JP2021127080A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの回転を転舵シャフトに伝達する伝動機構の状態を適切に監視できる操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるべくラック軸を移動させるための動力となるモータトルクを発生する転舵側モータと、当該転舵側モータの回転をラック軸に伝達する伝動機構とを有する操舵装置を制御対象としている。操舵制御装置は、伝動機構の状態を監視するＣＰＵを備えている。そして、ＣＰＵは、転舵側回転角センサの検出結果を取得する上記ステップＳＡ１０の処理と、伝動機構の異常を検出するべく、転舵側回転角センサで取得した転舵角が各エンドを超える状態であるか否かを判定する上記ステップＳＡ２０の処理とを実行するようにしている。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵制御装置に関する。

たとえば特許文献１の操舵装置は、モータの回転を転舵シャフトに伝達する構成としてベルト伝動機構を有している。ベルト伝動機構は、モータの出力軸に設けられる駆動プーリ、転舵シャフトに螺合されたボールナットに設けられる従動プーリ、および２つのプーリに巻き掛けられるベルトを有している。上記特許文献１には、こうした電動パワーステアリング装置のモータの駆動を制御する操舵制御装置の一例が開示されている。この操舵制御装置は、ステアリングホイールの操舵速度およびモータの回転速度に基づきベルト伝動機構の異常を検出するようにしている。

特開２００８−１０５６０４号公報

操舵装置にはより高い信頼性が要求される。このため、モータの回転を転舵シャフトに伝達する伝動機構の円滑な動作が困難となる状況をより早く検出することが求められる。
本発明の目的は、モータの回転を転舵シャフトに伝達する伝動機構の状態を適切に監視できる操舵制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵制御装置は、車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータと、前記モータの回転を前記転舵シャフトに伝達する伝動機構とを有する操舵装置を制御対象とし、前記伝動機構の状態を監視する状態監視部を備え、前記状態監視部は、前記転舵輪が転舵する際の角度である舵角に換算可能な状態変数である前記モータの回転角を検出するように前記操舵装置に設けられた回転角センサの検出結果を取得する回転角取得処理と、前記伝動機構の異常を検出するべく、前記回転角取得処理で取得した前記回転角が前記転舵輪が転舵する際の限界の舵角である限界舵角に対応して設定されている限界値を超える状態であるか否かを判定する第１の異常状態判定処理とを実行するようにしている。

上記構成によれば、モータの回転角が、転舵輪が転舵する際の限界の舵角である限界舵角に対応して設定される限界値を超える状態、すなわち転舵シャフトがそれ以上は移動できないにもかかわらずモータが回転をし続けている状態を検出することができるようになる。そして、転舵シャフトがそれ以上は移動できないにもかかわらずモータが回転をし続けている状態は、伝動機構に異常が生じていてモータの回転を転舵シャフトに伝達することができない状態に陥っている可能性を含んでいる。つまり、上記構成を用いては、伝動機構の異常、すなわち操舵装置の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、モータの回転を転舵シャフトに伝達する伝動機構の状態を適切に監視することができる。

上記操舵制御装置において、前記状態監視部は、前記転舵輪が転舵する際の角度である舵角に換算可能な前記転舵シャフトの位置としてシャフト位置を検出するように前記操舵装置に設けられたシャフト位置センサの検出結果を取得するシャフト位置取得処理と、前記伝動機構の異常を検出するべく、前記回転角取得処理で取得した前記回転角に基づき算出された値であるモータ角算出値と、前記シャフト位置取得処理で取得した前記シャフト位置に基づき算出された値であるシャフト位置算出値との差が前記伝動機構に異常があることを示す値であるか否かを判定する第２の異常状態判定処理とを実行するように構成されていることが好ましい。

上記構成によれば、モータ角算出値と、シャフト位置算出値とが一致しない状態、例えば、伝動機構を構成する歯付きのベルトや歯車の歯飛びの状態を検出することができるようになる。そして、伝動機構を構成する歯付きベルトや歯車の歯飛びの状態は、そのまま放っておくとモータの回転を転舵シャフトに伝達することができない伝動機構の異常の状態に陥る可能性がある。つまり、上記構成を用いては、伝動機構の円滑な動作が困難となる状態に至る前に、その予兆として伝動機構の異常、すなわち操舵装置の機械的な異常をより適切に検出することができるようになる。

また、上記操舵制御装置において、前記伝動機構は、前記転舵シャフトに設けられたボールねじ部に複数のボールを介して螺合するボールナットと、前記モータの回転を前記ボールナットに伝達する歯付きのベルトとを有するものであることが好ましい。

