JP2022047211A - 転舵システム - Google Patents

Abstract

【課題】転舵システムの改良を図ることであり、例えば、変換装置の異常の温度に起因する検出精度の低下を抑制することである。【解決手段】本発明に係る転舵システムにおいては、温度の状態を考慮して変換装置の異常が検出される。例えば、温度の状態に基づいて異なる態様で変換装置の異常が検出されるようにしたり、温度が安定している状態である安定状態で変換装置の異常が検出されるようにしたりすること等ができる。このように温度の状態を考慮して変換装置の異常が検出されるようにすることにより、温度の状態を考慮しない場合に比較して、変換装置の異常の温度に起因する検出精度の低下を抑制することができる。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載され、転舵軸の移動により車輪を転舵する転舵システムに関するものである。

特許文献１には、転舵軸の移動により車輪を転舵する転舵システムが記載されている。この転舵システムは、転舵軸と、電動モータと、電動モータの回転を転舵軸の移動に変換する変換装置と、電動モータの回転角を検出する回転角センサと、転舵軸の移動量を検出する移動量検出装置と、変換装置の異常を検出する異常検出部とを含む。異常検出部により、電動モータが作動させられた場合の、電動モータの回転角と転舵軸の移動量とが検出され、これら電動モータの回転角と転舵軸の移動量との関係が予め定められた関係から外れた場合に、変換装置が異常であると検出される。

特開２０１９－１０４４８８号公報

本発明の課題は、転舵システムの改良を図ることであり、例えば、変換装置の異常の温度に起因する検出精度の低下を抑制することである。

上記課題を解決するため、本発明に係る転舵システムにおいては、温度の状態を考慮して変換装置の異常が検出される。例えば、温度の状態に基づいて異なる態様で変換装置の異常が検出されるようにしたり、温度が安定している状態である安定状態で変換装置の異常が検出されるようにしたりすること等ができる。このように温度の状態を考慮して変換装置の異常が検出されるようにすることにより、温度の状態を考慮しない場合に比較して、変換装置の異常の温度に起因する検出精度の低下を抑制することができる。

本発明の実施例１に係る転舵システムを概念的に示す図である。 上記転舵システムの変換装置の構成要素である小径プーリの歯とベルトの歯との噛み合わせの状態を示す図である。(２Ａ)正常な状態における噛み合わせの状態を示す図であり、(２Ｂ)歯跳びが生じた場合の噛み合わせの状態を示す図である。 上記変換装置が正常である場合の、電動モータの０点位置からの回転角と、転舵軸の中立位置からの移動量（ピニオンの０点位置からの回転角）との関係を概念的に示す図である。 上記転舵システムにおいてモータ回転角センサによって検出された電動モータの回転角の変化と、ピニオン回転角センサによって検出されたピニオンの回転角の変化とを概念的に示す図である。(４Ａ)転舵速度が速い場合。（４Ｂ）転舵速度が遅い場合。 上記ステアリングＥＣＵの記憶部に記憶された異常検出プログラムを表すフローチャートである。 上記記憶部に記憶された転舵制御プログラムを表すフローチャートである。 上記記憶部に記憶された時間計測プログラムを表すフローチャートである。 上記異常検出プログラムの一部を示すフローチャートである（Ｓ１０）。 上記異常検出プログラムの別の一部を示すフローチャートである（Ｓ１８）。 上記記憶部に記憶された角度偏差取得マップを概念的に示す図である。

本発明の実施の形態

以下、本発明の一実施形態である車両の車輪を転舵する転舵システムについて図面に基づいて説明する。

図１に示すように、実施例１に係る転舵システムは、いわゆる、ステアバイワイヤ式のものであり、ハウジング８、車両の幅方向に伸びた転舵軸（ラックバーと称することができる）１０、駆動源としての電動モータ１４、電動モータ１４の回転を転舵軸１０の車両の幅方向（以下、転舵軸１０の軸方向、または、単に軸線方向と称する場合がある。図１において、軸線に符号Ｌを付した）の移動に変換する変換装置１６等を備えた転舵装置２０を含む。

転舵軸１０は、軸線方向の移動により車輪を転舵させる軸（バー）であり、ハウジング８に相対回転不能かつ軸線方向に相対移動可能に保持される。転舵軸１０には、タイロッド２３，２４が連結されるとともに、図示しないナックルアームを介して車輪２５，２６が連結され、転舵軸１０の軸線方向の移動により車輪２５，２６が転舵される。

電動モータ１４は、本体１４ｈにおいてハウジング８に保持される。また、電動モータ１４の出力軸（回転軸と称することもできる）１２が転舵軸１０と平行に伸びた状態にある。

変換装置１６は、本実施例においては、回転伝達部３０、運動変換機構としてのねじ機構３２等を含む。回転伝達部３０は減速機の機能を備えたものであり、電動モータ１４の出力軸１２の回転速度を減速し、出力軸１２のトルクを倍力してナット部材４０に伝達するものである。回転伝達部３０は、電動モータ１４の出力軸１２に一体的に回転可能に嵌合された小径プーリ３８と、ナット部材４０に一体的に回転可能に嵌合された大径プーリ４４と、これら小径プーリ３８と大径プーリ４４とに掛け渡されたベルト４６とを含む。

