JP3624285B2 - 舵角センサ故障診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵角情報を入力する横滑り防止装置や四輪操舵装置や減衰力制御サスペンション装置等の車載制御システムに適用される舵角センサの故障診断装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の横滑り防止装置や四輪操舵装置や減衰力制御サスペンション装置等において、ハンドルの操舵量や操舵方向を検出する舵角センサを備えるシステムが知られている。
これらのシステムでは、舵角センサが故障した場合、フェール対策として、システムの制御動作を停止するようにしている。当然ながら、舵角センサの故障は早期に検出できることが望ましく、これらのシステムが実質的に作動する以前に故障を検出したい。
【０００３】
従来の車両の舵角センサは、ハンドル操作により回転するステアリングシャフトに固定され、円周方向に約０．５〜１．０度ピッチでスリットが切られたエンコーダプレートと、該エンコーダプレートのスリットが通過する位置に配置され、スリットによる透過部分と隣接するスリット間の遮光部分とを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニットとから構成され、センサユニットには、回転方向に位相をずらして配置した２つのセンサヘッドを有し、回転速度と回転量と回転方向とを検出している。
【０００４】
そして、舵角センサの故障診断は、２つのセンサヘッドからの出力信号を監視し、一方の出力信号がパルス信号であるにもかかわらず他方の出力信号が固定状態のままとなったり、車両が走行中であるにもかかわらず２つの出力信号が固定状態のままであると、舵角センサが故障であると診断し、システムの制御動作を停止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一方の出力信号がパルス信号であるにもかかわらず他方の出力信号が固定状態のままになると舵角センサが故障であると診断する手法にあっては、一方のセンサヘッドが失陥したことによる故障時と、スリットの１ピッチ以内で左右に舵角が往復操作されている正常時との区別がつかない。
【０００６】
すなわち、舵角センサ正常時でステアリングをただ右に回転させた場合は、図１０の▲１▼に示すように、センサＡとセンサＢとからは位相がずれたパルス信号が出力される。また、舵角センサのうちセンサＢが断線等により失陥した場合は、図１０の▲２▼に示すように、センサＡからはパルス信号が出力されるが、センサＢからはＬｏレベルの固定状態の信号が出力される。さらに、１ピッチ間で右左右左のソーイングを繰り返した場合は、図１０の▲３▼に示すように、センサＡからはパルス信号が出力されるが、センサＢからはＬｏレベルの固定状態の信号が出力される。
【０００７】
よって、少なくとも一方の出力信号が固定状態のままであると故障であると診断する手法にあっては、センサ故障の誤検出を防止するために、しばらくの間、センサＡとセンサＢからの信号をモニタし続け、本当に故障しているかどうかを確認してから舵角センサが故障であると診断するようにしている。つまり、実際には長い時間ハンドルをほとんど切らない状態で走行することはあり得ないので、所定車速以上で、かつ、所定の時間の間というように、センサ故障診断条件として、車速条件と時間条件とが付加されることになり、センサ故障の早期検出を行うことはできない。
【０００８】
また、例えば、特開２０００−８８６０９号公報に記載されているように、センサユニットを複数設けた操舵角検出装置が知られている。これは、１つのセンサユニットが故障しただけでは舵角センシング機能を失わないようにしたものである。
【０００９】
しかしながら、この操舵角検出装置にあっては、出力信号を照合する２つのセンサユニットが同時に故障すると、故障診断を行うことができないという問題がある。また、２つのセンサユニットからの出力信号の照合により故障を診断する際、センサ故障の誤検出を防止するには、上記同様に、出力信号が不一致である故障状態が所定時間続くのが待たれるため、故障の早期検出ができない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、センサユニットから出力される信号が固定状態になる故障を確実に検出することができると共に、舵角センサ情報が用いられるシステムの立ち上がり時に自己診断を実施することにより早期に舵角センサの故障検出を行うことができる舵角センサ故障診断装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、
車両のハンドル操作に対応して回転し、第一領域と第二領域とが周方向に交互に設けられたエンコーダプレートと、
前記エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する位置に配置され、第一領域と第二領域とを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニットと、
を備えた舵角センサにおいて、
前記エンコーダプレートの第一領域と第二領域とに沿って前記センサユニットを移動させるアクチュエータを設けると共に、