上記構成によれば、モータの回転を転舵シャフトに伝達する構成として歯付きのベルトを有する伝動機構が用いられている場合において、当該伝動機構の機能の要であるベルトの状態を適切に監視することができるようになる。したがって、モータの回転を転舵シャフトに伝達する伝動機構の異常を適切に検出することができるようになる。

また、上記操舵制御装置において、前記操舵装置は、運転者により操舵される操舵機構と、前記転舵シャフト、前記モータ及び前記伝動機構を有する転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有するものであることが好ましい。

ここで、転舵機構の機械的な異常を検出することは、当該転舵機構と、上記操舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置では特に重要である。これは、上記転舵機構に機械的な異常が発生したとしてもこのような状況が上記操舵機構を通じて運転者に伝達されないからである。

この点、上記構成によれば、伝動機構の異常、すなわち転舵機構の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置において、転舵機構の機械的な異常を検出することができる。

本発明の操舵制御装置によれば、モータの回転を転舵シャフトに伝達する伝動機構の状態を適切に監視することができる。

操舵装置の概略構成図。 伝動機構の概略構成図。 転舵機構でのベルト異常を検出するための処理手順を示すフローチャート。 転舵機構での歯飛びを検出するための処理手順を示すフローチャート。

以下、操舵制御装置をステアバイワイヤ式の操舵装置に適用した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の操舵装置１は、ステアバイワイヤ式の操舵装置である。操舵装置１は、当該操舵装置１の作動を制御する操舵制御装置２を備えている。操舵装置１は、ステアリングホイール３を介して運転者により操舵される操舵機構４と、運転者による操舵機構４の操舵に応じて転舵輪５を転舵させる転舵機構６とを備えている。本実施形態の操舵装置１は、操舵機構４と、転舵機構６との間の動力伝達路が機械的に常時分離した構造を有している。

操舵機構４は、ステアリングホイール３が連結されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１を介してステアリングホイール３に対して操舵に抗する力である操舵反力を付与する操舵側アクチュエータ１２とを備えている。

操舵側アクチュエータ１２は、駆動源となる操舵側モータ１４と、ウォームアンドホイールからなる減速機１５とを備えている。操舵側モータ１４は、減速機１５を介してステアリングシャフト１１に連結されている。

転舵機構６は、ピニオン軸２１と、ピニオン軸２１に連結された転舵シャフトとしてのラック軸２２と、ラック軸２２を軸方向への往復動可能に収容するラックハウジング２３と、ピニオン軸２１及びラック軸２２からなるラックアンドピニオン機構２４とを備えている。ラックハウジング２３は、それぞれ円筒状に形成された第１ハウジング２５と第２ハウジング２６とを有している。ラック軸２２とピニオン軸２１とは、第１ハウジング２５内に所定の交差角をもって配置されている。ラックアンドピニオン機構２４は、ピニオン軸２１に形成されたピニオン歯２１ａとラック軸２２に形成されたラック歯２２ａとが噛合されることで構成されている。また、ラック軸２２の両端には、ボールジョイントからなるラックエンド２７を介してタイロッド２８が連結されており、タイロッド２８の先端は、転舵輪５が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。

ピニオン軸２１は、ラック軸２２をラックハウジング２３の内部に支持するために設けられている。すなわち、転舵機構６に設けられる図示しない支持機構によって、ラック軸２２はその軸線方向に沿って移動可能に支持されるとともに、ピニオン軸２１へ向けて押圧される。これにより、ラック軸２２はラックハウジング２３の内部に支持される。また、ラック軸２２の回転が規制される。ただし、ピニオン軸２１を使用せずにラック軸２２をラックハウジング２３に支持する他の支持機構を設けてもよい。この場合、転舵機構６としてピニオン軸２１を割愛した構成を採用してもよい。

また、転舵機構６は、ラック軸２２に対して転舵輪５を転舵させるべく軸方向へ移動するための動力を付与する転舵側アクチュエータ３１を備えている。転舵側アクチュエータ３１は、駆動源となる転舵側モータ３２と、伝動機構３３とを備えており、第１ハウジング２５と第２ハウジング２６との連結部分に設けられている。

転舵側モータ３２は、例えば、三相のブラシレスモータが採用される。転舵側モータ３２は、第１ハウジング２５の外側の部分に固定される。転舵側モータ３２の出力軸３２ａはラック軸２２に対して平行に延びている。