大径プーリ４４は、ハウジング８に、軸線Ｌの周りに回転可能にベアリング装置５２を介して保持される。また、大径プーリ４４の内周側にナット部材４０が取り付けられる。小径プーリ３８、大径プーリ４４、ベルト４６は、いずれも歯付きのものであり、歯同士の噛合により、小径プーリ３８の回転が、ベルト４６を介して、大径プーリ４４に伝達され、ナット部材４０に伝達される。

ベアリング装置５２は、本実施例においては、軸線方向に並んで設けられた２つのベアリング５３，５４と、ベアリング５３，５４の両側に位置する一対の皿ばね５５，５６とを含む。皿ばね５５，５６は、軸線方向に作用する力により弾性変形可能なものであり、ベアリング５３，５４の組付け誤差を吸収したり、転舵軸１０の移動に伴って生じる音を低減したりする機能を有する。

ねじ機構であるボールねじ機構３２は、ナット部材４０の回転を直線移動に変換して転舵軸１０に出力するものである。ボールねじ機構３２は、転舵軸１０の外周部に形成された雄ねじ部２８と、ナット部材４０の内周部に形成された雌ねじ部４８と、これらの間に介在させられた多数個のボール５０とを含み、雌ねじ部４８と雄ねじ部２８とがボール５０を介して螺合させられる。

転舵軸１０の軸線方向の変換装置１６から離れた部分には、ねじ部６０が設けられる一方、ハウジング８には、ねじ部６０に螺合可能なピニオン６２が保持される。ピニオン６２は、転舵軸１０のハウジング８に対する軸線方向の相対移動に伴って回転させられる。
本実施例においては、電動モータ１４の回転に伴ってベルト４６が移動させられ、それにより、ナット部材４０が回転させられ、転舵軸１０が軸線方向に移動させられる。また、転舵軸１０のハウジング８に対する軸線方向の相対移動により、ピニオン６２が回転させられる。そのため、ピニオン６２の回転角に基づけば、転舵軸１０の移動量を推定することができ、電動モータ１４の回転角を推定することができる。この場合において、変換装置１６が正常である場合には、電動モータ１４の０点位置からの回転角とピニオン６２の０点位置の回転角とが同じになるように、転舵システムの諸元が設定されている。

本転舵システムには、コンピュータを主体とするステアリングＥＣＵ７０が設けられる。ステアリングＥＣＵ７０は、実行部７０ａ、記憶部７０ｂ、入出力部７０ｃ等を備えたものである。入出力部７０ｃには、運転者によって操作される操作部材７２の操作状態を検出する操作状態検出装置７４、車両の走行速度を検出する車速センサ７６、周辺環境取得装置７８、電動モータ１４に流れる電流を検出する電流センサ７９、電動モータ１４の０点位置からの回転角を検出するモータ回転角センサ８０、ピニオン６２の０点位置からの回転角を検出するピニオン回転角センサ８２、外気温度を検出する外気温度センサ８４、電動モータ１４に設けられ、電動モータ１４の温度を検出するモータ温度センサ８６、車両のメインスイッチ８８等が接続されるとともに、報知装置９０、電動モータ１４等が接続される。

操作部材７２は、ステアリングホイールとすることができるが、その他、ジョイスティック、マウス状グリップ等とすることもできる。操作状態検出装置７４は、操作部材７２に加えられる操作力や操作量等を検出するものであり、操作力センサや操作量センサ等を含むものとすることができる。車速センサ７６は、車両の走行速度を検出するものである。周辺環境取得装置７８は、レーダ装置、カメラ等を含み、当該転舵システムが搭載された車両である自車両の周辺の物体等を検出し、その物体と自車両との相対位置関係を取得したり、区画線を認識して、自車両と区画線との間の距離を取得したりするものである。

モータ回転角センサ８０、ピニオン回転角センサ８２は、本実施例においては、いずれも、絶対角センサであり、０点位置は、車両の出荷前の、転舵システムの温度が予め定められた設定温度（例えば、２０℃）にある場合において、車輪２５，２６の転舵角が０である場合の電動モータ１４の位置、ピニオン６２の位置として設定される。換言すると、電動モータ１４、ピニオン６２が０点位置にある場合には、転舵軸１０の位置が中立位置にあり、車輪２５，２６の転舵角が０であり、自車両は直進する。本実施例において、モータ回転角センサ８０がモータ回転角取得装置に対応し、ピニオン回転角センサ８２がピニオン回転角取得装置に対応する。

また、ピニオン６２は転舵軸１０の軸線方向の移動に伴って回転させられるため、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐは、転舵軸１０の中立位置からの移動量に１対１に対応する。そのため、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐは移動量関連量の一例であり、ピニオン回転角センサ８２は移動量関連量取得装置の一例であると考えることができる。また、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐは車輪２５，２６の転舵角に対応し、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐの変化速度は転舵速度に対応する。そのため、本実施例においては、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐを、車輪２５，２６の転舵角と１対１に対応する値として採用し、ピニオン６２の０点位置からの回転角の変化速度ｄθｐを転舵軸１０の移動速度、すなわち、転舵速度と１対１に対応する値として採用する。

