード設定部４８によって、第２異常判定モードを設定する（ステップＱ１４）。
【００６２】
図７は、第２異常判定モードの制御の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すように、第２異常判定モードおいて、操舵制御部３８は、まず、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ３を読み込む（ステップＲ１）。
次いで、操舵制御部３８は、ロック機構２５のソレノイド６１を制御することで、ロッド６１ａを、リング部材６０の溝６０ａに刺す（ステップＲ２）。これにより、リング部材６０の回転が規制される。
【００６３】
次いで、操舵制御部３８によって、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが、一方向（例えば、操舵部材２から見て時計回り）に第２目標角度δ２（ｄｅｇ）回転される（ステップＲ３）。第２目標角度δ２は、数（ｄｅｇ）、例えば５（ｄｅｇ）程度である。
このとき、伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１を用いたフィードバック制御によって、回転駆動される。
【００６４】
伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが一方向に第２目標角度δ２（ｄｅｇ）回転された後、第２判定部５０は、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’を読み込む（ステップＲ４）。
次いで、第２判定部５０によって、トルクセンサ３０がフェール条件を満たしているか否かが判定される（ステップＲ５）。具体的には、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが第２目標角度δ２回転された後のトルクセンサ３０の検出値Ｔ０’と、第２目標角度δ２に所定の係数ｋを乗じた値（基準トルク）ｋ・δ２との差｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が、第２基準値Ｔ２以下であるか否かが判定される。第２基準値Ｔ２は、例えば、１（Ｎ・ｍ）である。係数ｋは、伝達比可変機構１３の各ギヤ５４，５５，５６の歯数や入力軸１８のねじれ剛性等に応じて適宜設定される。上記のように、第２基準値Ｔ２は、１（Ｎ・ｍ）程度の小さい値である。したがって、操舵部材２や入力軸１８の第２軸１８ｂは、第２軸１８ｂが軸受等から受ける摩擦抵抗によって、実質的に回転規制されている。このとき、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転角度θと、入力軸１８に作用するトルクＴとは、例えば、図８に示すグラフに沿ったものとなる。
【００６５】
図７に示すように、｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が第２基準値Ｔ２以下である場合（ステップＲ５でＹＥＳ）、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’は、ロータ１４ａを第２目標角度δ２回転させたときに入力軸１８に生じるトルクと実質的に等しいといえる。したがって、トルクセンサ３０は正常であり、フェール条件を満たしていないと判定される。この場合、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔは追加されず、カウンタ値ｃｎｔ２が１追加される（ステップＲ６）。
【００６６】
一方、ステップＲ５で、入力軸１８の実際のトルクｋ・δ２と、トルクセンサ３０での検出値Ｔ０’との差｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が第２基準値θ２を超えている場合（ステップＲ５でＮＯ）、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’は、入力軸１８の実際のトルクと大きく異なっているといえる。例えば、トルクセンサ３０のうち、入力軸１８に結合されているはずの部材（検出リング等）が入力軸１８に対して空転している場合に、このような事態が生じ得る。したがって、第２判定部５０は、トルクセンサ３０に異常が生じており、フェール条件を満たしていると判定する。この場合、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔが１追加され（ステップＲ７）、その後ステップＲ６に進む。
【００６７】
ステップＲ６でカウンタ値ｃｎｔ２が１追加された後、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＲ３のときとは反対方向に、所定の第２戻し角度としてのδ２だけ回転させる（ステップＲ８）。
これにより、車両１００の転舵輪１１は、ステップＲ３で転舵される前の位置に戻される。
【００６８】
次いで、カウンタ値ｃｎｔ２が第２所定値ｃ２に達したか否かが第２判定部５０によって判定される（ステップＲ９）。第２所定値ｃ２は、例えば、１０である。カウンタ値ｃｎｔ２が第２所定値ｃ２未満である場合（ステップＲ９でＮＯ）、ステップＲ３に戻る。一方、ステップＲ３〜Ｒ９が繰り返され、カウンタ値ｃｎｔ２が第２所定値ｃ２に達した場合、（ステップＲ９でＹＥＳ）、操舵制御部３８は、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロであるか否かを判定する（ステップＲ１０）。ステップＲ５でフェール条件が満たされるとの判定が一度でもされており、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロでない場合（ステップＱ１０でＮＯ）、モード設定部４８によって、フェールモードが設定される（ステップＲ１１）。