図２に示すように、伝動機構３３は、ボールナット４０、歯付きの駆動プーリ４１、歯付きの従動プーリ４２、および歯付きの無端状のベルト４３を有している。
ボールナット４０は、ラック軸２２に形成された螺旋状の溝であるボールねじ部２２ｂに対して複数のボールを介して螺合されている。ボールねじ部２２ｂは、ラック軸２２における第１の端部（図１中の左端部）に寄った所定範囲にわたって設けられている。駆動プーリ４１は、転舵側モータ３２の出力軸３２ａに固定されている。従動プーリ４２は、ボールナット４０の外周面に嵌められた状態で固定されている。ベルト４３は、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に掛け渡されている。したがって、転舵側モータ３２の回転は、駆動プーリ４１、ベルト４３、及び従動プーリ４２を介してボールナット４０に伝達される。

そして、転舵側アクチュエータ３１は、転舵側モータ３２の回転を伝動機構３３にてラック軸２２の軸方向への往復動に変換することで当該ラック軸２２に対して動力を付与する。

このように構成された操舵装置１では、運転者によるステアリング操舵に応じて転舵側アクチュエータ３１からラック軸２２に対してモータトルクが動力として付与されることで、転舵輪５の舵角θｄが変更される。このとき、操舵側アクチュエータ１２からは、運転者の操舵に抗する操舵反力がステアリングホイール３に対して付与される。

図１に示すように、操舵側モータ１４及び転舵側モータ３２には、各モータ１４，３２の駆動を制御する操舵制御装置２が接続されている。操舵制御装置２は、各種のセンサの検出結果に基づき、各モータ１４，３２の制御量である電流の供給を制御することによって、各モータ１４，３２の駆動を制御する。各種のセンサとしては、例えば、車速センサ６２、トルクセンサ６３、操舵側回転角センサ６４、転舵側回転角センサ６５、操舵側電流センサ６６、及び転舵側電流センサ６７がある。

車速センサ６２は、車両の走行速度である車速値Ｖを検出する。トルクセンサ６３は、運転者のステアリング操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴｈを検出する。操舵側回転角センサ６４は、操舵側モータ１４の回転軸の回転角である操舵角θｓを検出する。転舵側回転角センサ６５は、転舵側モータ３２の回転軸の回転角である転舵角θｔを検出する。操舵側電流センサ６６は、操舵側モータ１４に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得し、これを操舵側モータ１４の出力であるモータトルクの大きさを示す実電流値Ｉｓｑとして検出する。転舵側電流センサ６７は、転舵側モータ３２に対応して設けられる図示しないインバータにおいて、スイッチング素子のそれぞれのソース側に接続されたシャント抵抗の電圧降下を電流として取得し、これを転舵側モータ３２の出力であるモータトルクの大きさを示す実電流値Ｉｔｑとして検出する。

また、操舵制御装置２には、各種センサとして、上記の他、ラック軸２２の軸方向における位置であるストローク位置Ｐｒａを検出するストロークセンサ６８が接続されている。転舵輪５の舵角θｄは、ストローク位置Ｐｒａに応じて一義的に決まるため、ストローク位置Ｐｒａは転舵輪５の舵角θｄに換算可能な状態変数である。本実施形態において、ストロークセンサ６８は、シャフト位置センサの一例である。

また、操舵制御装置２には、例えば、車両内部のインスツルメントパネル、所謂、インパネに設けられた警告装置６１が接続されている。警告装置６１は、点灯や点滅することによって運転者への警告を実施するものである。本実施形態において、警告装置６１は、転舵機構６の機械的な異常の発生を運転者に警告する。この転舵機構６の機械的な異常には、伝動機構３３の円滑な動作が困難となる状態や、そのまま放っておくと伝動機構３３の円滑な動作が困難となる状態である予兆の状態を含んでいる。

次に、操舵制御装置２の構成について説明する。
図１に示すように、操舵制御装置２は、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という）５０及びメモリ５１を備えている。ＣＰＵ５０は、メモリ５１に記憶されたプログラムを所定の演算周期ごとに実行することによって、モータトルクを発生させるように各モータ１４，３２の駆動の制御を含む各種制御を実行する。本実施形態において、ＣＰＵ５０は制御部の一例である。