さらに、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐと電動モータ１４の０点位置からの回転角θｍとの間には予め定められた関係（例えば、同じである関係）が成立するため、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐに基づいて電動モータ１４の０点位置からの回転角θｍを推定することができる。そのため、移動量関連量取得装置は電動モータ１４の回転角を推定する回転角推定装置であると考えることもできる。
以下、ピニオン６２の０点位置からの回転角θｐ、電動モータ１４の０点位置からの回転角θｍを、単に、ピニオン６２の回転角θｐまたはピニオン回転角θｐ、電動モータ１４の回転角θｍまたはモータ回転角θｍと称する場合がある。また、転舵軸１０の中立位置からの移動量も、単に、転舵軸１０の移動量と称する場合がある。

外気温度センサ８４は、外気温度を検出するものであり、モータ温度センサ８６は、電動モータ１４の内部の温度を検出するものである。モータ温度センサ８６によれば、電動モータ１４の発熱状態等が分かる。メインスイッチ８８は、運転者等の操作により、自車両を始動させる場合等にＯＮとされるスイッチである。報知装置９０は、転舵システムの異常等を報知するものであるが、視覚的に報知するものであっても、聴覚的に報知するものであってもよく、ディスプレイ、光源、音声発生装置、ブザー等のうちの１つ以上を含むものとすることができる。

ステアリングＥＣＵ７０の記憶部７０ｂには、図５のフローチャートで表される異常検出プログラム、図６のフローチャートで表される転舵制御プログラム、図７のフローチャートで表される時間計測プログラム、図１０で表される角度偏差取得マップ等が記憶される。

以上のように構成された転舵システムにおいて、操作部材７２の操作状態、周辺環境取得装置７８によって取得された自車両の周辺にある物体と自車両との相対位置関係等に基づき、車輪２５，２６の目標転舵角が取得され、実際の転舵角が目標転舵角に近づくように、電動モータ１４が作動させられ、車輪２５，２６が転舵される。転舵制御プログラムは、予め定められた設定時間毎に実行される。
ステップ１０１（以下、単にＳ１０１と略称する。他のステップについても同様とする）において、操作状態検出装置７４によって検出された操作部材７２の操作状態を表す値、周辺環境取得装置７８によって取得された周辺の物体等と自車両との相対位置関係等が取得される。Ｓ１０２において、これらに基づいて車輪２５，２６の目標転舵角、本実施例においては、車輪２５，２６の目標転舵角に対応する転舵軸１０の目標移動量が取得される。Ｓ１０３において、ピニオン回転角θｐに基づいて取得される実際の転舵軸１０の移動量が目標移動量に近づくように、電動モータ１４が作動させられる。それにより、転舵軸１０が軸線方向に移動させられ、車輪２５，２６が転舵される。

変換装置１６が正常な場合、すなわち、図２Ａに示すように、ベルト４６の緩みが小さく、小径プーリ３８の歯とベルト４６の歯とが正常に噛み合った状態（大径プーリ４４の歯も同様であるが、図２には、小径プーリ３８とベルト４６との噛み合いの状態を示す）にある場合には、電動モータ１４の回転によりベルト４６が移動し、ナット部材４０が回転する。それにより、転舵軸１０が移動させられ、車輪２５，２６が転舵される。そのため、図３に示すように、電動モータ１４の０点位置からの回転角θｍと車輪２５，２６の転舵角とは１対１に対応し、電動モータ１４の回転角θｍが大きくなると転舵軸１０の移動量が直線的に大きくなり、車輪２５，２６の転舵角が大きくなる。この状態において、電動モータ１４の回転角θｍとピニオン６２の回転角θｐとは同じになるはずである。

しかし、ベルト４６の緩みが大きくなると、例えば、図２Ｂに示すように、小径プーリ３８の歯とベルト４６の歯とが正常に噛み合わず、小径プーリ３８が回転しても、ベルト４６が移動せず、ナット部材４０が回転しないという現象、いわゆる、歯跳びが起きる場合がある。歯跳びとは、小径プーリ３８の歯がベルト４６の歯と噛み合うことなく、小径プーリ３８がベルト４６に対して相対的に回転することであり、小径プーリ３８の歯がベルト４６の歯を跳び越えることである。
小径プーリ３８の歯が跳び越えたベルト４６の歯の数である歯跳び数が大きくなると、たとえ、電動モータ１４が０点位置にあっても、転舵軸１０は中立位置から外れた位置にあり、車輪２５，２６が転舵された状態となる。

そこで、本実施例においては、電動モータ１４の回転角θｍと、転舵軸１０の実際の中立位置からの移動量と１対１に対応する物理量であるピニオン６２の回転角θｐとの差Δθの絶対値を歯跳び数として取得し、歯跳び数が異常判定しきい値Δθｔｈより大きい場合に、異常であると検出されるようにした。異常判定しきい値Δθｔｈは、例えば、ベルト４６が、メンテナンス（例えば、検査）が行われることが望ましい状態である場合の歯跳び数とすることができる。換言すると、ベルト４６を交換する必要性は高くないが、ベルト４６の緩みの状態をチェックしておいた方がよいと考えられる状態の歯跳び数とすることができる。
｜θｐ-θｍ｜＞Δθｔｈ