【００６９】
一方、ステップＲ５では、フェール条件が満たされるとの判定が一度もされておらず、第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔがゼロである場合（ステップＲ１０でＹＥＳ）、ステップＲ１２に進む。ステップＲ１２では、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、ステップＲ３のときとは反対方向に（θｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２）（ｄｅｇ）回転させる。
【００７０】
ここで、ステップＲ１２を設ける意義について説明する。第２異常判定モードでは、第１レゾルバ３１を用いている。一方で、リング部材６０の回転がロックされることで、伝達比可変機構１３を介して入力軸１８と出力軸１９とが動力伝達可能に連結されている。このため、トーションバー２０や各軸１８，１９を支持する軸受等の影響により、ステップＲ１〜Ｒ１０の終了後に、微小なバックラッシがラック軸１８に発生している可能性がある。そこで、伝達比制御モータ１４をフィードバック制御し、Ｒ１〜Ｒ１０を経た直後の第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒ４（図６（ｅ）参照）を読み込む。そして、ステップＲ１〜Ｒ１０を経ることで発生していると予想される微小なバックラッシを、Δθｖｇｒ２（＝｜θｖｇｒ３−θｖｇｒ４｜）とみなして算出する。そして、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａをステップＲ３のときとは反対方向にθｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２回転することで、転舵輪１１を、第２異常判定モードを実行する前の位置（θｖｇｒ３に対応する位置）に戻す。これが、ステップＲ１２を設ける意義である。
【００７１】
なお、ステップＲ１２は、トルクセンサ３０が正常である状態、換言すれば、バックラッシ等が許容範囲内に入っている状態でのステップであるので、省略されてもよい。一方で、第２異常判定モード実行後のθｖｇｒ３がより高い信頼性を要求されるときには、ステップＱ１２を積極的に用いてもよい。目標角度δ２ではなく、実際の検出角（θｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２）を用いている点に意味がある。
【００７２】
第１異常判定モードでのθｖｇｒ１を用いてΔθｖｇｒ２を求めれば、第２異常判定モード終了後の転舵輪１１の転舵角における信頼性をより高く確保できる。
ステップＲ１２の後、操舵制御部３８は、カウンタ値ｃｎｔ２および第２フェールカウンタ値ｎｏ２_ｆａｉｌ_ｃｎｔをそれぞれゼロにクリアする（ステップＲ１３）。次いで、ソレノイド６１のロッド６１ａによるリング部材６０のロックを解除し（ステップＲ１４）、モード設定部４８によって、主モードが設定される（ステップＲ１５）。
なお、ステップＲ３〜Ｒ９は、例えば、１０（ｍｓｅｃ）周期で行われる。
【００７３】
図９は、フェールモードにおける制御の流れを説明するためのフローチャートである。図９に示すように、フェールモードでは、まず、キャリア５７の回転がロックされる（ステップＴ１）。具体的には、ロック機構２５のソレノイド６１がオフにされる。これにより、ソレノイド６１のロッド６１ａがばねの付勢力によってリング部材６０の溝６０ａに入り、キャリア５７および伝達比制御モータ１４のロータ１４ａがロック（回転規制）される。したがって、操舵部材２の回転は、入力軸１８、入力サンギヤ５４に伝わり、さらに、自転可能且つ公転不能にされた各遊星ギヤ５６を介して出力サンギヤ５５に伝わる。この出力サンギヤ５５の回転は、出力軸１９等を介して転舵機構９に伝達され、その結果、転舵輪１０が操向される。
【００７４】
フェール発生に伴う操舵制御及び反力制御の停止時における緊急の操舵を、操舵部材２から転舵機構９への機械的な動力伝達によるマニュアル操舵によって行わせることができる。
次いで、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５への電力の供給が停止される（ステップＴ２）。
【００７５】
このように、伝達比制御モータ１４に加えて反力補償モータ１５への電流の供給を停止している。第１レゾルバ３１等を用いた伝達比制御モータ１４のフィードバック制御が不可であることにより、反力補償モータ１５による反力制御を適切に行えない状態において、反力補償モータ１５が駆動されることを防止している。
次いで、警告ランプ４４が点灯されるとともに、スピーカ４５から警告音が発せられることで、フェールモードに移行したことが運転者に報知される（ステップＴ３）。これにより、車両を整備工場に入庫させることを運転者に促すことができる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、主モードにおいて、伝達比制御モータ１４の駆動により、伝達比を変更することができる。また、反力補償モータ１５の駆動により、伝達比可変機構１３の駆動によって生じる操舵部材２への反力の変動を補償できる。さらに、操舵補助モータ２１の駆動により、運転者による操舵部材２の操舵をアシストすることができる。これにより、車両の走行状態に応じて適切な伝達比を実現しつつ、運転者に違和感の無い操舵フィーリングを与えることができ、且つ、運転者が少ない力で容易に操舵部材２を操作することができる。
