JP2008037398A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副操舵角重畳機構が重畳する副操舵角を検出する副操舵角検出手段の故障を、単独で早期に検出することにより、運転者の意図しない方向への操向車輪の転舵を抑制した車両用操舵装置を得る。
【解決手段】ハンドル１と副操舵角重畳機構２とに応じて操向車輪５ａ、５ｂを転舵する操舵機構３と、ハンドル角θ_Ｈに応じた目標副操舵角θ_ＭＲＥＦを算出する手段８と、回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθに基づく回転角θに応じて正確な副操舵角θ_Ｍを検出する手段６と、副操舵角θ_Ｍと目標副操舵角θ_ＭＲＥＦとが一致するように副操舵角重畳機構２を制御する駆動手段９と、副操舵角検出手段６の故障を検出する副操舵角検出異常監視手段１１とを備え、副操舵角検出手段６は、回転角θから多回転数ｎを計数する手段６０３を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、運転者により操舵されるハンドル角に対し、副操舵角重畳機構により電気的に制御可能な副操舵角を機械的に加算して、操向車輪を転舵する操舵機構を備えた車両用操舵装置に関し、特に、運転者のハンドル操作を補正するための転舵（介入操舵）を行うとともに、運転者により操舵されるハンドル角と操向車輪の転舵角との間の伝達特性を変化させるための新規な技術改良に関するものである。

従来より、ハンドルと操向車輪との間に副操舵角重畳機構および操舵機構を介在させ、運転者によるハンドル操舵と副操舵角重畳機構内の電動モータによる副操舵とを機械的に加算（重畳）して、操向車輪を転舵する車両用操舵装置はよく知られており、副操舵角重畳機構としては、遊星歯車機構、差動歯車機構またはハーモニックドライブなどが用いられている。

また、この種の車両用操舵装置においては、運転者によるハンドルの操舵角（ハンドル角）に対する操向車輪の転舵角の伝達特性を、車両の走行状態に応じて変化させる技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された車両用操舵装置では、車速やハンドル操舵速度などの車両の走行状態に基づいて、ハンドル角（運転者によるハンドルの操舵角）θｈに対する操向車輪の転舵角への伝達特性が決定され、ハンドル角θｈと伝達特性とに基づいて目標転舵角θｐｒｅｆが決定される。
また、目標転舵角θｐｒｅｆと、副操舵角重畳機構の機械的構成から決定される特性とを用いて、目標副操舵角θｓｒｅｆが決定される。

たとえば、副操舵角重畳機構が目標転舵角θｐｒｅｆに基づいて駆動制御される場合には、車両の転舵角θｐを検出するセンサが用いられ、以下の式（１）が成立するように、副操舵角重畳機構の副操舵角θｓが駆動制御される。

θｐｒｅｆ−θｐ＝０ ・・・（１）

また、副操舵角重畳機構が目標副操舵角θｓｒｅｆに基づいて駆動制御される場合には、副操舵角θｓを検出するセンサが用いられ、以下の式（２）が成立するように、副操舵角重畳機構の副操舵角θｓが駆動制御される。

θｓｒｅｆ−θｓ＝０ ・・・（２）

車両の転舵角θｐまたは副操舵角θｓを検出するセンサとしては、特許文献１に示されるように、たとえばロータリーエンコーダなどが用いられる。
ロータリーエンコーダは、「０」、「１」の組み合わせからなる２相のパルス信号を出力するので、これらのパルス信号を計数することにより各角度を取得することができる。

ただし、２相のパルス信号のいずれか一方の信号線の断線や、ロータリーエンコーダの故障などにより、パルス信号が得られなくなった場合には、転舵角θｐが実際には変化しているにもかかわらず、パルス信号の正常な計数が不可能になるので、転舵角θｐまたは副操舵角θｓの検出値は変化しなくなる。

このように、故障によって変化しなくなった転舵角θｐまたは副操舵角θｓを用いた場合、式（１）または式（２）に基づく副操舵角重畳機構の駆動制御を行うと、式（１）または式（２）を成立させることはできなくなる。
したがって、副操舵角重畳機構により重畳される副操舵角θｓの制御に異常をきたし、結果として、運転者の意図しない方向に操向車輪が転舵してしまう可能性がある。

そこで、上記特許文献１においては、信号線の断線やロータリーエンコーダの故障を検出するために、ハンドル角θｈおよび副操舵角θｓから、以下の式（３）のように転舵角θｐを算出している。

θｐ＝θｈ＋θｓ ・・・（３）

そして、式（３）から求めた転舵角θｐと、左右の車輪速度差に基づいて推定した推定転舵角とを比較することにより、角度検出手段の故障を判定している。
しかし、この判定方法では、運転者の意図しない方向への転舵が進んだ状態にならなければ、故障を検出することができない。

上記問題を解決するためには、ロータリーエンコーダの故障を単独で早期に検出する必要があるが、上述したように、ロータリーエンコーダは、２相の「０」、「１」信号の全ての組み合わせが存在するので、２相の信号の相関関係から故障を検出することはできない。

特許第３５１８５９０号公報

従来の車両用操舵装置では、以上のように、特許文献１においては、信号線の断線やロータリーエンコーダの故障を検出するために、ハンドル角θｈおよび副操舵角θｓから式（３）のようの転舵角θｐを算出し、左右の車輪速度差に基づいて推定した推定転舵角と比較しているので、運転者の意図しない方向への転舵が進んだ状態にならなければ、故障を検出することができないという課題があった。
また、ロータリーエンコーダの故障を単独で早期に検出しようとしても、ロータリーエンコーダの検出信号は、２相の「０」、「１」信号の全ての組み合わせを含むので、２相信号の相関関係から故障を検出することはできないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、副操舵角重畳機構の駆動制御に用いる回転角センサが故障したとしても、回転角センサの故障を早期に検出し、運転者の意図しない方向への操向車輪の転舵を抑制した車両用操舵装置を得ることを目的とする。

この発明による車両用操舵装置は、車両の運転者により操作されるハンドルと、電気的に制御自在な回転部材を含む副操舵角重畳機構とに応じて、車両の操向車輪を転舵するための操舵機構を有する車両用操舵装置において、運転者によるハンドルの操舵角をハンドル角として検出するハンドル角検出手段と、副操舵角重畳機構により重畳される副操舵角を検出する副操舵角検出手段と、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、ハンドル角と操向車輪の転舵角との間の伝達特性を車両の走行状態に応じて設定する伝達特性設定手段と、副操舵角重畳機構により重畳すべき目標副操舵角を伝達特性に応じて算出する目標副操舵角算出手段と、副操舵角検出手段により検出される副操舵角が目標副操舵角と一致するように副操舵角重畳舵機構を駆動する駆動手段と、副操舵角検出手段の異常の有無を検出する副操舵角検出異常監視手段とを備え、副操舵角検出手段は、回転部材の回転角θに応じたｓｉｎθおよびｃｏｓθを検出信号として出力する回転角センサと、検出信号に基づいて回転部材の回転角θを算出する回転角算出手段と、回転角θに基づいて回転部材の多回転数を計数する多回転計数手段と、回転角θおよび多回転数に基づいて副操舵角を算出する副操舵角算出手段とを含み、副操舵角検出異常監視手段は、検出信号を監視することにより副操舵角検出手段の異常の有無を検出するものである。

この発明によれば、副操舵角重畳機構により重畳される副操舵角を検出する副操舵角検出手段と、副操舵角検出手段の異常を検出する副操舵角検出異常監視手段とを備え、副操舵角検出手段は、副操舵角重畳機構を構成する回転部材の回転角θに応じたｓｉｎθおよびｃｏｓθからなる検出信号を出力する回転角センサと、回転角センサの検出信号に基づき回転部材の回転角θを算出する回転角算出手段と、回転部材の多回転数を計数する多回転計数手段とにより構成され、副操舵角検出異常監視手段は、回転角センサの検出信号を監視することで副操舵角検出手段の異常を検出するので、副操舵角検出手段の異常を単独でかつ早期に検出し、運転者の意図しない方向への操向車輪の転舵を抑制することができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置を示すブロック構成図である。
図１において、車両用操舵装置は、車両の運転者により操舵されるハンドル１と、２つの遊星歯車機構と電気的に制御自在な回転部材（後述する）とにより構成された副操舵角重畳機構２と、ハンドル１および副操舵角重畳機構２に応じて車両の操向車輪５ａ、５ｂを転舵するための操舵機構３と、操舵機構３と操向車輪５ａ、５ｂとを連結するナックルアーム４ａ、４ｂとを備えている。

