JP2021098406A - 転舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実用性の高い転舵装置を提供する。【解決手段】 実用性の高い独立型転舵装置を提供すること課題とする。それぞれが転舵可能な複数の車輪を備える車両に配備されて、それら複数の車輪のうちの１つの車輪１２を他の車輪から独立させて転舵する転舵装置３４を、電動モータ３６と、その電動モータの動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構４４と、その電動モータへの供給電流を制御することでその電動モータの動作量に応じた車輪の転舵を実現させるコントローラとを備えるように構成し、さらに、そのコントローラを、電動モータの動作量とその電動モータへの供給電流との関係に基づいて、タイロッドの曲がり等の動作変換機構の不具合に起因する電動モータの動作量と車輪の転舵量とのズレを検出するように構成する。そのズレを、実際の車輪の転舵量を検出することなく検知できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に配備されて車輪を転舵する転舵装置に関する。

昨今、例えば、下記特許文献に記載されたような転舵装置、詳しく言えば、転舵可能な複数の車輪を備える車両に配備されて、それら複数の車輪のうちの１つを独立して転舵する転舵装置（以下、「独立型転舵装置」という場合がある）が検討されている。下記特許文献に記載されている転舵装置は、駆動源としての電動モータと、その電動モータの動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構とを備えている。

特開２０１３−６７２６０号公報

上記特許文献に記載されたような独立型転舵装置は、一般的な転舵装置が左右の車輪を繋ぐ転舵ロッドを有しているのと異なり、左右の車輪を繋ぐ部材を備えていない。そのため、例えば、比較的大きな力が外部から車輪に作用した場合には、動作変換機構の構成要素が変形する等によって不具合が生じる可能性が高い。この動作変換機構の不具合は、電動モータの動作量と車輪の転舵量との間にズレを生じさせることにもなりかねない。したがって、そのような現象を考慮して独立型転舵装置を開発することは、独立型転舵装置の実用性を向上させることに繋がる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い独立型転舵装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の転舵装置は、
それぞれが転舵可能な複数の車輪を備える車両に配備されて、それら複数の車輪のうちの１つを独立して転舵する転舵装置であって、
駆動源としての電動モータと、その電動モータの動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構と、その電動モータへの供給電流を制御することでその電動モータの動作量に応じた車輪の転舵を実現させるコントローラとを備え、
前記コントローラが、前記電動モータの動作量と前記供給電流との関係に基づいて、前記動作変換機構の不具合に起因する前記電動モータの動作量と車輪の転舵量とのズレを検出するように構成される。

車輪を転舵させると、車輪には、路面から車両を直進させようとする方向の力（以下、「セルフアライメントトルク」という場合がある）が作用する。車輪の転舵量を増加させようとする場合、電動モータは、そのセルフアライメントトルクに打ち勝つための力を発生させなければならず、セルフアライメントトルクはその転舵量の増加に伴って増加する。電動モータが発生させる力は、電動モータに供給される電流（厳密には、電力）に比例するため、供給電流と車輪の転舵量とは特定の対応関係にある。一方で、車輪の転舵量と電動モータの動作量との関係も、特定の関係となる。ところが、動作変換機構に不具合が生じると、その特定の関係が崩れ、車輪の転舵量と電動モータの動作量との間にズレが生じることがある。そのようなことを前提として、本発明の転舵装置では、コントローラは、そのズレを、実際の車輪の転舵量を検出することなく、電動モータの動作量と電動モータへの供給電流との関係に基づいて検知する。この検知によって、コントローラは、その検知したズレに対処することができ、本発明の転舵装置は、実用性の高いものとなる。

発明の態様

本発明の転舵装置は、上記電動モータとその電動モータによって回動させられるアームとを有する転舵アクチュエータと、車輪を回転可能に保持するとともに自身が回動させられるステアリングナックルと、転舵アクチュエータの上記アームとステアリングナックルのナックルアームとを繋ぐタイロッドとを含んで構成することができる。そのような構成の場合、動作変換機構は、上記アーム，タイロッド，ナックルアーム，それらを連結するジョイント等によって構成され、本発明の転舵装置において対象とする「動作変換機構の不具合」は、例えば、タイロッドの曲りが該当する。車輪が縁石等に衝突することは多々起こり得、また、車輪が縁石等に衝突したような場合にタイロッドが曲がる可能性が高い。タイロッドの曲りを対象とする場合、本発明の転舵装置は、ある程度発生の蓋然性の高いトラブルに、容易に対処できることになる。