しかし、変換装置１６が正常であり、歯跳び数が０であっても、ピニオン６２の回転角θｐと電動モータ１４の回転角θｍとが異なる場合がある。例えば、転舵システムの温度が２０℃でない場合には、ハウジング８と転舵軸１０との熱膨張係数の差等に起因して、ハウジング８に保持されたピニオン６２が転舵軸１０に対して相対的に移動させられ、ピニオン回転角θｐがモータ回転角θｍと異なる角度になるのである。本実施例においては、ハウジング８はアルミ合金により製造され、転舵軸１０は鉄を含む材料により製造されたものであるが、アルミ合金の熱膨張係数は鉄のそれより大きい。そのため、ハウジング８の方が転舵軸１０より軸線方向の長さの変化量が大きくなるのである。

そこで、本実施例においては、歯跳び数が０である場合に生じるピニオン回転角θｐとモータ回転角θｍとの差である角度偏差θｅを温度に基づいて推定して、角度偏差θｅを考慮して異常検出が行われるようにした。

また、温度に起因して生じる角度偏差θｅと温度との関係が予め取得され、マップ化されて記憶されている。その一例を図１０に示す。
図１０の実線は、ハウジング８と転舵軸１０との熱膨張係数差等に起因する相対移動によって生じる角度偏差θｅと温度との関係を表す第１マップＡであり、一点鎖線は、転舵角１０の熱膨張に起因するねじ部６０のリードの変化に起因する角度偏差θｅと温度との関係を表す第２マップＢである。

ハウジング８や転舵軸１０の温度は、外気温度センサ８４によって検出される外気温度やモータ温度センサ８６によって検出されるモータ温度等に基づいて推定される。実験やシミュレーション等により、ハウジング８の温度と転舵軸１０の温度とはほぼ同じ温度であることが明らかである。そのため、例えば、電動モータ１４の停止状態において、ハウジング８、転舵軸１０の温度を外気温度やモータ温度と同じ温度であると推定することができ、電動モータ１４の作動状態において、電動モータ１４の温度（発熱状態）に基づいて、ハウジング８、転舵軸１０の温度が同じ温度に推定することができる。

本実施例において、ハウジング８や転舵軸１０の温度を転舵システムの温度または転舵システムの内部の温度とすることができるが、モータ温度センサ８６によって検出された電動モータ１４の内部の温度Ｓmoを転舵システムの内部の温度とすることもできる。

異常検出は、転舵システム内の温度が安定した状態である安定状態にある場合に行われることが望ましい。温度の安定状態においては、角度偏差θｅを精度よく推定することができるからである。温度の安定状態とは、転舵システムの温度の変化幅が設定幅以下であり、温度がほぼ一定である状態をいう。例えば、電動モータ１４が長時間停止している場合、転舵システムの温度と外気温度との差が設定温度以下である場合等には、温度が安定状態にあると考えることができる。また、温度が安定状態にある場合には、車両が停止状態にあり、電動モータ１４は停止状態にあるのが普通である。そのため、車両のメインスイッチ８８がＯＦＦからＯＮに切り換えられからの経過時間が短い間は、温度が安定状態にあると考えられる。

以上のことから、本実施例においては、メインスイッチ８８がＯＦＦからＯＮに切り換わってからメインスイッチ８８がＯＮである時間であるＯＮ時間Ｔonが第１設定時間Ｔs1より短く、かつ、メインスイッチ８８がＯＦＦである時間であるＯＦＦ時間Ｔoffが第２設定時間Ｔs2より長い場合と、外気温度センサ８４によって検出された外気温度Ｓoutとモータ温度センサ８６によって検出されたモータ温度Ｓmoとの差の絶対値が設定温度Ｓthより小さい場合との少なくとも一方の場合に、温度が安定状態にあると推定され、異常検出が行われる。
第１設定時間Ｔs1、第２設定時間Ｔs2は、ＯＦＦ時間ＴoffがＯＮ時間Ｔonに対して十分に長く、温度が安定していると推定し得る時間に設定される。第１設定時間Ｔs1は、通常のイニシャルチェックが行われる間の時間としたり、それより長い時間としたりすること等ができる。
Ｔon＜Ｔs1 Ｔoff＞Ｔs2

ＯＦＦ時間Ｔoff、ＯＮ時間Ｔonは、時間計測プログラムの実行により取得される。
Ｓ２０１において、メインスイッチ８８がＯＮであるか否かが判定される。判定がＹＥＳである場合には、Ｓ２０２において、ＯＦＦ時間Ｔoffが０とされ、Ｓ２０３において、ＯＮ時間Ｔonがカウントされる。ＯＮ時間Ｔonは、メインスイッチ８８が連続してＯＮである時間が長くなるのに伴って長くなる。
Ｓ２０１の判定がＮＯである場合には、Ｓ２０４においてＯＮ時間Ｔが０にされ、Ｓ２０５においてＯＦＦ時間Ｔoffがカウントされる。ＯＦＦ時間Ｔoffは、連続してメインスイッチ８８がＯＦＦである時間が長くなると長くなる。