また、この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置は、副操舵角重畳機構２により重畳される副操舵角θ_Ｍを検出する副操舵角検出手段６と、運転者によるハンドル１の操舵角をハンドル角θ_Ｈとして検出するハンドル角検出手段７と、副操舵角重畳機構２により重畳すべき目標副操舵角θ_ＭＲＥＦを伝達特性に応じて算出する目標副操舵角算出手段８と、副操舵角検出手段６により検出される副操舵角θ_Ｍが目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと一致するように副操舵角重畳舵機構２を駆動する駆動手段９と、車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段１０と、副操舵角検出手段６の異常の有無を検出する副操舵角検出異常監視手段１１とを備えている。

副操舵角重畳機構２は、駆動手段９により駆動される回転部材２１１、２１２と、回転部材およびハンドル１に連結された第１の遊星ギア機構２０１〜２０５と、第１の遊星ギア機構と操舵機構３との間に介在された第２の遊星ギア機構２０６〜２０９とを備えている。
副操舵角重畳機構２の回転部材は、ウォームギア２１１と、ウォームギア２１１を駆動する電動モータ２１２とにより構成されている。
図１の場合、副操舵角検出手段６は、副操操舵角重畳機構２内のウォームギア２１２の回転角に基づき副操舵角θ_Ｍを検出するものとする。

なお、原則的には、副操舵角重畳機構２において、ハンドル角θ_Ｈと副操舵角θ_Ｍとの和がピニオン角θ_Ｐ（後述するピニオンギア３０１の回転角）である。
また、副操舵角は、厳密には、電動モータ２１２の回転角にＧｓ（後述するウォームギア２１１からピニオンギア３０１への速度比）を乗算した値である。
しかし、電動モータ２１２の回転角を検出することは、実質的に副操舵角を検出することになるので、以下では、便宜的に、電動モータ２１２の回転角θ_Ｍを副操舵角として取り扱うものとする。

副操舵角重畳機構２内の第１の遊星ギア機構は、ハンドル１が接続されているサンギア２０１と、キャリア２０３により支持されているプラネタリギア２０２ａ、２０２ｂおよびリングギア２０４と、リングギア２０４を回転させるためのウオームホイール２０５とにより構成されている。

第１の遊星ギア機構に連結された第２の遊星ギア機構は、サンギア２０６およびキャリア２０８により支持されているプラネタリギア２０７ａ、２０７ｂと、固定されたリングギア２０９とにより構成されている。
第１の遊星ギア機構のキャリア２０３と、第２の遊星ギア機構のキャリア２０８とは、シャフト２１０を介して連結されている。

操舵機構３は、ラックアンドピニオン方式からなり、シャフト２１０に連結されたピニオンギア３０１と、ピニオンギア３０１に噛み合ったラックギア３０２とにより構成されている。
ピニオンギア３０１の回転は、ラックギア３０２の直動に変換され、さらに、ラックギア３０２の直動は、ナックルアーム４ａ、４ｂを介して、操向車輪５ａ、５ｂの操舵角に変換される。

操向車輪５ａ、５ｂの向き（転舵角θ_Ｗ）は、操向車輪５ａ、５ｂの車輪角を直接検出するか、ピニオン角θ_Ｐを検出するか、または、ラックギア３０２のストロークを検出することにより求められる。
ここでは、一例として、ピニオン角θ_Ｐを検出して転舵角θ_Ｗを求める場合について示している。

副操舵角検出手段６は、副操舵角重畳機構２内のウォームギア２１２の回転角θに応じたｓｉｎθおよびｃｏｓθを検出信号として出力する回転角センサ６０１と、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθに基づいてウォームギア２１２の回転角θを算出する回転角算出手段６０２と、回転角θに基づいてウォームギア２１２の多回転数ｎを計数する多回転計数手段６０３と、回転角θおよび多回転数ｎに基づいて副操舵角θ_Ｍを算出する副操舵角算出手段６０４とにより構成されている。

目標副操舵角算出手段８は、ハンドル角θ_Ｈと操向車輪５ａ、５ｂの転舵角θ_Ｗとの間の伝達特性を車両の走行状態に応じて設定する伝達特性設定手段８０１を含む。
副操舵角検出異常監視手段１１は、検出信号ｓｉｎθおよびｃｏｓθを監視することにより副操舵角検出手段６の異常の有無を検出し、副操舵角検出手段６の異常を検出した場合には、駆動手段９による副操舵角重畳機構２の駆動を停止させる。

駆動手段９は、検出された副操舵角θ_Ｍと目標副操舵角θ_ＭＲＥＦとの偏差に基づき目標駆動量（たとえば、目標電流）を算出する目標駆動量算出手段と、目標駆動量に応じて電動モータ２１２を駆動するモータ駆動手段９０２とにより構成されている。

図１において、ハンドル角検出手段７は、運転者が操舵するハンドル１の操舵角（ハンドル角）θ_Ｈを検出して目標副操舵角算出手段８に入力する。
また、車両走行状態検出手段１０は、車両の走行状態を検出して目標副操舵角算出手段８に入力する。

目標副操舵角算出手段８内の伝達特性設定手段８０１は、車両の走行状態に基づいて、ハンドル角θ_Ｈに対する操向車輪５ａ、５ｂの伝達特性を設定する。
目標副操舵角算出手段８は、ハンドル角θ_Ｈと伝達特性とに基づき、副操舵角重畳機構２から重畳されるべき所要の副操舵角を目標副操舵角θ_ＭＲＥＦとして算出する。

駆動手段９は、副操舵角検出手段６により検出された副操舵角θ_Ｍと、目標副操舵角算出手段８により算出された目標副操舵角θ_ＭＲＥＦとが一致するように、副操舵角重畳機構２内の電動モータ２１２を駆動する。

副操舵角検出異常監視手段１１は、副操舵角検出手段６内の回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを監視し、関係式「ｓｉｎ^２θ＋ｃｏｓ^２θ＝１」に基づいて、副操舵角検出手段６の異常の有無を判定する。
副操舵角検出異常監視手段１１の判定結果は、駆動手段９に入力され、副操舵角検出手段６の異常発生時における電動モータ２１２の停止処理が行われる。
すなわち、副操舵角検出異常監視手段１１により異常を検出した場合には、副操舵角重畳機構２の駆動制御は停止される。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について、さらに具体的に説明する。
始めに、副操舵角重畳機構２内のウォームギア２１１を回転させない状態について説明する。

ウォームギア２１１を回転させない場合、第１の遊星ギア機構のリングギア２０４は、固定されることになる。この状態で、運転者がハンドル１を操舵すると、操舵時の回転トルクは、第１の遊星ギア機構のサンギア２０１に伝達される。
サンギア２０１の回転は、遊星ギア２０１ａ、２０１ｂに伝達されるが、このときリングギア２０４が固定されているので、遊星ギア２０２ａ、２０２ｂを支持しているキャリア２０３の公転運動に変換される。

したがって、第２の遊星ギア機構に回転を伝達するシャフト２１０を回転させるので、第１の遊星ギア機構は、遊星ギア方式の減速機として動作することになる。
シャフト２１０の回転は、第２の遊星ギア機構のキャリア２０８に回転を伝達し、キャリア２０８が回転することにより、遊星ギア２０７ａ、２０７ｂは、サンギア２０６の周りを公転する。

一方、第２の遊星ギア機構においては、リングギア２０９が固定されているので、遊星ギア２０７ａ、２０７ｂの公転は、サンギア２０６の回転となり、操舵機構３内のピニオンギア３０１を回転させることになる。
このとき、第２の遊星ギア機構は、シャフト２１０から見て、増速機として動作することになる。したがって、ハンドル１の回転は、操舵機構３内のピニオンギア３０１に機械的に伝達されることになり、また、その伝達比も「１対１」となる。

なお、このときの伝達比は、第１の遊星ギア機構の減速比と第２の遊星ギア機構の減速比（増速比）とを掛け合わせた値であり、双方の遊星ギア機構の構成が同じであれば、全体としての減速比は「１」となる。
すなわち、図１に示した副操舵角重畳機構２の構成において、ウォームギア２１１の回転を停止させれば、ハンドル角θ_Ｈとピニオン角θ_Ｐとが伝達比「１対１」の通常の操舵系となることが分かる。

次に、ハンドル１を固定して、電動モータ２１２によりウォームギア２１１を回転させた場合について説明する。
ウォームギア２１１が回転すると、ウォームホィール２０５を介して、リングギア２０４が回転する。

このとき、リングギア２０４の回転は、遊星ギア２０２ａ、２０２ｂに伝達されるが、サンギア２０１がハンドル１により固定されているので、リングギア２０４の回転は、遊星ギア２０２ａ、２０２ｂの公転として伝達され、キャリア２０３を介してシャフト２１０に伝達される。
シャフト２１０が回転すると、上述したように、第２の遊星ギア機構を介して操舵機構３が駆動され、操舵輪５ａ、５ｂが転舵される。