本発明の転舵装置において、コントローラが、電動モータの動作量を制御することで車輪の転舵を実現させるように構成されている場合、例えば、上記ズレが生じていても、検出されたそのズレに基づいて電動モータの動作量を補正することで、ステアリング操作部材の操作に応じた適切な車輪の転舵が可能となる。

先に説明したタイロッドの曲りが生じた場合等、動作変換機構の不具合によっては、不具合のない場合に比べて車輪の転舵範囲が小さくなることが起こり得る。つまり、簡単に言えば、通常では生じない車輪の転舵の限界が生じることがあり得る。その場合、コントローラは、その限界を超えた車輪の転舵を制限、具体的には、例えば、その限界を超えた車輪の転舵を禁止することが望ましい。

複数の車輪を備える車両において、それら複数の車輪の各々に対して本発明の転舵装置が設けられたステアリングシステムを構築することが可能である。そのようなシステムでは、１の車輪に対して設けられた転舵装置においてその１の車輪に上述の転舵の制限がなされていると、車両の転向量が不足することが予想される。そのシステムでは、その転向量の不足を軽減すべく、複数の車輪のうちの他の１以上のものに対して設けられた転舵装置のコントローラが、電動モータの動作量を変更することが望ましい。

実施例の転舵装置を含んで構成された車両用車輪配設モジュールを示す斜視図である。 図１に示す車輪配設モジュールが各車輪に対して搭載された車両を示す模式図である。 正常な転舵装置における車輪の転舵量と電動モータの動作量との関係を示す模式図である。 動作変換機構の不具合としてのタイロッドの曲りが生じている転舵装置における車輪の転舵量と電動モータの動作量との関係を示す模式図である。 タイロッドのロッド長の違いによる車輪の転舵量と電動モータの動作量との関係の違いを示すグラフである。 タイロッドの曲りが生じている際の目標モータ回転量の決定に関し、実施例の転舵装置において採用可能な別の決定方法を説明するためのグラフである。 タイロッドの曲りに起因する車両の転向量の不足を軽減するために他の車輪の転舵装置によって行われる車両操舵支援処理を説明するための模式図である。 実施例の転舵装置において実行される車輪転舵プログラムのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例である転舵装置を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

［Ａ］転舵装置および車両用車輪配設モジュールのハード構成
実施例の転舵装置は、図１に示す車両用車輪配設モジュール１０（以下、単に、「モジュール１０」という場合がある）に組み込まれている。モジュール１０は、タイヤ１２ａが装着されたホイール１２ｂを車体に配設するためのモジュールである。ホイール１２ｂ自体を車輪と考えることができるが、本実施例においては、便宜的に、タイヤ１２ａが装着されたホイール１２ｂを車輪１２と呼ぶこととする。

本モジュール１０は、車輪回転駆動装置としての車輪駆動ユニット１４を有している。車輪駆動ユニット１４は、ハウジング１４ａと、ハウジング１４ａに内蔵された駆動源としての電動モータおよびその電動モータの回転を減速する減速機（ともに図示を省略する）と、ホイール１２ｂが取り付けられるアクスルハブ（図では隠れて見えない）とを有している。車輪駆動ユニット１４は、ホイール１２ｂのリムの内側に配置されるものであり、いわゆるインホイールモータユニットと呼ばれるものである。よく知られた構造のものであるため、ここでの説明は省略する。

本モジュール１０は、マクファーソン型サスペンション装置（「マクファーソンストラット型」とも呼ばれる）を含んで構成されている。このサスペンション装置において、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａは、車輪を回転可能に保持するキャリアとして、言い換えれば、ハウジング１４ａは、後に説明する転舵装置におけるステアリングナックルとして機能する。したがって、サスペンション装置は、サスペンションアームであるロアアーム１６と、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａと、ショックアブソーバ１８と、サスペンションスプリング２０とを含んで構成されている。

サスペンション装置自体は一般的な構造のものであるため、簡単に説明すれば、ロアアーム１６は、いわゆるＬアームと呼ばれる形状のものであり、基端部が車両前後方向において２つの部分に分かれており、その基端部において、第１ブッシュ２２，第２ブッシュ２４を介して、アーム回動軸線ＬＬのまわりに回動可能に、車体のサイドメンバー（図示を省略）に支持されている。ロアアーム１６の先端部は、第１ジョイントであるアーム連結用ボールジョイント２６（以下、「第１ジョイント２６」という場合がある）を介して、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａの下部に回動可能に連結されている。