具体的には、ＣＰＵ５０は、運転者によるステアリング操舵に応じた操舵反力を発生させるように当該操舵反力の目標値となる目標反力トルクを演算する。この場合、例えば、ＣＰＵ５０は、操舵トルクＴｈ及び車速値Ｖに基づき目標反力トルクを演算する。そして、ＣＰＵ５０は、操舵側モータ１４の操舵角θｓ及び実電流値Ｉｓｑに基づいて、目標反力トルクに応じたモータトルクが発生するように操舵側モータ１４に駆動電力を供給することで、その駆動を制御する。これにより、操舵機構４にて操舵反力が発生させられる。

また、ＣＰＵ５０は、転舵側モータ３２の転舵角θｔに基づいて、中点θｔ０からの転舵側モータ３２の回転数をカウントしており、中点θｔ０を原点として転舵角θｔを積算した角度である積算角を演算する。なお、中点θｔ０は、車両が直進する際の転舵角θｔであり、ピニオン角の中点と対応する。そして、ＣＰＵ５０は、この積算角に伝動機構３３の減速比、ボールナット４０のリード、及びラックアンドピニオン機構２４の回転速度比に基づく換算係数Ｋを乗算することにより、転舵輪５の舵角θｄとしてピニオン角θｐを演算する。つまり、転舵角θｔは転舵輪５の舵角θｄに換算可能な状態変数である。ピニオン角θｐは、ピニオン軸２１の回転角を示す角度である。なお、ピニオン角θｐは、中点θｐ０よりも、例えば左側の角度である場合に正、右側の角度である場合に負とする。

ＣＰＵ５０は、運転者によるステアリング操舵に応じたピニオン角θｐとなるように当該ピニオン角θｐの目標値となる目標ピニオン角θｐ＊を演算する。この場合、例えば、ＣＰＵ５０は、操舵角θｓに基づき、当該操舵角θｓと同値となるように目標ピニオン角θｐ＊を演算する。ＣＰＵ５０は、ピニオン角θｐが目標ピニオン角θｐ＊に追従するようにフィードバック制御を実行することにより、動力の目標値となる目標転舵トルクを演算する。そして、ＣＰＵ５０は、転舵側モータ３２の転舵角θｔ及び実電流値Ｉｔｑに基づいて、目標転舵トルクに応じたモータトルクが発生するように転舵側モータ３２に駆動電力を供給することで、その駆動を制御する。これにより、転舵機構６にて動力が発生させられる。

また、メモリ５１は、後述の転舵機構６の機械的な異常を検出する際に用いる情報として、転舵輪５が転舵する際の限界の舵角である限界舵角に対応して設定される限界値である左側エンドθｐｌ及び右側エンドθｐｒや、異常判定値θｔｈを含む各種情報を記憶している。各エンドθｐｌ，θｐｒは、車両の出荷前等に工場やディーラーで設定されたり、車両の走行中等に実施する学習で得られた情報に基づき設定されたりする。異常判定値θｔｈは、車両の出荷前等に工場やディーラーで設定される。

転舵輪５が転舵する際の限界の限界舵角は、ラック軸２２が軸方向移動するなかで当該ラック軸２２の転舵輪５側に近接して設けられたラックエンド２７がラックハウジング２３の軸方向両側の端部２３ａにそれぞれ当接する、所謂、エンド当ての位置によって規定される。そして、各エンドθｐｌ，θｐｒは、車両が直進する際の舵角θｄである転舵中心θｄ０を基準として、転舵輪５が左側及び右側それぞれに転舵する際の限界舵角に対応する限界値として、当該限界舵角をピニオン軸２１の回転角を示す角度であるピニオン角θｐに換算したものである。つまり、本実施形態において、中点θｐ０を基準として、ピニオン軸２１が左側及び右側それぞれに回転できる限界の大きさを上限値θｐｅｎｄとする場合、左側エンドθｐｌは絶対値を上限値θｐｅｎｄとする正値で表されるとともに、右側エンドθｐｒは絶対値を上限値θｐｅｎｄとする負値で表される。

次に、転舵機構６の機械的な異常を検出するためにＣＰＵ５０が実行する処理について説明する。以下では、ＣＰＵ５０は、メモリ５１に記憶されたプログラムに基づいて、制御周期毎に周期処理を実行することによって、転舵機構６の機械的な異常を検出するための処理を実行する。

図３に示すように、ＣＰＵ５０は、転舵角θｔを取得する（ステップＳＡ１０）。この処理では、ＣＰＵ５０が転舵側モータ３２の駆動を制御する際に取得する転舵角θｔを用いるようにしてもよい。本実施形態において、上記ステップＳＡ１０等、転舵側回転角センサ６５の検出結果として転舵角θｔを取得する処理は、回転角取得処理に相当する。