次に、ハンドル１を操舵しながら、電動モータ２１２によりウォームギア２１１を回転させた場合について説明する。
この場合、ハンドル１に応答しつつ電気的に制御自在な副操舵角重畳機構２が構成されるので、ハンドル１の操舵角（ハンドル角θ_Ｈ）と、電動モータ２１２の回転角（副操舵角θ_Ｍ）と、ピニオンギア３０１の回転角（ピニオン角θ_Ｐ）と、ウォームギア２１１からピニオンギア３０１への速度比Ｇ_Ｓとを用いて、前述の式（３）から、以下の式（４）が成立する。

θ_Ｐ＝θ_Ｈ＋θ_Ｍ／Ｇ_Ｓ ・・・（４）

次に、図２〜図５を参照しながら、目標副操舵角算出手段８内の伝達特性設定手段８０１による具体的動作の一例として、車両の走行状態に応じて、ハンドル角θ_Ｈと操向車輪５ａ、５ｂの転舵角θ_Ｗとの比率を変化させる可変ギアレシオ機構について説明する。
図２は目標転舵角（目標操向角）θ_ＷＲＥＦの設定マップを示す説明図であり、可変ギアレシオ機構を構成する際のハンドル角θ_Ｈ−目標転舵角θ_ＷＲＥＦの関係を示している。
図２においては、車両の走行状態（この例では、車速）に応じて、ハンドル角θ_Ｈに対する目標転舵角θ_ＷＲＥＦを算出するためのマップの一例を示している。

前述のように、運転者の操舵によるハンドル角θ_Ｈは、ハンドル角検出手段７により検出されて目標副操舵角算出手段８に入力される。また、車両の走行状態は、車両走行状態検出手段１０により検出されて目標副操舵角算出手段８に入力される。
このとき、目標副操舵角算出手段８内の伝達特性設定手段８０１は、図２に示すマップにしたがい、ハンドル角θ_Ｈと車速（車両の走行状態）とに応じて、目標転舵角θ_ＷＲＥＦを算出する。

また、操向車輪５ａ、５ｂの転舵角θ_Ｗとピニオンギア３０１のピニオン角θ_Ｐとの間には所定の関係があるので、伝達特性設定手段８０１は、両者の関係を用いて、目標転舵角θ_ＷＲＥＦを、操舵機構３内のピニオンギア３０１に対する目標ピニオン角θ_ＰＲＥＦに変換する。
さらに、目標副操舵角算出手段８は、目標ピニオン角θ_ＰＲＥＦと、上記式（４）の関係とを用いて、以下の式（５）の演算処理を経て、目標副操舵角θ_ＭＲＥＦを算出する。

θ_ＭＲＥＦ＝Ｇ_Ｓ（θ_{ＰＲＥＦ−}θ_Ｈ） ・・・（５）

図３は副操舵角検出手段６の具体的動作を説明するためのタイミングチャートであり、一例として、電動モータ２１２の実回転角θ＊に対応した副操舵角θ_Ｍを検出する場合の各信号波形を示している。
まず、副操舵角検出手段６内の回転角センサ６０１は、副操舵角重畳機構２の電動モータ２１２（または、ウォームギア２１１）の回転角θを検出する。このとき、回転角センサ６０１は、前述のように、ｓｉｎθおよびｃｏｓθに相当する２つの検出信号を出力する。

図３において、たとえば、電動モータ２１２の実回転角θ＊が正弦波状に変化したとすると、回転角センサ６０１からの検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθは、それぞれ図示したような波形となる。
なお、ここでは便宜的に、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの振幅を「１」として記載している。

回転角センサ６０１としては、レゾルバや、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗素子）を用いて磁束方向を検出するセンサなど、広く知られているいずれのセンサを用いてもよい。
回転角算出手段６０２は、回転角θに対応した検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθが入力されており、これらの検出信号から、以下の式（６）に基づいて回転角θが算出される。

θ＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ） ・・・（６）

ただし、式（６）において、回転角θは、０°≦θ＜３６０°の範囲内の値である。
ここで、ｓｉｎθ、ｃｏｓθは、いずれも周期関数であるので、上記演算処理においては、０°〜３６０°の範囲でしか計測できず、図３に示すように、実回転角θ＊に対応した正確な回転角θを検出することはできない。

そこで、回転角算出手段６０２で算出された回転角θは、多回転計数手段６０３に入力され、回転角６０２ａを時系列的に処理することにより、多回転数ｎが計数される。
すなわち、多回転計数手段６０３は、図３内の矢印で示すように、回転角θが３６０°から０°に遷移したときは、多回転数（計数値）ｎをカウントアップし、逆に、回転角θが０°から３６０°に遷移したときは、多回転数（計数値）ｎをカウントダウンする。

多回転計数手段６０３は、上記のように計数した多回転数ｎを副操舵角算出手段６０４に入力する。
副操舵角算出手段６０４は、多回転計数手段６０３からの多回転数ｎと、回転角算出手段６０２からの回転角θとを用いて、以下の式（７）のように、正確な副操舵角θ_Ｍを算出して駆動手段９に入力する。

θ_Ｍ＝ｎ×３６０°＋θ ・・・（７）

駆動手段９には、副操舵角検出手段６からの副操舵角θ_Ｍのみならず、目標副操舵角算出手段８からの目標副操舵角θ_ＭＲＥＦが入力されている。
駆動手段９内の目標駆動量算出手段９０１は、目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと副操舵角θ_Ｍ（検出値）との偏差に基づいて、以下の式（８）が成り立つように、副操舵角重畳機構２内の電動モータ２１２の目標駆動量を算出する。

θ_ＭＲＥＦ−θ_Ｍ＝０ ・・・（８）

目標駆動量は、たとえば電動モータ２１２に供給されるべき目標電流である。
モータ駆動手段９０２は、目標駆動量算出手段９０１からの目標駆動量（目標電流）に応じて、電動モータ２１２を駆動する。

次に、副操舵角検出手段６に異常が発生した場合の動作について説明する。
前述のように、たとえば、回転角センサ６０１からの２つ検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのうち、一方が断線などで回転角算出手段６０２に入力されなくなった場合には、副操舵角算出手段６０４は正確な副操舵角θ_Ｍを出力することができなくなる。
このとき、仮に、駆動手段９が、不正確な副操舵角θ_Ｍを用いて上記式（８）に基づき電動モータ２１２を駆動すると、操向車輪５ａ、５ｂは運転者の意図とはかけ離れた方向に転舵されてしまう。

したがって、図１に示すように副操舵角検出異常監視手段１１が設けられており、副操舵角検出異常監視手段１１には、回転角センサ６０１からの検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθが入力されている。
検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθは、具体的には、回転センサ６０１の特性に応じて、電圧や電流などの物理量で出力される。

図４および図５は回転角センサ６０１から出力される検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの関係を示す説明図である。
図４に示すように、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを振幅Ｖｓの電圧出力として、横軸をｃｏｓθ、縦軸をｓｉｎθとしてグラフ表示すると、理想的にはリサージュ円（実線参照）を描くことになる。

しかし、回転センサ６０１には、個々のバラツキや、温度特性および精度などの違いがあり、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθが正常に出力されたとしても、その振幅Ｖｓにはバラツキが生じる。
したがって、正常な検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθが描くリサージュ円は、図４内の破線範囲で示すように、理想的なリサージュ円に対して同心円上の下限円（ＶｔｈＬ〜−ＶｔｈＬ）と上限円（ＶｔｈＨ〜−ＶｔｈＨ）との間に入ることになる。

副操舵角検出異常監視手段１１は、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθが描くリサージュ円が、下限円と上限円との間の範囲内にあるか否かを監視する。
すなわち、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの出力電圧Ｖｓｉｎ、Ｖｃｏｓと、下限円の半径ＶｔｈＬと、上限円の半径ＶｔｈＨとに基づき、以下の式（９）を満足するか否かを判定する。

ＶｔｈＬ^２＜Ｖｓｉｎ^２＋Ｖｃｏｓ^２＜ＶｔｈＨ^２ ・・・（９）

副操舵角検出異常監視手段１１は、式（９）を満足すれば、副操舵角検出手段６が正常であると判定し、式（９）を満足しなければ、副操舵角検出手段６が異常であると判定する。
たとえば、検出信号ｓｉｎθの異常によって、出力電圧Ｖｓｉｎが常に「０」になった場合には、式（９）から、以下の式（１０）を満たすときのみに異常と判定される。

Ｖｃｏｓ＜ＶｔｈＬ ・・・（１０）

このときの異常判定可能な領域は、図５（矢印領域参照）に示すように、限られることが分かる。
ここで、異常判定が不可能な領域で異常が生じた場合について説明する。
上述したように、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθに異常が発生すると、副操舵角検出手段６で検出される副操舵角θ_Ｍが異常値となるので、駆動手段９が異常な副操舵角θ_Ｍを用いて電動モータ２１２を駆動すると、操向車輪５ａ、５ｂは、運転者の意図しない方向に駆動される。