ショックアブソーバ１８は、下端部が、車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａに固定的に支持され、上端部が、アッパサポート２８を介して、車体のタイヤハウジングの上部に支持されている。サスペンションスプリング２０の上端部も、アッパサポート２８を介して車体のタイヤハウジングの上部に支持されており、サスペンションスプリング２０の下端部は、ショックアブソーバ１８にフランジ状に設けられたロアサポート１８ａによって支持されている。つまり、サスペンションスプリング２０とショックアブソーバ１８とは、ロアアーム１６と車体との間に、互いに並列的に配設されているのである。

本モジュール１０は、ブレーキ装置を有しており、そのブレーキ装置は、ホイール１２ｂとともにアクスルハブに取り付けられて車輪１２とともに回転するディスクロータ３０と、そのディスクロータ３０を跨ぐようにして車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａに保持されたブレーキキャリパ３２とを含んで構成されている。詳しい説明は省略するが、このブレーキキャリパ３２は、摩擦部材としてのブレーキパッドと、電動モータを有してその電動モータの力でブレーキパッドをディスクロータ３０に押し付けることで車輪１２の回転を止めるためのブレーキアクチュエータとを有しており、当該ブレーキ装置は、いわゆる電動モータの発生させる力に依存して制動力を発生させる電動ブレーキ装置とされているのである。

さらに、本モジュール１０は、本発明の実施例である転舵装置３４を有している。転舵装置３４は、左右１対の車輪１２のうちの片方のみを転舵するための単輪転舵装置であり、概ね、先に説明したようにステアリングナックルとして機能する車輪駆動ユニット１４のハウジング１４ａ（以下、転舵装置３４の構成要素として扱う場合には、「ステアリングナックル１４ａ」という場合がある。）と、ロアアーム１６の基端部に近い位置においてロアアーム１６に配設された転舵アクチュエータ３６と、その転舵アクチュエータ３６とステアリングナックル１４ａとを連結するタイロッド３８とを含んで構成されている。

転舵アクチュエータ３６は、駆動源としての電動モータである転舵モータ３６ａと、転舵モータ３６ａの回転を減速する減速機３６ｂと、転舵モータ３６ａの減速機３６ｂを介した回転によって回動させられてピットマンアームとして機能するアクチュエータアーム３６ｃとを含んで構成されている。タイロッド３８の基端部は、第２ジョイントであるロッド基端部連結用ボールジョイント４０（以下、「第２ジョイント４０」という場合がある）を介して、アクチュエータアーム３６ｃに連結され、タイロッド３８の先端部は、第３ジョイントであるロッド先端部ボールジョイント４２（以下、「第３ジョイント４２」という場合がある）を介して、ステアリングナックル１４ａが有するナックルアーム１４ｂに連結されている。

上記サスペンション装置は、マクファーソン型のサスペンション装置であり、上記アッパサポート２８の中心と、第１ジョイント２６の中心とを結ぶ線が、キングピン軸線ＫＰとなる。転舵モータ３６ａを動作させることで、転舵アクチュエータ３６が有するアクチュエータアーム３６ｃは、アクチュエータ軸線ＡＬまわりに回動し、その回動がタイロッド３８によって伝達されてステアリングナックル１４ａはキングピン軸線ＫＰまわりに回動させられる。つまり、車輪１２が転舵されるのである。このような構造から、本転舵装置３４では、アクチュエータアーム３６ｃ，タイロッド３８，ナックルアーム１４ｂ等を含んで、転舵モータ３６ｂの回転動作を車輪１２の転舵動作に変換する動作変換機構４４を備えているのである。

転舵装置３４は、転舵アクチュエータ３６がロアアーム１６に配設されている。そのため、モジュール１０の車体への組み付け作業を簡便に行うことが可能となる。端的に言えば、ロアアーム１６の基端部を車体のサイドメンバーに取り付け、アッパサポート２８を車体のタイヤハウジングの上部に取り付けることで、当該モジュール１０を車両に搭載することができるのである。つまり、本モジュール１０は、車両に対する搭載性において優れたモジュールとされているのである。