続いて、ＣＰＵ５０は、上記ステップＳＡ１０で取得した転舵角θｔに基づき演算されるピニオン角θｐの絶対値が各エンドθｐｌ，θｐｒの絶対値である上限値θｐｅｎｄ以上である（｜θｐ｜≧θｐｅｎｄ）か否かを判定する（ステップＳＡ２０）。この処理は、転舵角θｔに基づき換算されたピニオン角θｐが各エンドθｐｌ，θｐｒを超える状態、すなわちラック軸２２がそれ以上は移動できないにもかかわらず転舵側モータ３２が回転をし続けている状態を検出するためのものである。本実施形態において、上記ステップＳＡ２０の処理は、第１の異常状態判定処理に相当する。

伝動機構３３において、ベルト４３が破断していない場合、ラックエンド２７がラックハウジング２３の軸方向の端部２３ａに当たってラック軸２２がそれ以上は移動できなくなると、従動プーリ４２の回転が停止してその状態がベルト４３を通じて駆動プーリ４１へと伝達されて転舵側モータ３２の回転が停止することになる。

これに対して、例えば、ベルト４３が破断している場合、ラック軸２２のラックエンド２７がラックハウジング２３の軸方向の端部２３ａに当たってそれ以上は移動できなくなると、従動プーリ４２の回転が停止するがその状態が駆動プーリ４１、すなわち転舵側モータ３２へと伝達されることがなくなる。この場合、転舵側モータ３２は、ラック軸２２が移動できなくなった側に回転していたのであれば、当該回転の慣性により回転をし続けることになり、ピニオン角θｐが各エンドθｐｌ，θｐｒを超える状態が生じる。

つまり、上記ステップＳＡ２０の処理によっては、ベルト４３の状態としてベルト４３が破断しているか否かの監視をするなかで、転舵機構６の機械的な異常として、ベルト４３が破断しているベルト破断の状態を検出することができる。本実施形態において、ＣＰＵ５０は、状態監視部の一例である。

図３の説明に戻り、上記ステップＳＡ２０において、ＣＰＵ５０は、ピニオン角θｐの絶対値が上限値θｐｅｎｄ未満であると判定する場合（ステップＳＡ２０：ＮＯ）、転舵機構６に機械的な異常が生じていないことを判定し、ステップＳＡ１０の処理に戻り当該ステップＳＡ１０以後の処理を繰り返し実行する。

一方、ＣＰＵ５０は、ピニオン角θｐの絶対値が上限値θｐｅｎｄ以上であると判定する場合（ステップＳＡ２０：ＹＥＳ）、ラック軸２２がそれ以上は移動できないにもかかわらず転舵側モータ３２が回転をし続けている状態であることを検出し転舵機構６の機械的な異常としてベルト異常を確定させるための処理を実行する（ステップＳＡ３０）。ステップＳＡ３０にて、ＣＰＵ５０は、転舵機構６の機械的な異常を検出した旨を運転者に警告するべく、警告装置６１を点灯や点滅させるように点灯状態を制御する。また、ＣＰＵ５０は、転舵機構６の機械的な異常を検出した旨を記録するべく、その旨を示す異常情報をメモリ５１にて記録する。こうしてメモリ５１に記録された異常情報は、図示しない診断ツールが操舵制御装置２に対して外部から接続される場合に、当該診断ツールに対して出力される。本実施形態において、メモリ５１は、ダイアグとしての機能を有する。その後、ＣＰＵ５０は、フェールセーフとしてメカ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。本実施形態において、メカ異常時フェールでは、運転者に警告をしつつ車両を安全に停車させるための処理を実行したりする。

また、図４に示すように、ＣＰＵ５０は、ストローク位置Ｐｒａを取得する（ステップＳＢ１０）。この処理では、ＣＰＵ５０が転舵側モータ３２の駆動を制御する際にストローク位置Ｐｒａを取得する場合には当該ストローク位置Ｐｒａを用いるようにしてもよい。本実施形態において、上記ステップＳＢ１０等、ストロークセンサ６８の検出結果としてストローク位置Ｐｒａを取得する処理は、シャフト位置取得処理に相当する。