このように、運転者の意図しない方向に操向車輪５ａ、５ｂが駆動されると、副操舵角θ_Ｍが、異常検出が不可能な領域にあったとしても、異常検出が可能な領域に駆動されてくるので、副操舵角検出異常監視手段１１は、その時点で異常検出することができる。
このときの副操舵角θ_Ｍの回転は、図５から分かるように、１８０°以下であり、この角度のピニオンギア３０１の回転への影響は、前述の式（４）から明らかなように、ウォームギア２１１からピニオンギア３０１までの速度比Ｇ_Ｓが乗算されるので、無視できる程度に少ない。
また、異常検出できる領域に駆動されなかった場合にも、副操舵角θ_Ｍの変化がほとんどないことを意味するので、運転者の操舵に与える影響は少ない。

さらに、副操舵角検出異常監視手段１１は、副操舵角検出手段６の異常が検出された場合には、駆動手段９による電動モータ２１２の駆動を停止させる。
ここで、電動モータ２１２の駆動停止とは、電動モータ２１２が回転しない状態を表している。

たとえば、ウォームギア２１１とウォームホィール２０５との関係が、ウォームホィール２０５側からウォームギア２１１を回転させることができない（いわゆる、セルフロックする）ように構成されている場合には、駆動停止時に電動モータ２１２への通電を禁止すればよい。
または、動作によって副操舵角が重畳される部分（ウォームギア２１１やウォームホィール２０５など）を機械的に固定する固定手段を設け、駆動停止時にウォームギア２１１やウォームホィール２０５などを固定してもよい。

なお、上記実施の形態１では、目標副操舵角θ_ＭＲＥＦを算出するとともに、副操舵角θ_Ｍを検出して、両者が一致するように電動モータ２１２を駆動したが、目標ピニオン角θ_ＰＲＥＦを設定するとともに、ピニオン角θ_Ｐを副操舵角検出手段６と同様の手段で検出し、両者が一致するように電動モータ２１２を駆動してもよい。
また、副操舵角重畳機構２内の回転部材として、電動モータ２１２を検出対象とし、電動モータ２１２の回転角θを検出したが、他の回転部材を検出対象としてもよい。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置は、運転者が操作するハンドル１と電気的に制御自在な副操舵角重畳機構２とにより操向車輪５ａ、５ｂを転舵する操舵機構３を有する車両用操舵装置において、運転者のハンドル角θ_Ｈを検出するハンドル角検出手段７と、副操舵角重畳機構２により重畳される副操舵角θ_Ｍを検出する副操舵角検出手段６と、車両の走行状態に応じて、ハンドル角θ_Ｈと操向車輪５ａ、５ｂの転舵角θ_Ｗとの間の伝達特性を設定する伝達特性設定手段８０１と、伝達特性に応じて副操舵角重畳機構２により重畳されるべき副操舵角の目標副操舵角θ_ＭＲＥＦを算出する目標副操舵角算出手段８と、目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと副操舵角検出手段６により検出される副操舵角θ_Ｍとが一致するように副操舵角重畳舵機構２を駆動する駆動手段９とを備えている。

また、副操舵角検出手段６は、副操舵角重畳機構２内の回転部材（電動モータ２１２）の実回転角θ＊に対応した回転角θを検出するために、回転角センサ６０１および回転角算出手段６０２を有する。
回転角算出手段６０２は、回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθに基づいて回転部材の回転角θを算出する。
副操舵角重畳機構２を構成する回転部材は、厳密的な副操舵角θｓと電動モータ２１２の回転角θ_Ｍとを用いて、以下の式（１１）の相関関係を有する。

θｓ＝θ_Ｍ／Ｇ ・・・（１１）

ただし、式（１１）において、Ｇは、電動モータ２１２の回転角θ_Ｍから副操舵角θｓへの減速比である。
また、副操舵角検出手段６は、電動モータ２１２の回転角θ_Ｍを副操舵角θ_Ｍとして算出するために、多回転計数手段６０３および副操舵角算出手段６０４を有する。
ここで、電動モータ２１２の回転角θ_Ｍは、以下の式（１２）で表される相関関係を有する。

θ_Ｍ＝ｔａｎ^−１（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ） ・・・（１２）

ただし、式（１２）において、「ｔａｎ^−１」は、「ｔａｎ」の逆関数を意味しており、０°〜３６０°の範囲で、回転角θ_Ｍの絶対角を検出することができる。
また、回転部材の多回転数ｎを計数する多回転計数手段６０３は、回転角θ_Ｍが計数角度を通過するごとに、多回転数ｎをカウントアップまたはカウントダウンする。
多回転計数手段６０３により計数された回転部材の多回転数ｎを用いて、厳密的な副操舵角θｓは、以下の式（１３）のように算出することができる。

θｓ＝（ｎ×３６０°＋θ_Ｍ）／Ｇ ・・・（１３）

また、副操舵角信号監視手段１１は、副操舵角検出手段６内の回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθから、少なくとも、「ｓｉｎ^２θ_Ｍ＋ｃｏｓ^２θ_Ｍ＝１」なる関係が実質的に成立するか否かを判定し、副操舵角検出手段６の異常の有無を検出することにより、副操舵角検出手段６の異常を、単独で早期に検出することができる。
さらに、副操舵角検出異常監視手段１１は、副操舵角検出手段６の異常が検出された場合に、駆動手段９による副操舵角重畳機構２の駆動を停止させ、その時点で重畳されている副操舵角θ_Ｍを固定するので、運転者の意図しない操向車輪５ａ、５ｂの転舵を最小に抑制することができる。

実施の形態２．
また、上記実施の形態１では、副操舵角検出異常監視手段１１が副操舵角検出手段６の異常状態を検出したときに駆動手段９による電動モータ２１２の駆動を停止させたが、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの一方のみの異常検出時には、他方の正常な検出信号のみに基づいて回転角を推定し、推定回転角に基づいて算出した副操舵角θ_Ｍを用いて電動モータ２１２を駆動してもよい。

図６は検出信号の一方のみの異常検出時に有効化される回転角推定手段を備えたこの発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置を示すブロック構成図である。
図６において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。

この場合、副操舵角検出手段６Ａは、前述の構成に加えて、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの一方のみの異常検出時に有効化される回転角推定手段６０５および切替手段６０６を備えている。
また、駆動手段９に関連した検出手段として、車両の直進走行状態（運転者の操舵終了状態）であることを検出する直進状態検出手段１２を備えている。
図６の構成は、直進状態検出手段１２、回転角推定手段６０５および切替手段６０６が追加された点を除けば、前述（図１参照）と同様である。

副操舵角検出手段６Ａ内の回転角推定手段は、検出信号ｓｉｎθまたはｃｏｓθの一方のみに基づいて推定回転角θｅを算出する機能を有し、副操舵角検出異常監視手段１１Ａにより検出信号ｓｉｎθまたはｃｏｓθの一方のみの異常が検出された場合には、他方の正常な検出信号に基づいて推定回転角θｅを算出し、切替手段６０６を介して、推定回転角θｅを多回転計数手段６０３に入力する。

切替手段６０６は、副操舵角検出異常監視手段１１Ａの判定結果に応じて、多回転計数手段６０３への入力信号として、回転角算出手段６０２の出力値（回転角θ）または回転角推定手段６０５の出力値（推定回転角θｅ）のいずれかを選択する。
すなわち、切替手段６０６は、異常が検出されない通常時には、回転角算出手段６０２からの回転角θを多回転計数手段６０３に入力し、検出信号ｓｉｎθまたはｃｏｓθの一方のみの異常が検出された場合には、回転角推定手段６０５からの推定回転角θｅを多回転計数手段６０３に入力する。

したがって、駆動手段９は、通常時には、回転角θに基づいて算出された副操舵角θ_Ｍが目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと一致するように副操舵角重畳機構２を駆動し、検出信号ｓｉｎθまたはｃｏｓθの一方のみの異常が検出された場合には、推定回転角θｅに基づいて算出された副操舵角θ_Ｍが目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと一致するように副操舵角重畳機構２を駆動する。

直進状態検出手段１２は、ハンドル角検出手段７からの検出値（ハンドル角θ_Ｈ）と車両走行状態検出手段１０からの検出値（車両の走行状態）とに基づいて、車両の直進走行状態（運転者の操舵終了状態）を検出し、直進走行状態を検出したときには、駆動手段９による副操舵角重畳機構２内の電動モータ２１２の駆動を停止させる。

次に、前述（図１）と異なる点に注目して、図６に示したこの発明の実施の形態２による動作について説明する。
副操舵角検出異常監視手段１１Ａは、前述と同様に、回転センサ６０１からの検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの異常を検出し、２つの検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを出力するのに必要な共通部分の故障により、双方の出力が「０」になった場合には、駆動手段９による電動モータ２１２の駆動を停止させる。