モジュール１０は、例えば、図２に模式的に示すように、車両の前後左右４つの車輪１２の各々に対して配置することができる。この車両では、車輪１２の転舵に関して言えば、４つのモジュール１０の各々の転舵装置３４は、個別に、コントローラである転舵電子制御ユニット（以下、「転舵ＥＣＵ」と略す場合があり、図では、「Ｓ−ＥＣＵ」と示されている。）５０によって制御される。具体的には、各モジュール１０の転舵装置３４の転舵モータ３６ａの制御が、転舵ＥＣＵ５０によって行われる。したがって、転舵ＥＣＵ５０をも含んで転舵装置３４が構成されていると考えることができるのである。ちなみに、転舵ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を有するコンピュータ、転舵モータ３６ａの駆動回路等を含んで構成されている。

本車両は、４つの車輪１２にそれぞれ対応する４つの転舵装置３４を含んで構成されるステアリングシステムが搭載されていると考えることができる。そのステアリングシステムは、いわゆるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであり、その構成要素として、運転者のステアリング操作を受け付けるための操作装置５２を有している。操作装置５２は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール５４と、そのステアリングホイール５４の回転角である操作角をステアリング操作部材の操作量として検出するためのステアリングセンサ５６と、ステアリングホイール５４に操作反力を付与する反力付与装置５８と、当該操作装置５２のコントローラである操作電子制御ユニット（以下、「操作ＥＣＵ」と略す場合があり、図では、「Ｏ−ＥＣＵ」と示されている。）６０とを有している。各転舵ＥＣＵ５０，操作ＥＣＵ６０は、ＣＡＮ（car area network or controllble area network）６２に接続されており、そのＣＡＮ６２を介して互いに通信可能とされている。

［Ｂ］転舵装置の制御
i）基本制御
各転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０は、ステアリングセンサ５６の検出に基づくステアリングホイール５４の操作角、すなわち、操作量δを、ＣＡＮ６２を介して操作ＥＣＵ６０から入手しており、その入手した操作量δに基づいて、自身が転舵する車輪１２において実現させるべき転舵量ψである目標転舵量ψ^*を決定する。車輪１２の転舵量ψと、転舵モータ３６ａの動作量、すなわち、転舵モータ３６ａの回転量であるモータ回転量θとは、当該転舵装置３４が正常である場合には、特定の関係にあり、目標転舵量ψ^*に基づいて、実現させるべきモータ回転量θである目標モータ回転量θ^*を決定する。ちなみに、モータ回転量θは、通電相の切り換えのために転舵モータ３６ａに設けられたモータ回転角センサ（例えば、レゾルバ等である）を利用して取得される。なお、車輪１２の転舵量は、車両が直進状態にあるときの位置（以下、「基準位置」という場合がある）を基準とした転舵角を意味し、モータ回転量θは、転舵装置３４が正常である場合において車輪１２が基準位置となっているときの回転位置（以下、「基準回転位置」という場合がある）を基準とした転舵モータ３６ａの回転角を意味する。

なお、本ステアリングシステムは、後方側の２つの車輪１２（以下、「後輪１２」という場合があり、同様に、前方側の２つの車輪１２を「前輪１２」という場合がある）をも転舵するため、前輪１２の転舵に加えて、後輪１２をも転舵する。すなわち、本ステアリングシステムは、いわゆる４輪転舵システムである。本ステアリングシステムにおける後輪１２の目標転舵量は、例えば、車両走行速度ｖ，ステアリングホイール５４の操作量δ等に基づいて、一般的な４輪転舵システムと同様に決定されればよく、ここでの詳しい説明は省略する。各転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０は、自身が転舵制御を行う車輪１２（以下、「対応車輪１２」という場合がある）が前後左右の車輪１２のうちのいずれであるかに依拠して設定された決定ルールに基づいて、対応車輪１２の目標転舵量ψ^*を決定し、その目標転舵量ψ^*に基づいて、対応車輪１２を転舵させるために制御する転舵モータ３６ａ（以下、「対応転舵モータ３６ａ」という場合がある）の目標モータ回転量θ^*を決定する。

各転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０は、モータ回転角センサの検出に基づいて、現時点での実際のモータ回転量θである実モータ回転量θを取得し、目標モータ回転量θ^*に対する実モータ回転量θの偏差であるモータ回転量偏差Δθを演算する。そして、モータ回転量偏差Δθに基づくフィードバック制御の手法に従って、転舵モータ３６ａに供給する電流である供給電流ｉを決定し、その電流ｉを転舵モータ３６ａに供給する。この手法は、一般的なものであるため、その手法についてのここでの説明は省略する。