また、温度のしきい値Ｓthは、転舵システム内の温度（モータ温度）Ｓmoがほぼ外気温度Ｓoutにあるとみなし得る値に設定される。
｜Ｓout－Ｓmo｜＜Ｓth

このように、温度が安定状態にある場合には、モータ温度Ｓmoや外気温度Ｓoutに基づいてハウジング８と転舵軸１０との温度が推定され、推定された温度と第１マップＡとに基づいて、第１角度偏差θｅ１が取得され、第１角度偏差θｅ１が角度偏差θｅとされる。
θｅ＝θｅ１

しかし、温度が安定状態になくても、異常検出を行う必要性が高い場合がある。例えば、長時間、異常検出が行われていなかった場合は異常検出を行う必要性が高い場合に該当し、異常検出が行われる場合がある。この場合には、電動モータ１４は制御状態にあり、車両が走行状態にある場合もある。電動モータ１４が発熱した状態にあるため、モータ温度センサ８６によって検出されたモータ温度Ｓmoに基づいてハウジング８、転舵軸１０の温度が推定される。そして、推定された温度と第１マップＡとに基づいて取得された第１角度偏差θｅ1と、推定された温度と第２マップＢとに基づいて取得された第２角度偏差θｅ２との和が角度偏差θｅとされる。電動モータ１４は制御された状態にあるため、第２角度偏差θｅ２を考慮する必要性があるのである。ピニオン６２の軸線方向の熱による伸縮は小さいため、転舵軸１０の軸線方向の伸縮が考慮されるのである。
θｅ＝θｅ1+θｅ２

また、本実施例に係る異常検出は、転舵速度、すなわち、転舵軸１０の移動速度が設定移動速度より小さい場合に行われる。図４に示すように、ピニオン回転角センサ８２の検出周期は、モータ回転角センサ８０の検出周期に対して長い。そのため、検出周期の違いに起因して、ピニオン６２の回転角θｐと電動モータ１４の回転角θｍとの差が大きくなる場合がある。また、図４Ａ，図４Ｂに示すように、転舵速度が大きい場合は小さい場合よりピニオン６２の回転角θｐと電動モータ１４の回転角θｍとの差が大きくなる。
そこで、本実施例においては、設定移動速度を、ピニオン回転角センサ８２による検出値であるピニオン回転角θｐと、モータ回転角センサ８０による検出値であるモータ回転角θｍとの差が大きくなり難い速度に設定される。また、転舵速度に対応するピニオン６２の回転速度ｄθｐが、設定移動速度に対応する設定速度ｄθｐth以上の場合には、異常検出は行われず、設定速度ｄθｐthより小さい場合に、転舵軸１０の移動速度が設定速度より小さいとして、異常検出が行われるようにした。

なお、イニシャルチェック中に異常検出が行われる場合には、転舵軸１０の移動速度は設定移動速度より小さいのが普通であるが、本実施例においては、念のため、転舵軸１０の移動速度が設定移動速度より小さいか否かの判定が行われる。

また、車輪２５，２６の転舵角が設定転舵角より小さい状態で、異常検出が行われる。車輪２５，２６の転舵角が大きい場合は小さい場合に比較して外乱の影響が大きくなるからである。本実施例において、車輪２５，２６の転舵角に対応するピニオン回転角θｐが設定転舵角に対応する設定角度θｐth以上である場合には異常検出が行われず、ピニオン回転角θｐが設定角度θｐthより小さい場合に異常検出が行われるようにした。

本実施例においては、図５のフローチャートで表される異常検出プログラムが予め定められた設定時間毎に実行される。
Ｓ１において、メインスイッチ８８がＯＮであるか否かが判定される。メインスイッチ８８がＯＦＦである場合には、Ｓ２において、ＯＦＦ時間Ｔoffが読み込まれて、記憶される。ＯＦＦ時間Ｔoffは、随時更新される。

メインスイッチ８８がＯＮである場合には、Ｓ３において、ＯＮ時Ｔonが読み込まれ、第１設定時間Ｔs1より短いか否かが判定される。Ｓ３の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ４において、ＯＦＦ時間Ｔoffが読み込まれ、Ｓ５において、外気温度Ｓout，モータ温度Ｓmoが読み込まれ、Ｓ６において、温度が安定状態にあるか否かが判定される。本実施例においては、ＯＮ時間Ｔonが第１設定時間Ｔs1より短く、かつ、ＯＦＦ時間Ｔoff間が第１設定時間Ｔs1に対して十分に長い第２設定時間Ｔs2より長い場合と、または、外気温度Ｓoutとモータ温度Ｓmoとの差の絶対値がしきい値Ｓthより小さい場合との少なくとも一方の場合に、温度が安定状態にあると判定される。