また、副操舵角検出異常監視手段１１Ａは、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのいずれか一方のみの故障（異常）を検出できるように構成されており、２つの検出手段の一方のみの異常検出時には、駆動手段９を停止させることなく、副操舵角検出手段６Ａ内の回転角推定手段６０５および切替手段６０６を有効化する。

回転角推定手段６０５は、副操舵角検出異常監視手段１１Ａの判定結果に基づいて、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのうちの正常な信号を選択し、正常な１つの検出信号を用いて、ウォームギア２１１の推定回転角θｅを算出する。
以下、図７を参照しながら、回転角推定手段６０５による推定回転角θｅの算出方法について説明する。

図７は副操舵角検出手段６Ａからの正常な検出信号を示す波形図である。
たとえば、検出信号ｓｉｎθが正常である場合、回転角θと検出信号ｓｉｎθとの間には、図７で示すような関係がある。
図７から分かるように、一方の検出信号ｓｉｎθのみからでは、図７内の領域ａ（０＜θ＜９０、２７０＜θ＜３６０）であるか、領域ｂ（９０＜θ＜２７０）であるかを判定することができず、回転角θを推定することは困難である。

ここで、時系列的に検出信号ｓｉｎθの動きを考慮しながら、領域ａおよび領域ｂの性質について説明する。
まず、電動モータ２１２が正方向（回転角θが大きくなる方向）に回転している状態での検出信号ｓｉｎθは、領域ａにおいては正の傾きを持っており、領域ｂにおいては負の傾きを持っている。

逆に、電動モータ２１２が負方向（回転角θが小さくなる方向）に回転している状態での検出信号ｓｉｎθは、領域ａにおいては負の傾きを持っており、領域ｂにおいては正の傾きを持っている。
したがって、電動モータ２１２の回転方向と検出信号ｓｉｎθとを時系列的に処理することにより、検出信号ｓｉｎθの特性の傾きを用いて回転角θを推定することができる。

なお、検出信号ｓｉｎθを時系列的に処理して傾きを算出する際、検出信号ｓｉｎθにはノイズなどが重畳されているので、ノイズなどの影響を受けないように、回転角θの分解能を粗く設定した方がよい。

また、たとえば図８のブロック図に示すように、電動モータ２１２に対する実際の駆動量を検出し、副操舵角重畳機構２の特性を表す機構モデル６０７を用いて演算することにより、電動モータ２１２の回転方向を推定してもよい。
図８は副操舵角重畳機構２に対する駆動量から電動モータ２１２の回転方向を推定する機構モデル６０７を概念的に示している。
このように、電動モータ２１２への駆動量を、機構モデル６０７に入力して演算を実行することにより、回転角を推定することができる。

図６に戻り、切替手段６０６には、回転角算出手段６０２からの回転角θと、回転角推定手段２６６からの推定回転角θｅとが入力される。
切替手段６０６は、副操舵角検出異常監視手段１１Ａの判定結果が、回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθに異常が無いことを示す場合には、回転角算出手段６０２からの回転角θを出力する。

また、切替手段６０６は、副操舵角検出異常監視手段１１Ａの判定結果が、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの一方のみに異常があることを示す場合には、回転角推定手段６０５からの推定回転角θｅを出力する。
すなわち、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの一方のみに異常がある場合には、推定回転角θｅに基づいて副操舵角θ_Ｍが算出されて駆動手段９に入力される。

駆動手段９は、目標副操舵角算出手段８からの目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと、推定回転角θｅに基づいて算出された副操舵角θ_Ｍとを用いて、副操舵角重畳機構２内の電動モータ２１２を駆動する。
これにより、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの一方のみに異常が発生しても、推定回転角θｅから算出された副操舵角θ_Ｍに基づいて電動モータ２１２の制御が続行されるので、ハンドル１に対する操舵角（ハンドル角θ_Ｈ）と操向車輪５ａ、５ｂに対する転舵角θ_Ｗとの間の伝達特性を保つことができる。

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのいずれか一方のみから推定回転角θｅを算出する回転角推定手段６０５と、切替手段６０６とを設け、副操舵角検出異常監視手段１１Ａは、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのいずれか一方のみの異常が検出された場合に、回転角推定手段６０５を有効化して、他方の正常な検出信号のみに基づいて推定回転角θｅを算出させる。これにより、駆動手段９は、目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと副操舵角算出手段６０４からの副操舵角θ_Ｍとが一致するように副操舵角重畳機構２を駆動する。

したがって、運転者の操舵途中で検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのいずれか一方のみの異常が生じた場合でも、他方の正常な検出信号に基づいて推定回転角θｅを算出して、副操舵角θ_Ｍの制御を続行することができる。
また、ハンドル１と操向車輪５ａ、５ｂとの間の伝達特性が変化しないので、たとえばレーンチェンジなどの操舵の最中に異常が生じたとしても、操舵の途中でハンドル角θ_Ｈと操向車輪５ａ、５ｂの転舵角θ_Ｗとの間の伝達特性が変化せず、運転者の意図通りの操舵を維持することができる。
これにより、

また、車両が直進状態であることを検出する直進状態検出手段１２を設け、直進状態検出手段１２が直進状態を検出するまでは、目標副操舵角θ_ＭＲＥＦと検出された副操舵角θ_Ｍとが一致するように副操舵角重畳機構２の駆動制御を行い、直進状態が検出された後は、副操舵角重畳機構２の駆動制御を停止する。

したがって、運転者の操舵途中で検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのいずれか一方のみの異常が生じた場合に、運転者の意図通りの操舵が可能になるとともに、直進状態で副操舵角重畳機構の駆動を停止するので、ハンドル１の中立点と、操向車輪５ａ、５ｂの中立点が一致した状態で通常の操舵系と同等となるため、副操舵角重畳機構２の駆動停止後の操舵においても、運転者の違和感を最小に抑制することができる。

また、直進状態検出手段１２は、車両が直進状態であることを検出することにより、運転者の操舵終了時点を判定することができる。
直進状態の判定方法としては、たとえば、ハンドル角検出手段７からのハンドル角θ_Ｈが中立状態にあり、かつ中立状態が所定時間以上継続した場合に、車両が直進状態であると判定することができる。
または、車両走行状態検出手段１０がヨーレートセンサを含み、ヨーレートが「０」で、かつハンドル角θ_Ｈが中立を示す場合に、車両が直進状態であると判定することができる。

また、直進状態検出手段１２は、車両が直進状態であることを検出すると、駆動手段９による副操舵角重畳機構２内の電動モータ２１２の駆動を停止させるが、このとき、ハンドル１は中立位置であり、操向車輪５ａ、５ｂも中立位置にある。すなわち、重畳されている副操舵角θ_Ｍは「０」となり、以降も「０」に固定される。
したがって、「０」に固定された時点以降は、前述の実施の形態１で述べたように通常の操舵系として動作し、ハンドル１の操舵量（ハンドル角θ_Ｈ）とピニオンギア３０１の回転量（ピニオン角θ_Ｐ）との比は１対１で、かつ両者の中立点は一致する。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、副操舵角検出手段６、６Ａおよび駆動手段９を介した副操舵角重畳機構２の制御停止時および制御再開時の処理について言及しなかったが、図９のように、副操舵角検出手段６などを含むマイクロコントローラ１３０に接続された不揮発性記憶手段１４を設け、制御停止時に回転角θ（検出値）および多回転数ｎ（計数値）を記憶しておき、制御再開時に記憶値を制御に用いてもよい。

図９はこの発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置を示す機能ブロック図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
なお、図１内のハンドル１、副操舵角重畳機構２、ナックルアーム４ａ、４ｂ、操向車輪５ａ、５ｂなどは、図面の煩雑さを回避するために省略されている。

この場合、回転角センサ６０１として、回転角θを検出するための回転子６１１ａと、回転子６１１ａの回転角θを検出するための固定子６１１ｂとにより構成されたレゾルバを用いた例を示している。
レゾルバの回転子６１１ａは、副操舵角重畳機構２（図１参照）により重畳される副操舵角θ_Ｍを検出する回転部材に取り付けられる。

図９において、ＥＣＵ１３は、レゾルバ６１１ａ、６１１ｂ、ハンドル角センサ７０１、車両走行状態センサ１０１および電動モータ２１２に接続されたマイクロコントローラ１３０と、マイクロコントローラ１３０に接続された不揮発性記憶手段１４とを備えている。

マイクロコントローラ１３０は、回転角センサ６０１の演算部と、副操舵角検出手段６（図１参照）の演算部（回転角算出手段６０２、多回転計数手段６０３、副操舵角算出手段６０４）と、ハンドル角検出手段７の演算部（インタフェース７０２、ハンドル角算出手段７０３）と、目標副操舵角算出手段８のインタフェース１０２と、駆動手段９と、副操舵角検出異常監視手段１１とを含む。