【００７７】
また、第１異常判定モード時、伝達比制御モータ１４が操舵制御部３８によって所定の回転方向に第１目標角度δ１回転される。第１レゾルバ３１に異常がなければ、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と略同じ値となる。一方、第１レゾルバ３１のロータ３１ａ等が、キャリア５７から外れていること等により、第１レゾルバ３１に異常があれば、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１は、第１目標角度δ１と大きくずれることになる。したがって、第１レゾルバ３１の検出値の変化量Δθｖｇｒ１と第１目標角度δ１との差が第１基準値θ１を超えているときには、第１レゾルバ３１に異常が生じていると判定することができる。
【００７８】
これにより、第１レゾルバ３１の異常をより確実に検出することができる。また、第１レゾルバ３１の異常を検出するための専用のセンサを設ける構成ではないので、部品点数を少なくでき、製造コストの点からも好ましい。
上記のように、第１レゾルバ３１の異常をより確実に検出できるようにされているので、第１レゾルバ３１の異常に起因する伝達比の制御の異常を抑制できる。第１レゾルバ３１のロータ３１ａは、車両の悪路走行時の振動や経年劣化等によって、キャリア５７から抜け落ちるおそれがある。このとき、単に第１レゾルバ３１の出力が途切れた（ゼロになった）ことで第１レゾルバ３１の異常を検出する構成であれば、ロータ３１ａが抜け落ちても、第１レゾルバ３１からは出力信号が発せられるので、第１レゾルバ３１の異常を検出できない。
【００７９】
しかしながら、このような異常の下では、第１レゾルバ３１で伝達比制御モータ１４の回転位置を検出することができない。その結果、第１レゾルバ３１で伝達比制御モータ１４の回転位置を検出できないにも拘わらず、伝達比制御モータ１４には、目標回転位置に到達するべく、制御電流が流れ続けることになり、伝達比制御モータ１４に故障が生じる原因となる。
【００８０】
これに対して、本実施形態では、単に第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒがしきい値を超えているか否かを判定するのではなく、操舵制御部３８から伝達比制御モータ１４への指令値である第１目標角度δ１と、第１レゾルバ３１の検出値θｖｇｒの変化量Δθｖｇｒ１との比較により、第１レゾルバ３１に異常が生じているか否かを判定できる。したがって、第１レゾルバ３１の異常をより確実に検出できる。このため、第１レゾルバ３１で伝達比制御モータ１４の回転位置を高い信頼性で検出することができる。その結果、伝達比制御モータ１４が目標回転位置に到達すると、第１レゾルバ３１がその旨を検出し、伝達比制御モータ１４への制御電流が止まるというフィードバック制御を確実に維持できる。
【００８１】
よって、伝達比制御モータ１４にいつまでも電流が流れ続けることはない。これにより、伝達比制御モータ１４の故障を抑制でき、且つ、適切な伝達比制御を実現できる。
また、操舵制御部３８は、第１判定部４９で第１レゾルバ３１の異常の有無を判定した後、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａを、所定の回転方向と反対の方向に第１目標角度δ１またはθｖｇｒ１＋Δθｖｇｒ１だけ回転させる。
【００８２】
本実施形態では、第１レゾルバ３１の異常の有無の判定に際し、伝達比制御モータ１４を回転させるので、転舵輪１１も連動して動作してしまう。そこで、第１レゾルバ３１の異常の有無が判定された後は、伝達比制御モータ１４の回転位置を、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する前の位置や直進位置に戻すようにしている。これにより、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪１１の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００８３】
さらに、第１レゾルバ３１の異常の有無を最大で第１所定値ｃ１回行うけれども、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する度に、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転位置を、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する前の状態に戻している（ステップＱ８）。これにより、第１レゾルバ３１の異常の有無を判定する度に転舵輪１１の向きが一方向に変化し続けることを防止できる。これにより、第１レゾルバ３１の異常の有無の判定中に転舵輪１１が最も転舵された状態になってこの異常の有無の判定ができなくなることを抑制できる。
【００８４】
また、第２異常判定モードにおいて、第２判定部５０は、伝達比制御モータ１４が操舵制御部３８によって所定の回転方向に第２目標角度δ２回転された場合において、基準トルクｋ・δ２とトルクセンサ３０の検出値Ｔ０’との差｜ｋ・δ２−Ｔ０’｜が第２基準値θ２を超えているときに、トルクセンサ３０に異常が生じていると判定する。