続いて、ＣＰＵ５０は、上記ステップＳＡ１０で取得した転舵角θｔに基づき演算されるピニオン角θｐと、上記ステップＳＢ１０で取得したストローク位置Ｐｒａに基づき演算されるストローク位置検出角θｒａとの差の絶対値が異常判定値θｔｈ以上である（｜θｐ−θｒａ｜≧θｔｈ）か否かを判定する（ステップＳＢ２０）。この処理は、転舵角θｔと、ストローク位置Ｐｒａとをそれぞれピニオン軸２１の角度に換算して得られるピニオン角θｐと、ストローク位置検出角θｒａとを用いて、これらが一致しない状態、すなわち伝動機構３３を構成するベルト４３の歯飛びの状態を検出するためのものである。本実施形態において、上記ステップＳＢ２０の処理は、第２の異常状態判定処理に相当する。本実施形態において、ピニオン角θｐは転舵角θｔに基づき算出されるモータ角算出値に相当するとともに、ストローク位置検出角θｒａはストローク位置Ｐｒａに基づき算出されるシャフト位置算出値に相当する。

なお、この処理で用いる転舵角θｔは、上記ステップＳＡ１０で取得したものを用いることの他、上記ステップＳＢ１０でストローク位置Ｐｒａとともに転舵角θｔを取得するようにしてもよい。この場合、上記ステップＳＢ１０は、回転角取得処理に相当する。

伝動機構３３において、ベルト４３が歯飛びしない場合、転舵角θｔに基づき演算されるピニオン角θｐと、ストローク位置Ｐｒａに基づき演算されるストローク位置検出角θｒａとは、所定の公差の範囲内で一致することになる。

これに対して、例えば、ベルト４３が歯飛びする場合、従動プーリ４２の回転が急停止する際等に転舵側モータ３２が回転の慣性により停止しきれないことに伴い、駆動プーリ４１の回転方向側において、ベルト４３の緩みが生じ、この緩みが原因で駆動プーリ４１が従動プーリ４２に対して余分に回転してしまう。この場合、転舵側モータ３２の回転と、ラック軸２２の軸方向の移動との間でずれが生じることになり、ピニオン角θｐと、ストローク位置Ｐｒａに基づき演算されるストローク位置検出角θｒａとが上記所定の公差を超える範囲で一致しなくなる状態が生じる。

そして、本実施形態において、異常判定値θｔｈは、上記所定の公差を超える範囲のうち、ベルト４３が歯飛びするとして実験的に求められる範囲の値に設定されている。
つまり、上記ステップＳＢ２０の処理によっては、ベルト４３の状態としてベルト４３が歯飛びしているか否かの監視をするなかで、転舵機構６の機械的な異常として、ベルト４３が歯飛びしている歯飛びの状態を検出することができる。

図４の説明に戻り、上記ステップＳＢ２０において、ＣＰＵ５０は、ピニオン角θｐと、ストローク位置検出角θｒａとの差の絶対値が異常判定値θｔｈ未満であると判定する場合（ステップＳＢ２０：ＮＯ）、転舵機構６に機械的な異常が生じていないことを判定し、ステップＳＢ１０の処理に戻り当該ステップＳＢ１０以後の処理を繰り返し実行する。

一方、ＣＰＵ５０は、ピニオン角θｐと、ストローク位置検出角θｒａとの差の絶対値が異常判定値θｔｈ以上であると判定する場合（ステップＳＢ２０：ＹＥＳ）、ベルト４３の歯飛びの状態であることを検出し転舵機構６の機械的な異常として歯飛びを確定させるための処理を実行する（ステップＳＢ３０）。ステップＳＢ３０にて、ＣＰＵ５０は、上記ステップＳＡ３０同様、警告装置６１の点灯状態を制御したり、転舵機構６の機械的な異常を検出した旨を示す異常情報をメモリ５１にて記録したりする。その後、ＣＰＵ５０は、フェールセーフとしてメカ異常時フェールを作動させる処理へと移行する。本実施形態において、メカ異常時フェールでは、運転者に警告をしつつ車両を安全に停車させるための処理を実行したりする。

以下、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態によれば、転舵側モータ３２の転舵角θｔに基づきピニオン角θｐが、各エンドθｐｌ，θｐｒを超える状態、すなわちラック軸２２がそれ以上は移動できないにもかかわらず転舵側モータ３２が回転をし続けている状態を検出することができるようになる。そして、ラック軸２２がそれ以上は移動できないにもかかわらず転舵側モータ３２が回転をし続けている状態は、伝動機構３３に異常が生じていて転舵側モータ３２の回転をラック軸２２に伝達することができない状態に陥っている可能性を含んでいる。つまり、上記本実施形態を用いては、伝動機構３３の異常、すなわち転舵機構６の機械的な異常を検出することができるようになる。