不揮発性記憶手段１４は、副操舵角検出手段６内の回転角算出手段６０２および多回転計数手段６０３に接続されており、副操舵角重畳機構２の制御終了時には、回転角算出手段６０２からの回転角θの検出値および多回転計数手段６０３からの多回転計数ｎの計数値を、それぞれ多回転数記憶値および回転角記憶値として記憶する。
また、不揮発性記憶手段１４は、副操舵角重畳機構２の制御開始時には、制御終了時に格納した多回転数記憶値および回転角記憶値を読み出して多回転計数手段６０２に入力し、起動直後の多回転数ｎの計数処理に寄与するようになっている。

すなわち、マイクロコントローラ１３０内の副操舵角検出手段６は、駆動手段９を介した副操舵角重畳機構２の制御終了時には、多回転計数手段６０３により計数された多回転数ｎを多回転数記憶値として不揮発性記憶手段１４に記憶させ、副操舵角重畳機構２の制御再開時には、多回転数記憶値を初期値として用いる。

また、副操舵角検出手段６は、副操舵角重畳機構２の制御終了時には、回転角算出手段６０２により算出された回転角θを回転角記憶値として不揮発性記憶手段１４に記憶させ、副操舵角重畳機構２の制御再開時には、多回転数記憶値を初期値として用いるとともに、回転角記憶値と回転角算出手段６０２により算出される回転角θとに基づいて、多回転計数手段６０３による起動時の計数処理を行う。

回転角センサ６０１は、発振手段６００と、発振手段６００により駆動される励起手段６１０と、出力端子Ｒ１、Ｒ２を介して励起手段６１０に接続されたレゾルバ６１１ａ、６１１ｂと、入力端子Ｓ１、Ｓ２を介してレゾルバ６１１ａ、６１１ｂに接続された増幅手段６１２と、増幅手段６１２に接続されるとともに発振手段６００により駆動されるサンプリング手段６１０と、サンプリング手段６１３に接続されたＡＤ変換手段６１４と、ＡＤ変換手段６１４からのデジタル信号Ｄ１に基づいて検出信号ｓｉｎθを出力する振幅算出手段６１５とを備えている。

また、回転角センサ６０１は、入力端子Ｓ３、Ｓ４を介してレゾルバ６１１ａ、６１１ｂに接続された増幅手段６１６と、増幅手段６１６に接続されるとともに発振手段６００により駆動されるサンプリング手段６１７と、サンプリング手段６１７に接続されたＡＤ変換手段６１８と、ＡＤ変換手段６１８からのデジタル信号Ｄ２に基づいて検出信号ｃｏｓθを出力する振幅算出手段６１９とを備えている。

ハンドル角検出手段７は、ハンドル角センサ７０１と、ハンドル角センサ７０１の検出信号を取り込むインタフェース７０２と、インタフェース７０２を介したハンドル角センサ７０１の検出信号に基づいてハンドル角θ_Ｈを算出するハンドル角算出手段７０３とを備えている。
車両走行状態検出手段１０は、ヨーレートセンサなどの車両走行状態センサ１０１と、センサ７０１の検出信号を目標副操舵角算出手段８に入力するインタフェース７０２とを備えている。

また、この場合、マイクロコントローラ１３０内の副操舵角検出手段６は、副操舵角重畳機構２の制御再開時に、副操舵角検出手段６の動作開始から副操舵角検出手段６内の各算出値、特に、回転角センサ６０１の機能が安定するまでに要する所定時間の経過後に、多回転計数手段６０３による起動時の計数処理を行うようになっている。

次に、図９とともに、図１０〜図１２の波形図を参照しながら、回転角センサ６０１内のレゾルバ６１１ａ、６１１ｂによる信号処理について説明する。
図９内のマイクロコントローラ１３０において、まず、回転角センサ６０１内の発振手段６００は、レゾルバ６１１ａ、６１１ｂを励起するための基準信号を生成する。
この基準信号は、励起手段６１０に入力され、波形整形および電力増幅などの処理が施された後、出力端子Ｒ１、Ｒ２から励起信号Ｒ１−Ｒ２として固定子６１１ｂに供給される。

図１０の最上段には、基準信号に基づく励起信号Ｒ１−Ｒ２が示されている。
このように、レゾルバの固定子６１１ｂに対する出力端子Ｒ１、Ｒ２間に励起信号Ｒ１−Ｒ２を印加すると、レゾルバの回転子６１１ａの回転角θに応じて、それぞれｓｉｎθおよびｃｏｓθに振幅変調された検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４が、入力端子Ｓ１、Ｓ２と入力端子Ｓ３、Ｓ４とを介して、固定子６１１ａから得られる。

図１０の中段および最下段には、ｓｉｎθおよびｃｏｓθに対応した検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４が示されている。
このように振幅変調された検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４から、前述の実施の形態１で説明したような検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを得るためには、検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４を復調する必要がある。

回転角センサ６０１内の増幅手段６１２、６１６は、固定子６１１ｂから得られた検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４を、マイクロコントローラ１３０内のＡＤ変換器６１４、６１８が処理できる電圧範囲に変換して、サンプリング手段６１３、６１７に入力する。
サンプリング手段６１３、６１７は、発振手段６００からの基準信号に同期して増幅手段６１２、６１６の出力信号をサンプリングし、サンプリング結果をＡＤ変換器６１４、６１６に入力する。

ＡＤ変換器６１４、６１６は、サンプリング手段６１３、６１７のサンプリング結果をＡＤ変換し、デジタル信号Ｄ１、Ｄ２を振幅算出手段６１５、６１９に入力する。
振幅算出手段６１５、６１９は、デジタル信号Ｄ１、Ｄ２の振幅を算出し、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθとして回転角算出手段６０２および副操舵角検出異常監視手段１１に入力する。

図１１および図１２はサンプリング手段６１３、６１７の処理動作を示す波形図であり、図１１、図１２において、丸印はサンプリング点を示している。
図１１は検出信号の波形が発振手段６００からの基準信号と同相の場合の信号処理を示し、図１２は検出信号の波形が基準信号と同相の場合の信号処理を示している。

図１１、図１２内の丸印で示すように、サンプリング手段６１３、６１７においては、検出信号の山に対応する電圧Ｖ１と、検出信号の谷に対応する電圧Ｖ２とが、発振手段６００からの基準信号に同期してサンプリングされる。
振幅算出手段６１５、６１９は、サンプリングされた各電圧Ｖ１、Ｖ２に基づき、検出波形が基準信号と同相であれば、Ｖａｍｐ＝Ｖ１−Ｖ２として振幅Ｖａｍｐを算出し、検出波形が基準信号と逆相であれば、Ｖａｍｐ＝Ｖ２−Ｖ１として振幅Ｖａｍｐを算出する。

振幅算出手段６１５、６１９からの出力信号は、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθとして、回転角算出手段６０２および副操舵角検出異常監視手段１１に入力される。
以下、回転角算出手段６０２は回転角θを算出し、回転角θは、前述の演算式にしたがって、ＥＣＵ１３内のマイクロコントローラ１３０においてプログラム処理される。

また、図９において、副操舵角検出異常監視手段１１には、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθのみならず、ＡＤ変換器６１４、６１８からのデジタル信号Ｄ１、Ｄ２も入力されている。
以下、検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθを用いた異常監視処理については、前述と同様なので説明を省略し、図１３の波形図を参照しながら、デジタル信号Ｄ１、Ｄ２を用いた異常監視処理について説明する。

図１３において、各電圧Ｖ１、Ｖ２は、正常な出力範囲ＶＬ〜ＶＨ内の値をとっている。
すなわち、レゾルバ６１１ａ、６１１ｂの特性と、増幅手段６１２、６１６の特性とに応じて、増幅手段６１２、６１６からのデジタル信号Ｄ１、Ｄ２に対し、図１３内のように、正常な出力範囲ＶＬ〜ＶＨが設定される。

副操舵角検出異常監視手段１１は、デジタル信号Ｄ１、Ｄ２の電圧値も監視しており、デジタル信号Ｄ１、Ｄ２が正常な出力範囲ＶＬ〜ＶＨから逸脱した場合に、異常と判定する。
このように、正常な出力範囲ＶＬ〜ＶＨから逸脱するような異常は、たとえば、増幅手段６１２、６１６が故障して、出力基準レベルが変化したときなどに生じる。

次に、図１４および図１５のフローチャートを参照しながら、不揮発性記憶手段１４の機能について具体的に説明する。
図１４は不揮発性記憶手段１４を用いたマイクロコントローラ１３０の制御終了処理を示し、図１５は不揮発性記憶手段１４を用いたマイクロコントローラ１３０の起動処理を示している。