前記アクチュエータによりセンサユニットを第一領域と第二領域との１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサユニットから出力される信号に変化がない場合、舵角センサが故障であると診断するセンサ故障診断手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサ故障診断手段は、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作を、連続して複数回行う手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、請求項１または請求項２に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサ故障診断手段は、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作を行う手段であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明では、請求項１または請求項２または請求項３に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサユニットは、エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサヘッドを有する手段であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の作用および効果】
請求項１に係る発明にあっては、舵角情報検出時、車両のハンドル操作に対応してエンコーダプレートが回転し、このエンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する位置に配置されたセンサユニットにおいて、第一領域と第二領域とが区別され、これがパルス信号として出力される。よって、舵角中立位置から出力されたパルス信号の数をカウントすることによってハンドル回転角度（ハンドル回転量）が検出されることになる。
そして、アクチュエータによりセンサユニットをエンコーダプレートの第一領域と第二領域との１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサ故障診断手段において、センサユニットから出力される信号に変化がない場合、舵角センサが故障であると診断される。
すなわち、舵角センサの故障診断に際しては、ドライバーによるハンドル操作とは無関係に、センサユニットをアクチュエータにより移動（相対的にはエンコーダプレートを１ピッチ以上回動させるのと同じ動作）させるため、センサユニットが移動する間においてパルス信号の出力有無をチェックすることにより故障検出を確実に行うことができる。また、故障診断状況をアクチュエータにより強制的に作り出す自己診断機能を有するため、故障診断条件として、従来の車速条件や時間条件を付加する必要がなく、停車状態においても舵角センサの故障診断を行うことができる。
よって、センサユニットから出力される信号が固定状態になる故障を確実に検出することができると共に、舵角センサ情報が用いられるシステムの立ち上がり時に自己診断を実施することにより早期に舵角センサの故障検出を行うことができる。
【００１６】
請求項２に係る発明にあっては、センサ故障診断手段において、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作が、連続して複数回行われる。
よって、一回目のアクチュエータ作動により舵角センサが正常であると診断されれば、それで自己診断による故障検出を終了し、例えば、車両挙動を安定させるＶＤＣ制御等のメインのシステム制御に速やかに移行させることができる。
また、一回目のアクチュエータ作動により舵角センサが故障であると診断されてもすぐにはセンサ故障であると確定せず、繰り返しのアクチュエータ作動によってセンサ故障を確定させることができ、センサ故障の誤検出を故障診断回数が多いほど高い確実性により回避することができる。
さらに、アクチュエータ作動による舵角センサの故障診断を行う回数を、メインのシステムが舵角センサ故障による影響が低い場合には少なく、舵角センサ故障による影響が高い場合には多くというように、舵角情報の用途であるメインのシステムの種類によって任意に選択することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明にあっては、センサ故障診断手段において、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作が行われる。よって、イグニッションオン直後、つまり、舵角情報を用いるメインのシステムが立ち上がり、システムが実際の制御作動を開始する前の段階で、ドライバーによるハンドル操作がほとんど行われていない状態で自己診断が行われるため、早期かつ効果的なタイミングにて舵角センサの故障検出を行うことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明にあっては、センサユニットとして、エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサヘッドを有するユニットが用いられる。
すなわち、２つのセンサヘッドからのパルス信号の出力状況をみると、例えば、ハンドル操作方向が右回転方向である場合には、一方のパルスが立ち上がってからずらした位相後に他方のパルスが立ち上がり、また、ハンドル操作方向が左回転方向である場合には、他方のパルスが立ち上がってからずらした位相後に一方のパルスが立ち上がるというように、２つのパルス信号の出方が回転方向により異なることで、ハンドル操作方向を検出することができる。