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態では、上記ステップＳＡ２０のように、転舵角θｔに基づき演算されるピニオン角θｐの絶対値が各エンドθｐｌ，θｐｒの絶対値である上限値θｐｅｎｄ以上の状態であるか否かを判定する処理を有しているので、伝動機構３３の異常、すなわち転舵機構６の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、転舵側モータ３２の回転をラック軸２２に伝達する伝動機構３３の状態を適切に監視することができる。

（２）本実施形態では、上記ステップＳＢ２０のように、転舵角θｔに基づいたピニオン角θｐと、ストローク位置Ｐｒａに基づいたストローク位置検出角θｒａとが一致しない状態であるか否かを判定する処理を有しているので、伝動機構３３を構成するベルト４３の歯飛びの状態を検出することができるようになる。そして、伝動機構３３を構成するベルト４３の歯飛びの状態は、そのまま放っておくと転舵側モータ３２の回転をラック軸２２に伝達することができない伝動機構３３の異常の状態に陥る可能性がある。つまり、上記本実施形態を用いては、伝動機構３３の円滑な動作が困難となる状態に至る前に、その予兆として伝動機構３３の異常、すなわち転舵機構６の機械的な異常をより適切に検出することができるようになる。

（３）本実施形態のように、転舵側モータ３２の回転をラック軸２２に伝達する構成としてベルト４３を有する伝動機構３３が用いられている場合において、当該伝動機構３３の機能の要であるベルト４３の状態を適切に監視することができるようになる。したがって、転舵側モータ３２の回転をラック軸２２に伝達する伝動機構３３の異常を適切に検出することができるようになる。

（４）ここで、転舵機構６の機械的な異常を検出することは、当該転舵機構６と、操舵機構４との間の動力伝達路が分離した構造を有する操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置１では特に重要である。これは、転舵機構６に機械的な異常が発生したとしてもこのような状況が操舵機構４を通じて運転者に伝達されないからである。

この点、本実施形態によれば、伝動機構３３の異常、すなわち転舵機構６の機械的な異常を検出することができるようになる。したがって、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置１において、転舵機構６の機械的な異常を検出することができる。

（５）本実施形態では、伝動機構３３の異常を運転者に警告装置６１を通じて報知することで当該異常への迅速な対応を促すことができるようになる。これにより、伝動機構３３に異常が実際に生じている場合であっても、当該異常が生じた状態で車両が使用されてしまう期間をなるべく短くすることができる。

上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・上記ステップＳＡ２０の処理では、ピニオン角θｐが各エンドθｐｌ，θｐｒと一致する場合、ベルト異常として検出しないことを許容してもよい。

・上記ステップＳＢ３０の処理では、ピニオン角θｐと、ストローク位置検出角θｒａとの差が異常判定値と一致する場合、歯飛びを検出しないことを許容してもよい。
・上記ステップＳＢ３０の処理において、歯飛びを検出するうえでは、ピニオン角θｐに対してストローク位置検出角θｒａが異常判定値以上小さいことを少なくとも検出することができればよい。

・上記ステップＳＡ１０〜ＳＡ３０の処理と、上記ステップＳＢ１０〜ＳＢ３０の処理とは、一連の流れで実行されるようにしてもよい。この場合、例えば、上記ステップＳＡ２０：ＮＯの後、上記ステップＳＢ１０以後の処理が実行されるようにすればよい。

・転舵機構６の機械的な異常を検出する処理としては、上記ステップＳＡ２０：ＹＥＳを経由する毎にカウント値を加算又は減算して所定の閾値に達することを条件に上記ステップＳＡ３０に移行する、すなわち異常を確定させる構成を採用してもよい。これは、ＳＢ２０：ＹＥＳについても同様である。

・上記ステップＳＢ２０の処理は、ラック軸２２の軸方向における位置の値を用いて判定するようにしてもよい。この場合、転舵角θｔは、ラック軸２２の軸方向における位置に換算して用いられる。

・ストロークセンサ６８は、ラック軸２２の軸方向の位置を検出することができればその検出方法を変更してもよく、例えば、ピニオン軸２１に設けられたレゾルバで構成してもよい。