多回転計数手段６０３は、前述のように、回転角算出手段６０２からの回転角θを時系列処理することにより多回転数ｎを計数する。
多回転数ｎの計数は、マイクロコントローラ１３０にてプログラム処理されるが、制御終了時にマイクロコントローラ１３０の電源を遮断すると、不揮発性記憶手段１４を備えていない場合には、多回転数ｎの計数値が失われ、次回の制御再開時において、マイクロコントローラ１３０内の副操舵角検出手段６は、正確な副操舵角θ_Ｍを得ることができなくなる。

したがって、不揮発性記憶手段１４を設け、マイクロコントローラ１３０は、制御終了時において、図１４の処理ルーチンを実行する。
図１４において、まず、マイクロコントローラ１３０内の副操舵角検出手段６は、制御終了前に多回転計数手段６０３が計数した多回転数ｎを、多回転数記憶値ｎｍとして不揮発性記憶手段１４に記憶させる（ステップＳ１４１）。

また、マイクロコントローラ１３０内の副操舵角検出手段６は、制御終了前に回転角算出手段６０２で算出した回転角θを、回転角記憶値θｍとして不揮発性記憶手段１４に記憶させ（ステップＳ１４２）、その後、マイクロコントローラ１３０の電源を遮断して、図１４の処理ルーチンを終了する。

一方、マイクロコントローラ１３０は、起動時において、図１５の処理ルーチンを実行する。
図１５において、まず、マイクロコントローラ１３０内の副操舵角検出手段６は、不揮発性記憶手段１４に格納された多回転数記憶値ｎｍを読み込み（ステップＳ１５１）、続いて、不揮発性記憶手段１４に格納された回転角記憶値θｍを読み込む（ステップＳ１５１）。

次に、副操舵角検出手段６の起動開始後の時間を計測して、所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１５３）、所定時間が経過していない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳ１５３の判定処理を繰り返し実行する。
一方、ステップＳ１５３において、所定時間が経過した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、後述のステップＳ１５４に進む。

ここで、所定時間の経過を待機する理由について説明する。
前述（図９参照）のように、回転角センサ６０１内のレゾルバ６１１ａ、６１１ｂは、固定子６１１ｂの励起巻線（出力端子Ｒ１、Ｒ２に対応）に励起信号が印加され、回転子６１１ａの回転角に応じて、固定子６１１ｂの検出巻線（入力端子Ｓ１、Ｓ２、入力端子Ｓ３、Ｓ４に対応）から検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４を抽出する構造を有する。

したがって、マイクロコントローラ１３０の起動時において、励起手段６１０からの励起信号により励起を開始しても、正しい検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４が得られるまでに、所定時間の経過を待機する必要がある。
このとき、起動開始から正しい検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４が得られるまでの間に、回転角センサ６０１による回転角検出処理を実行すると、回転角算出手段６０２で算出される回転角θは、検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４の立ち上がり特性に応じて変化する不定の値となる。

このように不定の回転角θを用いて、多回転計数手段６０３により多回転数ｎを計数すると、誤った多回転数ｎを計数する可能性がある。
したがって、図１５内のステップＳ１５３のように、レゾルバから正しい検出信号Ｓ１−Ｓ２、Ｓ３−Ｓ４が得られるまでの所定時間にわたって、実際の制御処理を禁止することにより、誤った多回転処理を防止することができる。

以下、所定時間の経過後に、起動後の初回の回転角θを検出する（ステップＳ１５４）。
続いて、ステップＳ１５１で読み込まれた前回終了時の多回転数記憶値ｎｍを初期値として設定し、テップＳ１５２で読み込まれた前回終了時の回転角記憶値θｍと、ステップＳ１５４で検出された初回の回転角θとにより、多回転数ｎの計数処理を実行する（ステップＳ１５５）。

このように多回転数ｎの計数処理を実行することにより、電動モータ２１２の制御終了時の回転角記憶値θｍが、多回転数ｎを計数する角度（０°または３６０°の近傍）であった場合に、たとえ、副操舵角重畳機構２の機械的ガタ、回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの精度、または、他の検出部の精度などの影響により、終了時の回転角記憶値θｍと起動時の回転角θとの間に、０°から３６０°への遷移、または３６０°から０°への遷移が生じたとしても、差分を最小化して、起動時から正確な副操舵角θ_Ｍを検出することができる。

たとえば、前回終了時から今回起動時までの間に３６０°から０°への遷移が生じて、回転角記憶値θｍ＝３５９°、起動時の回転角θ＝１°であった場合には、多回転数ｎの計数処理を実行して、不揮発性記憶手段１４から読み出された多回転数記憶値（計数値）ｎｍをインクリメントし、「ｎｍ＋１」とする。
これにより、多回転数ｎを加算した前回制御終了時の回転角θ１および今回起動時の回転角θ２は、それぞれ、以下の式（１３）、（１４）で表されることになる。

θ１＝ｎ×３６０°＋３５９° ・・・（１３）
θ２＝（ｎ＋１）×３６０°＋１° ・・・（１４）

式（１３）、（１４）から明らかなように、両者の差分（＝θ２−θ１）は「２°」となる。
一方、前回終了時から今回起動時までの間に０°から３６０°への遷移が生じて、回転角記憶値θｍ＝１°、起動時の回転角θ＝３５９°であった場合には、多回転数ｎの計数処理を実行して、不揮発性記憶手段１４から読み出された多回転数記憶値ｎｍをデクリメントし、「ｎｍ−１」とする。
これにより、多回転数ｎを加算した前回制御終了時の回転角θ１および今回起動時の回転角θ２は、それぞれ、以下の式（１５）、（１６）で表されることになる。

θ１＝ｎ×３６０°＋１° ・・・（１５）
θ２＝（ｎ−１）×３６０°＋３５９° ・・・（１６）

式（１５）、（１６）から明らかなように、両者の差分（＝θ１−θ２）は「２°」となる。
仮に、３６０°から０°への遷移が生じた場合に、起動時に多回転数ｎの計数処理を実行せずに（上記式（１４）を用いずに）、不揮発性記憶手段１４から読み出された多回転数記憶値ｎｍをそのまま起動時の制御に用いると、多回転数（計数値）ｎが約１回転分ずれてしまう。
この場合、多回転数ｎを加算した前回制御終了時の回転角θ１および今回起動時の回転角θ２は、それぞれ、以下の式（１７）、（１８）で表されることになる。

θ１＝ｎ×３６０°＋３５９° ・・・（１７）
θ２＝ｎ×３６０°＋１° ・・・（１８）

なお、式（１７）は上記式（１３）と同様である。
式（１７）、（１８）から明らかなように、実際は回転部材が動いていないにもかかわらず、３５８°（約１回転分）だけ回転したことになってしまい、起動時の制御が損なわれてしまう。

なお、不揮発性記憶手段１４は、電気的に消去および書き込み可能なＥＥＰＲＯＭや、マイクロコントローラ１３０内の電気的に消去および書き込み可能なフラッシュＲＯＭなどを用いることにより、実現することができる。
また、図１５内のステップＳ１５３において、所定時間の経過を待機するように構成したが、回転角センサ６０１の検出信号ｓｉｎθ、ｃｏｓθの時系列的変化に基づいて、回転角センサ６０１の起動を確認してもよい。

さらに、副操舵角重畳機構２内の電動モータ２１２を、ブラシ付きＤＣモータで構成してもよい。
この場合、副操舵角重畳機構２は、ブラシ付きＤＣモータにより駆動される。

従来から、たとえば前述の特許文献１に開示されているように、副操舵角重畳機構２の駆動にはブラシレスモータが採用されており、また、ブラシレスモータの駆動に必要なモータ角センサを副操舵角センサとして用いている。すなわち、副操舵角センサ（モータ角センサ）の故障による運転者の意図しない操向車輪５ａ、５ｂの転舵を、モータ角センサの故障に起因してブラシレスモータが回転できないことにより、防止しているものと考えられる。

しかし、この発明に係る車両用操舵装置は、上述のように、回転角センサ６０１の故障を容易かつ単独に検出できるように構成されているので、電動モータ２１２としてブラシ付きＤＣモータを使用しても、運転者の意図しない操向車輪５ａ、５ｂの転舵を防止することができる。

また、ブラシ付きＤＣモータからなる電動モータ２１２と回転角センサ６０１とを一体化構成し、回転角センサ６０１を副操舵角重畳機構２に組み付けてもよい。
また、回転角センサ６０１は、ブラシ付きＤＣモータのモータ軸に取り付けられた回転子と、回転子の回転角を検出する固定子とより構成される。
さらに、回転角センサ６０１の固定子は、ブラシ付きＤＣモータのハウジングに固定されることになる。