なお、車輪１２には、車輪１２を基準位置に戻そうとする力、すなわち、セルフアライメントトルクＴｑが、路面から作用し、また、転舵装置３４、詳しくは、転舵装置３４の減速機３６ｂは逆効率は正効率に対して低い。それらのことから、同じ転舵量を実現させる場合であっても、車輪１２の転舵量を増加させていく過程，転舵量を維持している過程，転舵量を減少させていく過程では、供給電流ｉは異なることとなる。ちなみに、車輪１２の転舵量を増加させていく過程では、転舵モータ３６ａは、セルフアライメントトルクＴｑに打ち勝つだけのトルクを発生させる必要があり、一方で、セルフアライメントトルクＴｑは、車輪１２の転舵量ψと車両走行速度ｖとに依存した大きさである。したがって、大まかに言えば、車輪１２の転舵量ψを増加させていく過程では、セルフアライメントトルクＴｑに応じた大きさの電流ｉが転舵モータ３６ａに供給されることになる。ちなみに、転舵装置３４が正常である場合の供給電流ｉを、以下、基準電流ｉ_REFという場合があることとする。

ii）動作伝達機構の不具合とそれへの対処のための制御
本実施例の転舵装置３４では、転舵ＥＣＵ５０は、動作変換機構４４の不具合に起因する転舵モータ３６ａのモータ回転量θと車輪１２の転舵量ψとのズレを検知し、そのズレに対処するために、そのズレに基づいて、転舵モータ３６ａの動作量θ、具体的には、目標モータ回転量θ^*を補正する。本明細書では、動作変換機構４４の不具合として、タイロッド３８の曲りに着目し、その曲りの検知と、その曲りへの対処のための制御について詳しく説明する。

図３は、転舵装置３４におけるアクチュエータアーム３６ｃの回動と車輪１２の転舵との関係、すなわち、転舵モータ３６ａのモータ回転量θと車輪の転舵量ψとの関係を模式的に示している。図では、動作変換機構４４は、アクチュエータ軸線ＡＬを中心に回動するアクチュエータアーム３６ｃと、キングピン軸線ＫＰを中心に回動するステアリングナックル１４ａおよびナックルアーム１４ｂと、アクチュエータアーム３６ｃの先端部とナックルアーム１４ｂの先端部をを繋ぐタイロッド３８だけが示されている。車輪１２は、太い破線で示されている。また、アクチュエータアーム３６ｃの先端部とタイロッド３８の基端部とを連結する第２ジョイント４０の中心，ナックルアーム１４ｂの先端部とタイロッド３８の先端部とを連結する第３ジョイント４２の中心は、それぞれ、Ｊ２，Ｊ３と表されている。アクチュエータアーム３６ｃの回動量と転舵モータ３６ａのモータ回転量θとは、減速機３６ｂの減速比に従った比例関係にあることから、図では、アクチュエータアーム３６ｃの回動量を、モータ回転量θと表している。

図３（ａ）は車両が直進している状態を示している。転舵モータ３６ａは基準回転位置に位置してモータ回転量θは０となっており、車輪１２は基準位置に位置して転舵量ψは０となっている。図３（ｂ）は、ある程度車輪１２を転舵した状態を、図３（ｃ）は、さらに車輪１２を転舵した状態を、それぞれ示している。図３（ｄ）は、動作変換機構の構造上の転舵限界、すなわち、アクチュエータアーム３６ｃとタイロッド３８とが一直線に位置している状態を示しており、そのときの転舵量ψが限界転舵量ψ_LIMとして表されている。

車輪１２が縁石に衝突する等する場合、その衝突の衝撃によって、タイロッド３８に曲りが生じる場合がある。タイロッド３８の曲りにより、タイロッド３８の長さ（厳密に言えば、第２ジョイント４０の中心Ｊ２と第３ジョイント４２の中心Ｊ３との距離である）であるロッド長Ｌが、正規長Ｌ₀よりも縮む場合がある。図４は、ロッド長ＬがＬ１にまで縮むようにタイロッド３８が曲がった場合の転舵モータ３６ａのモータ回転量θと車輪の転舵量ψとの関係を模式的に示している。