Ｓ６の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ７において、モータ回転角θｍ、ピニオン回転角θｐが取得され、Ｓ８において、ピニオン６２の回転角θｐが設定角度θｐｔｈより小さいか否かが判定され、Ｓ９において、ピニオン６２の回転速度ｄθｐが設定速度ｄθｐthより小さいか否かが判定される。Ｓ８，９の判定がいずれもＹＥＳである場合には、Ｓ１０において、角度偏差θｅが推定される。詳しくは、図８のフローチャートに示すように、Ｓ２１において、外気温度Ｓoutやモータ温度Ｓmoに基づいてハウジング８、転舵軸１０の温度が推定され、Ｓ２２において、第１マップＡに従って第１角度偏差θｅ１が取得され、角度偏差θｅが取得されるのである。

次に、Ｓ１１において、ピニオン回転角θｐとモータ回転角θｍとの差の絶対値から角度偏差θｅを引いた値が、歯跳びの数として取得される。そして、Ｓ１２において、歯跳びの数が第１異常しきい値Δθthより大きいか否かが判定される。Ｓ１２の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ１３において、そのことが報知される。

それに対して、Ｓ６の判定がＮＯである場合には、Ｓ１４において、異常検出を行う必要性が高い否かが判定される。判定がＹＥＳである場合には、Ｓ１５，１６，１７において、モータ回転角θｍ、ピニオン回転角θｐが取得され、ピニオン６２の回転角θｐが設定角度θｐｔｈより小さいか否か、ピニオン６２の回転速度ｄθｐが設定速度ｄθｐｔｈより小さいか否かが判定される。この場合には、電動モータ１４が作動している場合もあるため、ピニオン６２の回転速度ｄθｐが設定速度ｄθｐｔｈより大きい場合もあり、その場合には、異常検出は行われない。

Ｓ１６，１７の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ１８において、角度偏差θｅが取得される。図９のフローチャートで表すように、Ｓ３１において、モータ温度Ｓmoに基づいてハウジング８の温度、転舵軸１０の温度が推定される。電動モータ１４は発熱しているため、ハウジング８や転舵軸１０の温度は高くなる。Ｓ３２において、推定された温度と、第１マップＡ，第２マップＢとに基づいて第１角度偏差θｅ１、第２角度偏差θｅ２が取得され、これらの和が角度偏差θｅとされる。そして、以下、Ｓ１１～１３が同様に実行される。

このように、本実施例においては、温度の状態が考慮されるため、歯跳び数を精度よく取得することができる。また、歯跳び数を精度よく取得することができるため、ベルト４６の交換の必要性が高い状態より早い、メンテナンスを行うことが望ましい状態に達したことを良好に検出することができ、車両の安全性の向上を図ることができる。
換言すると、ベルト４６が、交換の必要性が高い状態に達した場合には、ピニオン回転角θｐとモータ回転角θｍとの差が十分に大きくなる。そのため、温度に起因する角度偏差θｅを考慮しなくても、ピニオン回転角θｐとモータ回転角θｍとの差の絶対値Δθが上記実施例において用いた異常判定しきい値である第１異常判定しきい値より大きい第２異常判定しきい値より大きいか否かを精度よく判定することができ、ベルト４６を交換する必要性が高い状態であることを良好に報知することができる。

しかし、ベルト４６を直ちに交換する必要性は高くないが、ベルト４６が緩み、メンテナンスを行うことが望ましい状態にある場合には、ピニオン回転角θｐとモータ回転角θｍとの差が歯跳びに起因した差であるのか、温度に起因した差であるのか区別が困難である場合がある。
それに対して、本実施例においては、温度に起因する角度偏差θｅが考慮されるため、歯跳び数を精度よく取得することが可能となり、ベルト４６が、メンテナンスを行うことが望ましい状態であることを良好に検出することができるのである。また、転舵速度や転舵角を考慮することによっても、より一層、歯跳び数を精度よく検出することが可能となる。

上記実施例において、ステアリングＥＣＵ７０等により制御装置が構成され、そのうちの図５のフローチャートで表される異常検出プログラムを記憶する部分、実行する部分等により異常検出部が構成され、そのうちの、Ｓ１～Ｓ１３を記憶する部分、実行する部分等により安定時異常検出部が構成され、Ｓ１４～１８，１１～１３を記憶する部分、実行する部分等により不安定時異常検出部が構成される。

なお、上記実施例においては、温度が不安定な状態であっても異常検出が行われたが、そのようにすることは不可欠ではなく、温度が安定した状態に限って、異常検出が行われるようにすることもできる。その場合には、Ｓ１４～１８のステップが不要となる。

また、ピニオン角センサ８２の代わりに、転舵軸１０の移動量を検出可能なリニアセンサを設けることもでき、リニアセンサに基づいて電動モータ１４の回転角を推定することができる。その他、転舵システムの構造は問わない等、本発明は、上記実施例の他、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。

８：ハウジング １０：転舵軸 １４：電動モータ １６：変換装置 ２０：転舵装置 ２８：雄ねじ部 ３０：回転伝達装置 ３２：ねじ機構 ３８：小径プーリ ４４：大径プーリ ４６：ベルト ４８：雌ねじ部 ６２：ピニオン ７０：ステアリングＥＣＵ ８０：モータ回転角センサ ８２：ピニオン回転角センサ ８４：外気温度センサ ８６：モータ温度センサ ８８：メインスイッチ ９０：報知装置