よって、ハンドル操作量情報と共にハンドル操作方向情報が要求される車載の制御システムの舵角センサとして適用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における舵角センサ故障診断装置を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項４に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００２０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の舵角センサ故障診断装置が適用されたビークル・ダイナミクス・コントロール（ＶＤＣ：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の制御システム図であり、このＶＤＣシステムとは、ＴＣＳ／ＡＢＳシステムの機能に加え、走行中に滑りやすい路面や障害物の緊急回避時に発生する車両の横滑りを、４輪独立のブレーキ制御及びエンジン出力制御により軽減させ、また、旋回性能と制動性能とを高度に両立させ、走行安定性の向上を図った車両挙動制御システムである。
【００２１】
図１において、１はエンジン、２は左前輪、３は右前輪、４は左後輪、５は右後輪、６はブレーキペダル、７はマスターシリンダ、８は舵角センサ、９はヨーレート／横Ｇセンサ、１０は左前輪回転センサ、１１は右前輪回転センサ、１２は左後輪回転センサ、１３は右後輪回転センサ、１４は圧力センサ、１５はＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット、１６はエンジンコントロールユニット、１７は自動変速機コントロールユニット、１８は電子制御スロットル、１９はプリチャージポンプ、２０はＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ、２１はＡＢＳ警告灯、２２はＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯、２３はＳＬＩＰ表示灯である。
【００２２】
前記舵角センサ８は、ドライバーのハンドル操作量及び操舵方向を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２３】
前記ヨーレート／横Ｇセンサ９は、車両のヨーレート及び横加速度を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２４】
前記左前輪回転センサ１０、右前輪回転センサ１１、左後輪回転センサ１２、右後輪回転センサ１３は、各輪２，３，４，５の回転速度を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２５】
前記圧力センサ１４は、マスターシリンダ７内の液圧、すなわち、ドライバーによるブレーキ力を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２６】
前記ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５は、各種センサ信号、エンジン１及び自動変速機の情報を受信し、車両の走行状態を判別する。そして、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳ制御に必要な目標ブレーキ液圧の演算、ブレーキアクチュエータ駆動信号の出力及び目標エンジントルクの演算を行う。なお、このＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５には、前記舵角センサ８の故障を自己診断し、センサ故障であると診断されたときにＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯２２を点灯させる舵角センサ故障診断部（舵角センサ故障診断装置）を併せて有する。
【００２７】
前記エンジンコントロールユニット１６は、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５からの指令を受けて、電子制御スロットル１８のスロットルモータに対するスロットル開度制御、及び、エンジン１のインジェクターに対する燃料カット制御を行う。
【００２８】
前記プリチャージポンプ１９は、ＶＤＣ／ＴＣＳ作動時にリザーバタンクより増圧用のブレーキ液を吸入し、ブレーキ作動液圧を発生させる。
【００２９】
前記ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ２０は、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５からのアクチュエータ駆動信号を受けて、各車輪のホイールシリンダへのブレーキ液圧を調整する。
【００３０】
なお、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５と、エンジンコントロールユニット１６と、自動変速機コントロールユニット１７と、舵角センサ８は、互いにＣＡＮ通信線（多重通信線）により接続されている。
【００３１】
図２は上記ＶＤＣシステムに適用された舵角センサ８を示す図であり、図３は舵角センサ８のセンサ部分を示す図、図４はセンサＡ，Ｂとスリット（透過部）との位置関係を示す図である。
【００３２】