図４（ａ）は、転舵モータ３６ａのモータ回転量θが０である状態を示している。タイロッド３８に曲りが生じていない図３（ａ）では、転舵量ψが０であるのに対して、曲りが生じているため、モータ回転量θが０であるにも拘わらず、転舵量ψが０からズレている。図４（ｂ），図（ｃ）は、モータ回転量θが図３（ｂ），図３（ｃ）と同じ状態であるが、タイロッド３８に曲りが生じていないときの転舵量ψからズレている。このように、タイロッド３８の曲りによって、モータ回転量θと転舵量ψとの間にズレが生じるのである。このズレによって、モータ回転量θに基づく上述の制御では、適切な車輪１２の転舵が困難となる。また、図４（ｄ）は、動作変換機構４４の構造上の転舵限界の状態を示しているが、図３（ｄ）と比較して解るように、限界転舵量ψ_LIMが小さくなっている。

図５は、タイロッド３８のロッド長Ｌの違いによる転舵モータ３６ａのモータ回転量θと車輪１２の転舵量ψとの関係の違いを示すグラフであり、このグラフから解るように、タイロッド３８に曲りが生じていない正常状態を示す左上の関係線に比較して、曲りが大きい程、つまり、ロッド長Ｌが小さくなる程、モータ回転量θに対する転舵量ψのズレは大きくなる。また、ある程度ロッド長が小さくなると、制御上限となる転舵量ψよりも限界転舵量ψ_LIMが小さくなってしまうことになる。

先に説明したように、タイロッド３８に曲りが生じていない正常状態では、転舵量ψが増加過程にあるときには、セルフアライメントトルクＴｑに打ち勝つ力を転舵モータ３６ａは発揮させなければならないため、転舵モータ３６ａへの供給電流ｉは、上記基準電流ｉ_REFとなる。ちなみに、セルフアライメントトルクＴｑは、転舵量ψと車両走行速度ｖとに依存するため、車両走行速度ｖが判れば、供給電流ｉに基づいて、その車両走行速度における転舵量ψを認知することが可能である。

そこで、本実施例の転舵装置３４では、転舵ＥＣＵ５０は、車両走行速度ｖに基づいてその時点での基準電流ｉ_REFを特定し、その基準電流ｉ_REFとその時点での実際の供給電流との差が設定差ｉ₀を超えているときに、タイロッド３８に曲りが生じていると認定する。タイロッド３８に曲りが生じていると認定した場合、転舵ＥＣＵ５０は、基準電流ｉ_REFと実際に供給されている電流ｉとの差に基づいて、現時点でのモータ回転量θにおける実際の転舵量ψを特定し、自身が有するマップ（図５に示すようなものである）を参照しつつ、ロッド長Ｌと、転舵限界が起こり得る際の限界転舵量ψ_LIMとを特定する。転舵ＥＣＵ５０は、このようにして、モータ回転量θと車輪１２の転舵量ψとのズレをを検知するのである。

転舵ＥＣＵ５０は、モータ回転量θと車輪１２の転舵量ψとのズレが検知されている場合、車輪１２の転舵量ψを適正なものとするため、上記マップを参照しつつ、ステアリングホイール５４の操作量δに基づいて決定された目標転舵量ψ^*に対応するモータ回転量θを、目標モータ回転量θ^*に決定する。言い換えれば、転舵ＥＣＵ５０は、転舵モータ３６ａの目標モータ回転量θ^*を、上記ズレに基づいて補正するのである。転舵ＥＣＵ５０は、そのように決定した目標モータ回転量θ^*に基づいて、正常な状態と同様に、転舵モータ３６ａへの供給電流ｉを決定し、その電流ｉを転舵モータ３６ａに供給するのである。

なお、本転舵ＥＣＵ５０では、モータ回転量θと車輪１２の転舵量ψとのズレが検知されている場合、マップを参照しつつ目標モータ回転量θ^*を決定していたが、例えば、図６に示すように、特定されたロッド長Ｌに基づいて取得されたモータ回転量θと転舵量ψとの関係線を、オフセットさせ、そのオフセットされた関係線の傾き（ゲイン）を変更するような補正を行って、目標モータ回転量θ^*を決定してもよい。

また、転舵ＥＣＵ５０は、モータ回転量θと車輪１２の転舵量ψとのズレが検知されている場合、上記限界転舵量ψ_LIMを超えた車輪１２の転舵を禁止する。具体的には、目標転舵量ψ^*が限界転舵量ψ_LIMを超えた場合、目標転舵量ψ^*を限界転舵量ψ_LIMに決定する。