この場合、伝達比制御モータ１４の駆動により、入力軸１８にトルクが作用し、このトルクがトルクセンサ３０によって検出される。トルクセンサ３０に異常が生じていれば、伝達比制御モータ１４の駆動によって、入力軸１８がトルクを負荷されているにも拘わらず、トルクセンサ３０の検出値Ｔ０’がこのトルク変化に対応して変化しない。したがって、トルクセンサ３０の異常をより確実に検出できる。
【００８５】
トルクセンサ３０が操舵トルクを正確に検出することが、伝達比可変制御の上で重要である。したがって、このトルクセンサ３０に異常が生じているときには、そのことを確実に検出できるようにする必要がある。この構成では、トルクセンサ３０の異常を確実に検出できる。その結果、誤ったトルク検出結果によって伝達比可変制御が行われることを抑制できる。
【００８６】
また、操舵制御部３８は、第２判定部５０でトルクセンサ３０の異常の有無を判定した後、伝達比制御モータ１４を、所定の回転方向と反対の方向に第２目標角度δ２またはθｖｇｒ３＋Δθｖｇｒ２だけ回転させる。
本実施形態では、トルクセンサ３０の異常の有無の判定に際し、伝達比制御モータ１４を回転させるので、転舵輪１１も連動して動作してしまう。そこで、トルクセンサ３０の異常の有無が判定された後は、伝達比制御モータ１４の回転位置を、トルクセンサ３０の異常の有無を判定する前の位置等に戻すようにしている。これにより、トルクセンサ３０の異常の有無を判定すると、直接関係のない転舵輪１１の位置が変わってしまうという違和感を運転者に与えることを抑制できる。
【００８７】
また、操舵制御部３８は、第１レゾルバ３１およびトルクセンサ３０の少なくとも一方に異常が生じていると判定したとき、ロック機構２５を駆動させることにより伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転をロックし、且つ、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の駆動を停止させる。
これにより、伝達比制御モータ１４や反力補償モータ１５を正確に制御できないフェール状態において、ロック機構２５によって、伝達比を機械的に固定することができる。これにより、操舵部材２による転舵機構９の操作が可能な状態を維持できる。また、伝達比制御モータ１４の駆動を停止するので、伝達比制御モータ１４に駆動電流が流れ続けて故障することを防止できる。
【００８８】
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１レゾルバ３１の異常を検出したけれども、これに限定されない。第１異常判定モードにおいて、第２レゾルバ３２の異常を検出するようにしてもよい。この場合、所定のセンサが第２レゾルバ３２となり、所定のモータが反力補償モータ１５になる点以外は、上記実施形態と同様である。
【００８９】
また、第２異常判定モードにおいて、ステアリングロック装置２６を用いて第１軸１８の入力軸１８ａの回転を規制してもよい。また、第２異常判定モードにおいて、図１０に示すように、入力軸１８の第１軸１８ａに反力補償モータ１５を設け、この反力補償モータ１５の回転をロックさせることにより、入力軸１８ａの回転を規制してもよい。
さらに、伝達比制御モータ１４を制御できないときに、操舵補助モータ２１を伝達比可変モータとして用いてもよい。
【００９０】
また、第１センサ、第２センサおよび第３センサとしてレゾルバを用いる構成を例示したけれども、これに限定されない。第１〜第３センサとして、対応するモータ１４，１５，２１の回転位置を検出可能な他の一般のセンサを用いてもよい。
さらに、本実施形態では、ステアリングシャフト３の出力軸１９から転舵機構９に操舵補助力を負荷するコラムアシストタイプの操舵補助機構１２を説明したけれども、これに限定されない。例えば、ピニオン軸７やラック軸８から転舵機構９に操舵補助力を負荷する構成でもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、９…転舵機構、１３…伝達比可変機構、１４…伝達比制御モータ、１５…反力補償モータ、１８…入力軸、１９…出力軸、２５…ロック機構、３０…トルクセンサ、３１…第１レゾルバ（第１センサ）、３２…第２レゾルバ（第２センサ）、３７…制御部、４９…第１判定部、５０…第２判定部、θｒｅａｃｔ…第２レゾルバの検出値、θｖｇｒ…第１レゾルバの検出値、Δθｖｇｒ１…第１レゾルバの検出値の変化量（所定のセンサの検出値の変化量）、θ１…第１基準値、δ１…第１目標角度（第１戻し角度）、δ２…第２目標角度（第２戻し角度）、ｋ・δ２…基準トルク、Ｔ０’…トルクセンサの検出値、Ｔ２…第２基準値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータと、
前記伝達比制御モータの回転位置を検出する第１センサと、
前記伝達比可変機構の動作による前記操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償モータと、
前記反力補償モータの回転位置を検出する第２センサと、
前記伝達比制御モータおよび前記反力補償モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１センサまたは前記第２センサからなる所定のセンサの異常の有無を判定する第１判定部を含み、