前記舵角センサ８は、ステアリングシャフト８０への固定により車両のハンドル操作に対応して回転し、スリットによる透過部８１ａ（第一領域）と隣接するスリット間の遮光部８１ｂ（第二領域）とが全周にわたって周方向に交互に設けられた円板状のエンコーダプレート８１と、該エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する位置に配置され、透過部８１ａと遮光部８１ｂとを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニット８２と、前記エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとに沿って前記センサユニット８２を移動させるアクチュエータ８３とによって構成されている。
【００３３】
前記センサユニット８２には、周方向に多数設けられた透過部８１ａと遮光部８１ｂの接線方向の上下位置に、センサユニット８２の直線往復動を案内するガイド８４，８４が設けられている。
【００３４】
前記アクチュエータ８３は、車体に固定されたケース８３ａの内部に図外のソレノイドにより摺動するスプールを有する電磁弁タイプであり、スプールの一端部を延長したスプリング受けロッド８３ｂとケース８３ａとの間には、センサユニット８２を通常の舵角検出位置に戻すリターンスプリング８３ｃが介装され、スプールの他端部を延長した連結ロッド８３ｄに、センサユニット８２が連結されている。なお、アクチュエータ８３のソレノイドは、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５からの指令により駆動する（図１参照）。
【００３５】
前記センサユニット８２は、対向している発光ダイオード（発光素子）８２ａ，８２ａとフォトトランジスタ（受光素子）８２ｂ，８２ｂとの間がスリットによる透過部８１ａを有するエンコーダプレート８１で隔てられた相対光学式エンコーダであり、図３（イ）に示すように、対向する一対の発光ダイオード８２ａとフォトトランジスタ８２ｂによるセンサＡ（センサヘッド）と、対向する一対の発光ダイオード８２ａとフォトトランジスタ８２ｂによるセンサＢ（センサヘッド）と、発光ダイオード８２ａ，８２ａを発光させると共に、フォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂからの信号をデジタル信号化する図外のセンサ回路により構成されている。
【００３６】
また、前記センサＡとセンサＢとは、図４に示すように、センサＡの位置に対して、スリットピッチ（１ピッチ）＋１／４ピッチだけ位相をずらした位置にセンサＢを配置するというように、エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、エンコーダプレート８１の回転時には、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する。
【００３７】
次に、作用を説明する。
【００３８】
［操舵情報検出作用］
舵角センサ８による操舵情報検出作用について説明すると、走行時等においてドライバによるハンドル操作を行うと、ハンドル操作に伴ってエンコーダプレート８１が回転することによって、発光ダイオード８２ａ，８２ａの光が、透過部８１ａを通り、フォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂに届き、デジタル信号化される。このデジタル信号化される情報は、発光ダイオード８２ａとフォトトランジスタ８２ｂとが１セットの場合、操舵回転速度と操舵回転角（操舵回転量）であるが、発光ダイオード８２ａ，８２ａとフォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂとが２セット（センサＡ，センサＢ）の場合、操舵回転速度と操舵回転角に加え、操舵回転方向も情報としてデジタル信号化することができる。
【００３９】
すなわち、操舵回転速度は、パルス周波数の大きさにより検出することができ、例えば、図５（イ）に示すように、エンコーダプレート８１を基本信号の２倍の速さで回転させた場合、出力パルス波形も２倍の周波数となり、操舵回転速度を検出することができる。
【００４０】
また、操舵回転角は、パルス波形の数をカウントすることにより検出することができ、例えば、図５（ロ）に示すように、エンコーダプレート８１を基本信号の２倍の角度回転させた場合、出力パルス波形も２倍のパルス数となり、操舵回転角を検出することができる。
【００４１】
さらに、操舵回転方向は、図４に示すように、センサＡ，Ｂが０．５パルス（透過部８１ａの半分）オフセットして取り付けられているため、それぞれの信号においてパルスの立ち上がりをフリップフロップ回路でカウントすると、例えば、図５（ハ）に示すように、ある回転方向では必ずセンサＡのパルスが立ち上がってから０．５パルス後にセンサＢのパルスが立ち上がる。これと逆回転の場合、センサＢのパルスが立ち上がってから０．５パルス後にセンサＡのパルスが立ち上がる。つまり、センサＡ，Ｂのパルス立ち上がり状況を監視することにより操舵回転方向を判別することができる。
【００４２】
［舵角センサ故障診断処理］
図６はＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５の舵角センサ故障診断部で実行される舵角センサ故障診断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（センサ故障診断手段）。
【００４３】
ステップＳ１では、イグニッションスイッチがオン操作されると、舵角センサ故障診断処理がスタートする。
【００４４】
ステップＳ２では、イグニッションスイッチのオン操作により、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５が起動する。
【００４５】
ステップＳ３では、故障診断回数ＮがＮ＝０にセットされる。
【００４６】