４つの車輪１２のいずれに対しても転舵制限がなされていない場合には、車両は、ステアリングホイール５４の操作量δに応じて適切に操舵される。例えば、図７（ａ）は、右に向かってある操作量δにおいて車両が旋回する際に、各車輪１２が転舵されている状態を示している。ちなみに、後輪１２は、前輪１２とは逆向きに転舵されている。それに対して、４つの車輪１２のいずれかに転舵制限がなされた場合には、車両の転向量は、減少する。例えば、図７（ｂ）は、左前輪１０に転舵制限がなされている場合を示している。車両は、右に向かって転向するが、左前輪１０の転舵量ψが充分ではないため、アンダステア気味の車両の操舵となっている。

本ステアリングシステムでは、前後左右いずれか１つの車輪１２に対して転舵制限がなされた場合、上記転向量の不足を軽減するために、他の車輪１２の１以上のものの転舵量を変更するように構成されている。つまり、車両の操舵に対する支援処理が実行される。詳しく言えば、他の車輪１２の１以上のものの各々に対して設けられた転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０が決定する目標転舵量ψ^*を、ある変更分ψ_A（以下、「支援転舵量ψ_A」という場合がある）だけ変更させるようにされている。例えば、図７（ｃ）に示すように、右旋回時に左前輪１２に対して転舵制限がなされている場合には、左右の後輪１２のそれぞれの転舵量が増加される。ちなみに、車両の旋回方向と転舵制限を受けている車輪１２とに基づいて、他の車輪１２のいずれの転舵量ψをどの程度増加若しくは減少させるか、すなわち、他の車輪１２における上記支援転舵量ψ_Aは、当該車両のコンセプト等に基づいて、任意に設定すればよい。

そのような支援処理のため、転舵制限をしている転舵ＥＣＵ５０は、目標転舵量ψ^*に満たない分の転舵量ψを、転舵不足量ｄψとして決定し、他の車輪１２に設けられた転舵装置３４に、その転舵不足量ｄψについての情報とともに車両の操舵支援の要請を、ＣＡＮ６２を介して送信する。ちなみに。支援を行う転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０は、上記支援転舵量ψ_Aを、送信されてきた転舵不足量ｄψに基づいて決定する。

iii）制御フロー
本転舵装置３４における車輪１２の転舵制御、詳しくは、上記タイロッド３８の曲りの検知およびそれへの対処のための処理を含む転舵制御は、図８にフローチャートを示す車輪転舵プログラムを、転舵ＥＣＵ５０のコンピュータが短い時間ピッチ（例えば、数ｍ〜数十ｍsec）で繰り返し実行することによって行われる。以下に、当該プログラムに従った処理の流れを簡単に説明する。

車輪転舵プログラムに従う処理では、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す。他のステップも同様である）において、ステアリングセンサ５６の検出に基づいてステアリングホイール５４の操作量δが、転舵モータ３６ａのモータ回転角センサの検出に基づいて現時点でのモータ回転量θが、他のシステム（例えばブレーキシステム等）から車両走行速度ｖが、それぞれ取得され、Ｓ２において、取得された操作量δに基づいて、その操作量δに対応して車輪１２を転舵すべき転舵量ψである目標転舵量ψ^*が決定される。

次に、Ｓ３において、他の車輪１２の転舵装置３４から上述の操舵支援の要請があるか否かが判定される。操舵支援の要請がある場合には、Ｓ４において、支援要請を行っている支援要請輪が前後左右のどの車輪１２であるかが特定され、Ｓ５において、その特定および支援要請輪の上記転舵不足量ｄψに基づいて、支援のために必要な上記支援転舵量ψ_Aが決定される。そして、Ｓ６において、決定された支援転舵量ψ_Aに基づいて、当該車輪１２の目標転舵量ψ^*が補正される。一方、他の車輪１２の転舵装置３４からの操舵支援の要請がない場合には、Ｓ４〜Ｓ６の処理はスキップされる。

目標転舵量ψ^*が決定若しくは補正された後、Ｓ７において、フラグDFの値が判定される。フラグDFは、初期値が“０”とされ、転舵装置３４に異常が生じている場合、詳しくは、タイロッド３８の曲りが生じている場合に、値が“１”とされるフラグである。

Ｓ７においてフラグDFが“０”であると判断された場合、すなわち、転舵装置３４が正常である場合には、Ｓ８において、上記基本制御を実行すべく、目標転舵量ψ^*に基づいて目標モータ回転量θ^*が決定され、Ｓ９において、目標モータ回転量θ^*に対する検出されている実モータ回転量θの偏差であるモータ回転量偏差Δθが決定される。そして、Ｓ１０において、モータ回転量偏差Δθに基づいて、転舵モータ３６ａへの供給電流ｉが決定され、Ｓ１１において、その電流ｉが転舵モータ３６ａに供給される。