特許請求可能な発明

（１） 転舵軸の移動により車輪を転舵する転舵システムであって、
前記転舵軸と、
電動モータと、
前記電動モータの回転を前記転舵軸の移動に変換する変換装置と、
前記電動モータの０点位置からの回転角を取得するモータ回転角取得装置と、
前記転舵軸の中立位置からの移動量と１対１に対応する物理量または前記中立位置からの移動量である移動量関連量を取得する移動量関連量取得装置と、
前記電動モータを制御する制御装置と
を含み、
前記制御装置が、前記モータ回転角取得装置によって取得された前記電動モータの前記０点位置からの回転角と、前記移動量関連量取得装置によって取得された前記移動量関連量とに基づいて、前記変換装置の異常を、当該転舵システムの温度状態に基づいて異なる態様で検出する異常検出部を含む転舵システム。

温度状態は、温度の高低、温度の変化の大小等で表すことができる。

モータ回転角取得装置は、電動モータの０点位置からの回転角である絶対回転角を検出するものとしたり、電動モータが回転した角度（前回検出時から今回検出時までの間に回転した角度）である相対回転角を検出する相対角センサを含み、相対角センサの検出値に基づいて０点位置からの回転角を取得するものとしたりすること等ができる。移動量関連量取得装置についても同様である。

移動量関連量は、中立位置からの移動量である場合、中立位置からの移動量と１対１に対応する物理量である場合がある。

（２）前記異常検出部が、前記温度状態が安定した状態である安定状態にある場合に前記変換装置の異常を検出する安定時異常検出部と、前記温度状態が不安定な状態である不安定状態にある場合に前記安定時異常検出部とは異なる態様で前記変換装置の異常を検出する不安定時異常検出部とを含む(1)項に記載の転舵システム。

（３）転舵軸の移動により車輪を転舵させる転舵システムであって、
前記転舵軸と、
電動モータと、
前記電動モータの回転を前記転舵軸の移動に変換する変換装置と、
前記電動モータの０点位置からの回転角を取得するモータ回転角取得装置と、
前記転舵軸の中立位置からの移動量と１対１に対応する物理量または前記中立位置からの移動量である移動量関連量を取得する移動量関連量取得装置と、
前記電動モータを制御する制御装置と
を含み、
前記制御装置が、前記モータ回転角取得装置によって取得された前記電動モータの０点位置からの回転角と、前記移動量関連量取得装置によって取得された前記移動量関連量とに基づいて、前記変換装置の異常を当該転舵システムの温度が安定した状態である安定状態において検出する安定時異常検出部を含む転舵システム。

（４）当該転舵システムが、時間計測装置を備え、
前記安定時異常検出部が、当該転舵システムが搭載された車両のメインスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替わってからの経過時間が第１設定時間より短く、かつ、前記メインスイッチがＯＦＦである時間が前記第１設定時間より長い第２設定時間より長い場合に、前記温度が安定状態にあるとして、前記変換装置の異常を検出するものである(2)項または(3)項に記載の転舵システム。

（５）当該転舵システムが、外気温度を検出する外気温度センサと、当該転舵システムの温度を検出するシステム温度センサとを含み、
前記安定時異常検出部が、前記外気温度センサによる検出値と前記システム温度センサによる検出値との差の絶対値が設定値より小さい場合に、当該転舵システムの前記温度が安定状態にあるとして、前記変換装置の異常を検出するものである(2)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の転舵システム。

電動モータの温度を検出するモータ温度センサをシステム温度センサとすることができる。

（６）前記異常検出部が、前記転舵軸の移動速度が設定速度より小さい場合に、前記異常を検出するものである(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の転舵システム。

（７）前記異常検出部が、前記移動量関連量取得装置によって取得された前記移動量関連量が設定関連量より小さい状態で、前記変換装置の異常を検出するものである(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の転舵システム。

（８）前記移動量関連量取得装置が、前記転舵軸の中立位置からの移動量に基づいて前記電動モータの０点位置からの回転角を推定する回転角推定装置を含み、
前記異常検出部が、前記回転角推定装置によって推定された前記電動モータの前記０点位置からの回転角と前記モータ回転角取得装置によって取得された前記電動モータの０点位置からの回転角との差の絶対値が予め定められた異常判定しきい値より大きい場合に、前記変換装置が異常であると検出するものである(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載の転舵システム。

システム内の温度が設定温度であり、かつ、変換装置が正常である場合には、推定された電動モータの０点位置からの回転角と、取得された電動モータの０点位置からの回転角とは同じになる。

（９）前記異常検出部が、前記推定された前記電動モータの０点位置からの回転角と前記取得された前記電動モータの０点位置からの回転角との差の絶対値を、当該転舵システムの温度に基づいて補正し、補正後の値が前記異常判定しきい値より大きい場合に、前記変換装置が異常であるとするものである(8)項に記載の転舵システム。