前記第１判定部は、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータが前記制御部によって所定の回転方向に第１目標角度回転された場合において、前記所定のセンサの検出値の変化量と前記第１目標角度との差が第１基準値を超えているときに、前記所定のセンサに異常が生じていると判定す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、前記制御部は、前記第１判定部で前記所定のセンサの異常の有無を判定した後、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第１戻し角度回転させることを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記操舵部材に作用するトルクを検出するトルクセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記トルクセンサの異常の有無を判定する第２判定部を含み、
前記第２判定部は、前記伝達比制御モータが前記制御部によって所定の回転方向に第２目標角度回転された場合において、所定の基準トルクと前記トルクセンサの検出値との差が第２基準値を超えているときに、前記トルクセンサに異常が生じていると判定することを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、前記制御部は、前記第２判定部で前記トルクセンサの異常の有無を判定した後、前記伝達比制御モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第２戻し角度回転させることを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項において、前記伝達比制御モータの回転をロック可能なロック機構をさらに備え、
前記制御部は、前記センサに異常が生じていると判定したとき、前記ロック機構を駆動させることにより前記伝達比制御モータの回転をロックし、且つ、前記伝達比制御モータの駆動を停止させることを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項１】
操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータと、
前記伝達比制御モータの回転位置を検出する第１センサと、
前記伝達比可変機構の動作による前記操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償モータと、
前記反力補償モータの回転位置を検出する第２センサと、
前記伝達比制御モータおよび前記反力補償モータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１センサまたは前記第２センサからなる所定のセンサの異常の有無を判定する第１判定部を含み、
前記第１判定部は、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータが前記制御部によって所定の回転方向に第１目標角度回転された場合において、前記所定のセンサの検出値の変化量と前記第１目標角度との差が第１基準値を超えているときに、前記所定のセンサに異常が生じていると判定す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、前記制御部は、前記第１判定部で前記所定のセンサの異常の有無を判定した後、前記所定のセンサに対応する前記伝達比制御モータまたは前記反力補償モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第１戻し角度回転させることを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記操舵部材に作用するトルクを検出するトルクセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記トルクセンサの異常の有無を判定する第２判定部を含み、
前記第２判定部は、前記伝達比制御モータが前記制御部によって所定の回転方向に第２目標角度回転された場合において、所定の基準トルクと前記トルクセンサの検出値との差が第２基準値を超えているときに、前記トルクセンサに異常が生じていると判定することを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、前記制御部は、前記第２判定部で前記トルクセンサの異常の有無を判定した後、前記伝達比制御モータを、前記所定の回転方向と反対の方向に所定の第２戻し角度回転させることを特徴とする、車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項において、前記伝達比制御モータの回転をロック可能なロック機構をさらに備え、
前記制御部は、前記センサに異常が生じていると判定したとき、前記ロック機構を駆動させることにより前記伝達比制御モータの回転をロックし、且つ、前記伝達比制御モータの駆動を停止させることを特徴とする、車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−６４３０（Ｐ２０１２−６４３０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４１９０９（Ｐ２０１０−１４１９０９）
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２２日（２０１０．６．２２）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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