続くＳ１２において、目標転舵量ψ^*が増加中であるか否かが判定され、増加中である場合には、Ｓ１３以下の処理、すなわち、上述のモータ回転量θと転舵量ψとのズレを検知するための処理が実行される。増加中でない場合には、Ｓ１３以下の処理はスキップされる。

上記検知処理では、まず、Ｓ１３において、転舵装置３４が正常であったならば現時点での車両走行速度ｖにおいて目標転舵量ψ^*まで車輪１２が転舵される際に転舵モータ３６ａに供給されるべき電流ｉ、すなわち、上述の基準電流ｉ_REFが特定される。続くＳ１４において、基準電流ｉ_REFと実際に供給されている供給電流ｉとの差が、設定差ｉ₀を超えているか否かが判定される。設定差ｉ₀を超えている場合には、Ｓ１５において、タイロッド３８に曲がりが生じているとして、フラグDFが“１”とされ、Ｓ１６において、先に説明したように、マップが参照されつつ、ロッド長Ｌ，限界転舵量ψ_LIMが特定される。なお、フローチャートには記載されていないが、車両のインストゥルメントパネルに、警告音とともに当該転舵装置３４においてタイロッド３８に曲がりが生じている旨が表示され、運転者に対してその情報が報知される。Ｓ１４において基準電流ｉ_REFと実際に供給されている供給電流ｉとの差が設定差ｉ₀を超えていないと判定された場合には、Ｓ１５，Ｓ１６の処理は、スキップされる。

Ｓ７においてフラグDFが“１”であると判断された場合、すなわち、タイロッド３８に曲がりが生じている場合には、Ｓ１７において、目標転舵量ψ^*が、特定されている限界転舵量ψ_LIMを超えているか否かが判定される。目標転舵量ψ^*が限界転舵量ψ_LIMを超えていると判定された場合、Ｓ１８において、目標転舵量ψ^*が限界転舵量ψ_LIMを超えている分が、転舵不足量ｄψとして決定され、Ｓ１９において、目標転舵量ψ^*が、限界転舵量ψ_LIMに決定される。そして、Ｓ２０において、上記転舵不足量ｄψについての情報とともに、他の車輪１２の転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０に、ＣＡＮ６２を介して、車両の操舵支援要請が送信される。Ｓ１７において標転舵量ψ^*が限界転舵量ψ_LIMを超えていないと判定された場合は、Ｓ１８〜Ｓ２０の処理はスキップされる。

次のＳ２１において、先に説明したように、特定されているロッド長Ｌを基に、上記マップを参照して、目標モータ回転量θ^*が決定される。続くＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４において、Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１と同様に、モータ回転量偏差Δθが決定され、そのモータ回転量偏差Δθに基づいて転舵モータ３６ａへの供給電流ｉが決定され、その電流ｉが転舵モータ３６ａに供給される。

１０：車両用車輪配設モジュール １２：車輪 １４：車輪駆動ユニット １４ａ：ハウジング〔ステアリングナックル〕 １４ｂ：ナックルアーム ３４：転舵装置 ３６：転舵アクチュエータ ３６ａ：転舵モータ〔電動モータ〕〔駆動源〕 ３６ｂ：減速機 ３６ｃ：アクチュエータアーム ３８：タイロッド ４０： ロッド基端部連結用ボールジョイント ４２：ロッド先端部連結用ボールジョイント ４４：動作変換機構 ５０：転舵電子制御ユニット（転舵ＥＣＵ）〔コントローラ〕 ５２：操作装置 ５４：ステアリングホイール〔ステアリング操作部材〕 ５６：ステアリングセンサ ５８：反力付与装置 ６０：操作電子制御ユニット（操作ＥＣＵ） ６２：ＣＡＮ

Claims (1)

1. それぞれが転舵可能な複数の車輪を備える車両に配備されて、それら複数の車輪のうちの１つを独立して転舵する転舵装置であって、
   駆動源としての電動モータと、その電動モータの動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構と、その電動モータへの供給電流を制御することでその電動モータの動作量に応じた車輪の転舵を実現させるコントローラとを備え、
   前記コントローラが、前記電動モータの動作量と前記供給電流との関係に基づいて、前記動作変換機構の不具合に起因する前記電動モータの動作量と車輪の転舵量とのズレを検出するように構成された転舵装置。

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