（１０）前記異常判定しきい値が、前記変換装置が、メンテナンスを行うことが望ましいと考えられる状態であることを表す値とされ、
前記異常検出部が、前記差の絶対値が前記温度に基づいて補正された値が、前記異常判定しきい値である第１異常判定しきい値より大きい場合に、前記変換装置が、メンテナンスを行うことが望ましいと考えられる状態であると検出し、前記差の絶対値が、前記第１異常判定しきい値より大きい第２異常判定しきい値より大きい場合に、前記変換装置が、前記変換装置の複数の構成要素のうちの少なくとも１つを交換することが望ましいと考えられる状態であると検出するものである(9)項に記載の転舵システム。

（１１）前記転舵軸が、ハウジングに軸線方向に相対移動可能に保持され、
前記回転角推定装置が、前記ハウジングに保持され、前記転舵軸に設けられたねじ部に螺合するピニオンと、前記ピニオンの０点位置からの回転角を取得するピニオン回転角取得装置とを含む(8)項ないし(10)項のいずれか１つに記載の転舵システム。

ピニオン回転角取得装置についてもモータ回転角取得装置と同様であり、ピニオンの０点位置からの絶対回転角を検出するものであっても、ピニオンの相対回転角に基づいて絶対回転角を取得するものであってもよい。

（１２）転舵軸の移動により車輪を転舵する転舵システムであって、
前記転舵軸と、
電動モータと、
前記電動モータの回転を前記転舵軸の移動に変換する変換装置と、
前記電動モータの０点位置からの回転角を取得すモータ回転角取得装置と、
前記転舵軸の中立位置からの移動量と１対１に対応する物理量または前記中立位置からの移動量である移動量関連量を取得する移動量関連量取得装置と、
前記電動モータを制御する制御装置と
を含み、
前記制御装置が、前記モータ回転角取得装置によって取得された前記電動モータの回転角と、前記移動量関連量検出装置によって取得された前記移動量関連量とに基づいて前記変換装置の異常を前記転舵軸の移動速度が設定速度より小さい場合に検出する異常検出部を含む転舵システム。
本項に記載の転舵システムには、(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。

Claims (7)

1. 転舵軸の移動により車輪を転舵する転舵システムであって、
   前記転舵軸と、
   電動モータと、
   前記電動モータの回転を前記転舵軸の移動に変換する変換装置と、
   前記電動モータの０点位置からの回転角を取得するモータ回転角取得装置と、
   前記転舵軸の中立位置からの移動量と１対１に対応する物理量または前記中立位置からの移動量である移動量関連量を取得する移動量関連量取得装置と、
   前記電動モータを制御する制御装置と
   を含み、
   前記制御装置が、前記モータ回転角取得装置によって取得された前記電動モータの前記０点位置からの回転角と、前記移動量関連量取得装置によって取得された前記移動量関連量とに基づいて、前記変換装置の異常を、当該転舵システムの温度状態に基づいて異なる態様で検出する異常検出部を含む転舵システム。
2. 前記異常検出部が、前記温度状態が安定した状態である安定状態にある場合に前記変換装置の異常を検出する安定時異常検出部と、前記温度状態が不安定な状態である不安定状態にある場合に前記安定時異常検出部とは異なる態様で前記変換装置の異常を検出する不安定時異常検出部とを含む請求項１に記載の転舵システム。
3. 前記安定時異常検出部が、当該転舵システムが搭載された車両のメインスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替わってからの経過時間が第１設定時間より短く、かつ、前記メインスイッチがＯＦＦである時間が前記第１設定時間より長い第２設定時間より長い場合に、前記温度状態が安定状態にあるとして、前記変換装置の異常を検出するものである請求項２に記載の転舵システム。
4. 当該転舵システムが、外気温度を検出する外気温度センサと、当該転舵システムの温度を検出するシステム温度センサとを含み、
   前記安定時異常検出部が、前記外気温度センサによる検出値と前記システム温度センサによる検出値との差の絶対値が設定値より小さい場合に、当該転舵システムの前記温度状態が安定状態にあるとして、前記変換装置の異常を検出するものである請求項２または３に記載の転舵システム。
5. 前記異常検出部が、前記転舵軸の移動速度が設定速度より小さい場合に、前記異常を検出するものである請求項１ないし４のいずれか１つに記載の転舵システム。
6. 前記移動量関連量取得装置が、前記転舵軸の中立位置からの移動量に基づいて前記電動モータの０点位置からの回転角を推定する回転角推定装置を含み、
   前記異常検出部が、前記回転角推定装置によって推定された前記電動モータの前記０点位置からの回転角と前記モータ回転角取得装置によって取得された前記電動モータの０点位置からの回転角との差の絶対値を、当該転舵システムの温度に基づいて補正し、その補正した値が異常判定しきい値より大きい場合に、前記変換装置が異常であると検出するものである請求項１ないし５のいずれか１つに記載の転舵システム。
7. 前記転舵軸が、ハウジングに軸線方向に相対移動可能に保持され、
   前記回転角推定装置が、前記ハウジングに保持され、前記転舵軸に設けられたねじ部に螺合するピニオンと、前記ピニオンの０点位置からの回転角を取得するピニオン回転角取得装置とを含む請求項６に記載の転舵システム。

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