以上のように、この発明の実施の形態３によれば、副操舵角重畳機構２の制御終了時には、多回転計数手段６０３の計数値（多回転数ｎ）を不揮発性記憶手段１４に記憶させ、副操舵角重畳機構２の制御再開時には、不揮発性記憶手段１４に記憶された多回転数記憶値ｎｍを初期値として用いるので、制御開始時から正確な副操舵角θ_Ｍを検出することができる。

また、副操舵角重畳機構２の制御終了時には、回転角算出手段６０２の検出値（回転角θ）を不揮発性記憶手段１４に記憶させ、副操舵角重畳機構２の制御再開時には、不揮発性記憶手段１４に記憶された多回転数記憶値ｎｍを初期値として用いるとともに、不揮発性記憶手段１４に記憶された回転角記憶値θｍと、制御再開時の回転角算出手段６０２の検出値（回転角θ）とに基づいて、多回転検出手段６０３により起動時多回転計数処理を実行するので、制御終了時の副操舵角の重畳角度によらず、制御開始時から正確な副操舵角θ_Ｍを検出することができる。

また、制御再開時において、副操舵角検出手段６の動作が開始されてから、回転角θの検出値が安定するまでに要する所定時間の経過後に、多回転計数手段６０３による起動時多回転計数処理を実行するので、副操舵角検出手段６の起動時における多回転計数ｎの誤計数を防止することができ、ひいては、制御起動時から正確な副操舵角θ_Ｍを検出することができる。

また、電気的に制御自在な副操舵角重畳機構２を、ブラシ付きＤＣモータで駆動するように構成したので、ブラシレスＤＣモータで構成する場合と比べて、駆動に必要な電子部品の数や、電子部品を実装するのに必要な基板面積を縮小することができ、さらにモータ自身が安価なことからも、より安価に装置を構成することができる。

さらに、副操舵角検出手段６の回転角センサ６０１は、ブラシ付きＤＣモータのモータ軸に取り付けられた回転子と、回転子の角度を検出する固定子とにより構成され、固定子は、ブラシ付きＤＣモータのハウジングに固定されているので、ブラシ付きＤＣモータ（電動モータ２１２）と回転角センサ６０１とを一体化することができ、ひいては、副操舵角重畳機構２に組み付ける構成要素を減少させることができるので、安価に装置を構成することができる。

この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置を用いて可変ギアレシオ機構を構成する際のハンドル角−目標転舵角を決定するマップ例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による副操舵角検出手段の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１による副操舵角検出異常監視手段の動作を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１による副操舵角検出手段の異常検出領域を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による副操舵角検出手段の正常な検出信号を示す波形図である。 この発明の実施の形態２による副操舵角重畳機構への駆動量から電動モータの回転方向を推定する機構モデルを概念的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置の副操舵角重畳機構を除く全体構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態３による副操舵角検出手段にレゾルバを用いた場合の検出信号を示す波形図である。 この発明の実施の形態３による副操舵角検出手段にレゾルバを用いた場合の検出信号の同相信号処理を説明するための波形図である。 この発明の実施の形態３による副操舵角検出手段にレゾルバを用いた場合の検出信号の逆相信号処理を説明するための波形図である。 この発明の実施の形態３による副操舵角検出異常監視手段の動作を説明するための波形図である。 この発明の実施の形態３の多回転計数手段による多回転計数値の終了処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３の多回転計数手段による多回転計数値の起動処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ハンドル、２ 副操舵角重畳機構、３ 操舵機構、５ａ、５ｂ 操向車輪、６、６Ａ 副操舵角検出手段、７ ハンドル角検出手段、８ 目標副操舵角算出手段、９ 駆動手段、１０ 車両走行状態検出手段、１１、１１Ａ 副操舵角検出異常監視手段、１２ 直進状態検出手段、１３ ＥＣＵ、１４ 不揮発性記憶手段、１３０ マイクロコントローラ、２１１ ウォームギア、２１２ 電動モータ、６０１ 回転角センサ、６０２ 回転角算出手段、６０３ 多回転計数手段、６０４ 副操舵角算出手段、６０５ 回転角推定手段、６０６ 切替手段、６１１ａ 回転子、６１１ｂ 固定子、ｎ 多回転数、ｎｍ 多回転数記憶値、ｓｉｎθ、ｃｏｓθ 検出信号、θ 回転角、θｅ 推定回転角、θｍ 回転角記憶値、θ_Ｈ ハンドル角、θ_Ｍ 副操舵角、θ_ＭＲＥＦ 目標副操舵角、θ_ＷＲＥＦ 目標転舵角。

Claims (9)

1. 車両の運転者により操作されるハンドルと、電気的に制御自在な回転部材を含む副操舵角重畳機構とに応じて、前記車両の操向車輪を転舵するための操舵機構を有する車両用操舵装置において、
   前記運転者による前記ハンドルの操舵角をハンドル角として検出するハンドル角検出手段と、
   前記副操舵角重畳機構により重畳される副操舵角を検出する副操舵角検出手段と、
   前記車両の走行状態を検出する車両走行状態検出手段と、
   前記ハンドル角と前記操向車輪の転舵角との間の伝達特性を前記車両の走行状態に応じて設定する伝達特性設定手段と、
   前記副操舵角重畳機構により重畳すべき目標副操舵角を前記伝達特性に応じて算出する目標副操舵角算出手段と、
   前記副操舵角検出手段により検出される前記副操舵角が前記目標副操舵角と一致するように前記副操舵角重畳舵機構を駆動する駆動手段と、
   前記副操舵角検出手段の異常の有無を検出する副操舵角検出異常監視手段とを備え、
   前記副操舵角検出手段は、
   前記回転部材の回転角θに応じたｓｉｎθおよびｃｏｓθを検出信号として出力する回転角センサと、
   前記検出信号に基づいて前記回転部材の回転角θを算出する回転角算出手段と、
   前記回転角θに基づいて前記回転部材の多回転数を計数する多回転計数手段と、
   前記回転角θおよび前記多回転数に基づいて前記副操舵角を算出する副操舵角算出手段とを含み、
   前記副操舵角検出異常監視手段は、前記検出信号を監視することにより前記副操舵角検出手段の異常の有無を検出することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記副操舵角検出異常監視手段は、前記副操舵角検出手段の異常を検出した場合に、前記駆動手段による前記副操舵角重畳機構の駆動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記副操舵角検出手段は、前記ｓｉｎθまたは前記ｃｏｓθの一方のみに基づいて推定回転角を算出する回転角推定手段を含み、
   前記副操舵角検出異常監視手段により、前記ｓｉｎθまたは前記ｃｏｓθの一方のみの異常が検出された場合には、
   前記回転角推定手段は、前記ｓｉｎθまたは前記ｃｏｓθの他方の正常な検出信号に基づいて前記推定回転角を算出し、
   前記駆動手段は、前記推定回転角に基づく副操舵角が前記目標副操舵角と一致するように前記副操舵角重畳機構を駆動することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
4. 前記車両の走行状態と前記ハンドル角とに基づいて前記車両の直進状態を検出する直進状態検出手段を備え、
   前記直進状態検出手段は、前記車両の直進状態を検出した場合に、前記駆動手段による前記副操舵角重畳機構の駆動を停止させることを特徴とする請求項３に記載の車両用操舵装置。
5. 前記副操舵角検出手段に接続された不揮発性記憶手段を備え、
   前記副操舵角検出手段は、
   前記駆動手段を介した前記副操舵角重畳機構の制御終了時には、前記多回転計数手段により計数された前記多回転数を多回転数記憶値として前記不揮発性記憶手段に記憶させ、
   前記副操舵角重畳機構の制御再開時には、前記多回転数記憶値を初期値として用いることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
6. 前記副操舵角検出手段は、
   前記副操舵角重畳機構の制御終了時には、前記回転角算出手段により算出された前記回転角を回転角記憶値として前記不揮発性記憶手段に記憶させ、
   前記副操舵角重畳機構の制御再開時には、前記回転角記憶値と前記回転角算出手段により算出される回転角とに基づいて、前記多回転計数手段による起動時の計数処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵装置。
7. 前記副操舵角検出手段は、
   前記副操舵角重畳機構の制御再開時に、前記副操舵角検出手段の動作開始から前記副操舵角検出手段内の各算出値が安定するまでに要する所定時間の経過後に、前記多回転計数手段による起動時の計数処理を行うことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用操舵装置。
8. 前記副操舵角重畳機構は、ブラシ付きＤＣモータにより駆動されることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
9. 前記回転角センサは、
   前記ブラシ付きＤＣモータのモータ軸に取り付けられた回転子と、
   前記回転子の回転角を検出する固定子とより構成され、
   前記固定子は、前記ブラシ付きＤＣモータのハウジングに固定されていることを特徴とする請求項８に記載の車両用操舵装置。

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