・伝動機構３３は、ベルト４３を用いない、例えば、ウォーム減速機構であったりしてもよい。この場合でもウォーム減速機構の歯欠け等の異常を検出することができる。
・ＣＰＵ５０は、操舵角θｓに対する転舵輪５の舵角θｄの比率、すなわち入力側から出力側への回転伝達比であるステアリングギヤ比を可変させるように目標ピニオン角θｐ＊を演算することもできる。この場合、伝動機構３３の異常時には、上記ステップＳＡ２０：ＹＥＳの状態が生じ易くなるので、上記実施形態を適用することが効果的である。

・警告装置６１を通じた運転者への警告としては、例えば、アラーム等の音で知らせたり、操舵反力を大きくしてステアリング操舵を重くしたりする等、何かしら状況の変化を運転者が認識できる方法であれば適宜変更可能である。その他、運転者に警告する以外、車両が有する通信機能を用いて、例えば、現在位置から最も近いディーラーであったり、最寄りのディーラー等、車両のメンテナンスが可能な店舗に知らせたりすることもできる。

・上記実施形態において、ＣＰＵ５０は、コンピュータプログラムを実行する１つ以上のプロセッサ、あるいは各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する特定用途向け集積回路等の１つ以上の専用ハードウェア回路、あるいは上記プロセッサ及び上記専用ハードウェア回路の組み合わせを含む回路として実現してもよい。また、メモリ５１には、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体によって構成してもよい。

・上記実施形態は、操舵装置１を、操舵機構４と転舵機構６との間が機械的に常時分離したリンクレスの構造としたが、これに限らず、クラッチにより操舵機構４と転舵機構６との間が機械的に分離可能な構造としてもよい。また、操舵装置１は、ステアリングホイール３の操舵を補助するための力であるアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置としてもよい。この場合、ステアリングホイール３は、ステアリングシャフト１１を介してピニオン軸２１が機械的に接続される。

次に、上記実施形態及び変形例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）上記操舵制御装置において、前記状態監視部は、前記伝動機構の異常を検出するとき、定められた報知動作を実行することが好ましい。

上記構成によれば、伝動機構の異常を運転者に報知することで当該異常への迅速な対応を促すことができるようになる。これにより、伝動機構に異常が生じた状態で車両が使用されてしまう期間をなるべく短くすることができる。

１…操舵装置
２…操舵制御装置
４…操舵機構
５…転舵輪
６…転舵機構
２２…ラック軸（転舵シャフト）
２２ｂ…ボールねじ部
３２…転舵側モータ
３３…伝動機構
４０…ボールナット
４３…ベルト
５０…ＣＰＵ（状態監視部）
６５…転舵側回転角センサ
６８…ストロークセンサ（シャフト位置センサ）

Claims (4)

1. 車両の転舵輪を転舵させるべく転舵シャフトを移動させるための動力となるモータトルクを発生するモータと、前記モータの回転を前記転舵シャフトに伝達する伝動機構とを有する操舵装置を制御対象とし、
   前記伝動機構の状態を監視する状態監視部を備え、
   前記状態監視部は、
   前記転舵輪が転舵する際の角度である舵角に換算可能な状態変数である前記モータの回転角を検出するように前記操舵装置に設けられた回転角センサの検出結果を取得する回転角取得処理と、
   前記伝動機構の異常を検出するべく、前記回転角取得処理で取得した前記回転角が前記転舵輪が転舵する際の限界の舵角である限界舵角に対応して設定されている限界値を超える状態であるか否かを判定する第１の異常状態判定処理と、を実行する
   ことを特徴とする操舵制御装置。
2. 前記状態監視部は、
   前記転舵輪が転舵する際の角度である舵角に換算可能な前記転舵シャフトの位置としてシャフト位置を検出するように前記操舵装置に設けられたシャフト位置センサの検出結果を取得するシャフト位置取得処理と、
   前記伝動機構の異常を検出するべく、前記回転角取得処理で取得した前記回転角に基づき算出された値であるモータ角算出値と、前記シャフト位置取得処理で取得した前記シャフト位置に基づき算出された値であるシャフト位置算出値との差が前記伝動機構に異常があることを示す値であるか否かを判定する第２の異常状態判定処理とを実行するように構成されている請求項１に記載の操舵制御装置。
3. 前記伝動機構は、
   前記転舵シャフトに設けられたボールねじ部に複数のボールを介して螺合するボールナットと、
   前記モータの回転を前記ボールナットに伝達する歯付きのベルトと、を有するものである請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置。
4. 前記操舵装置は、運転者により操舵される操舵機構と、前記転舵シャフト、前記モータ及び前記伝動機構を有する転舵機構との間の動力伝達路が分離した構造を有するものである請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。

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