ステップＳ４では、アクチュエータ８３を移動させる指令が出され、センサ故障の自己診断が実施される。
【００４７】
ステップＳ５では、アクチュエータ８３の移動によりセンサＡ，Ｂの出力信号がそれぞれ変化したかどうかが判断される。センサＡ，Ｂの出力信号がそれぞれ変化した場合は、舵角センサ８が正常であるとの診断結果に基づき、ＶＤＣシステムによる制御が実行される。また、センサＡ，Ｂの出力信号のうち、少なくとも一方の出力信号が固定状態である場合は、舵角センサ８が故障であるとの診断結果に基づき、ステップＳ６へ進む。
【００４８】
ステップＳ６では、故障診断回数ＮがＮ＝Ｎ＋１というように加算される。
【００４９】
ステップＳ７では、故障診断回数ＮがＮ＝３かどうかが判断される。このステップＳ７でＮＯと判断された場合（Ｎ＝１やＮ＝２でありＮ≠３の場合）は、ステップＳ４へ戻り、再び、センサ故障の自己診断が実施される。また、ステップＳ７でＹＥＳと判断された場合（Ｎ＝３の場合）は、ステップＳ８へ進む。
【００５０】
ステップＳ８では、舵角センサ８が故障であるとの最終診断結果に基づき、ＶＤＣシステムに対するフェール対策として、ＶＤＣシステムの作動停止指令が出力されると共に、ＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯２２に対し点灯指令が出力される。
【００５１】
［舵角センサ正常時］
舵角センサ８のセンサＡ，Ｂがいずれも正常である時、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→終了へと進む流れとなり、ステップＳ４において、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２を透過部８１ａと遮光部８１ｂとの１ピッチより長い距離を移動させることにより、ステップＳ５において、センサＡ，Ｂから出力される信号が共に変化する場合、舵角センサ８が正常であると診断に基づき、直ちにＶＤＣ制御が実行される。
【００５２】
すなわち、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２が動く距離を１ピッチより長い距離としているため、図７に示すように、透過部８１ａがどの位置にあっても、舵角センサ８が正常である限りセンサＡ，Ｂから出力される信号は共に変化することになり、１回の故障診断動作のみで確実に舵角センサ８が正常であると診断できる。
【００５３】
そして、舵角センサ８が正常と診断されると、直ちにＶＤＣ制御が実行されるが、ＶＤＣ制御では、例えば、図８に示すように、舵角センサ８や圧力センサ１４などの情報から得られるドライバのステアリング操舵量やブレーキ操作量により目標横滑り量を演算し、ヨーレート／横Ｇセンサ９や車輪回転センサ１０，１１，１２，１３などの情報から演算した車両の実横滑り量と比較する。そして、目標横滑り量と実横滑り量の差に応じてＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ２０に駆動信号を出力し、ブレーキ制動力の調整を行うと共に、エンジン出力を制御することにより、自動的に走行安定性を向上させる。
【００５４】
［舵角センサ故障時］
例えば、舵角センサ８のセンサＡ，Ｂの少なくとも一方が断線故障したり、発光ダイオード８２ａ，８２ａとフォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂのうち少なくとも１つが機能していない等の故障時、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ４において、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２を透過部８１ａと遮光部８１ｂとの１ピッチより長い距離を移動させているにもかかわらず、ステップＳ５において、センサＡ，Ｂから出力される信号のうち少なくとも一方の信号が固定状態である場合、舵角センサ８が故障であると診断に基づき、ステップＳ６において、１回の故障診断回数をあらわすＮ＝１とされる。
【００５５】
そして、ステップ７において、ＮＯであるとの判断により、ステップＳ４→ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５において、２回目の自己診断動作に基づいて再び舵角センサ８が故障であると診断されると、ステップＳ６において、２回の故障診断回数をあらわすＮ＝２とされる。
【００５６】
さらに、ステップ７において、ＮＯであるとの判断により、ステップＳ４→ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５において、３回目の自己診断動作に基づいて再び舵角センサ８が故障であると診断されると、ステップＳ６において、３回の故障診断回数をあらわすＮ＝３とされ、ステップＳ７からステップＳ８へ進み、ステップＳ８において、舵角センサ８が故障であるとの最終診断結果に基づき、ＶＤＣシステムに対するフェール対策として、ＶＤＣシステムの作動停止指令が出力されると共に、ＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯２２に対し点灯指令が出力される。
【００５７】
ここで、３回の自己診断動作で、いずれも舵角センサ８が故障であると診断される場合に、最終的に舵角センサ８が故障であると確定させるようにしているのは下記の理由による。
まず、アクチュエータ８３の移動に同期してドライバがハンドル操作を行った場合には、舵角センサ８が正常であろうと、センサＡ，Ｂからの出力信号が固定状態となる。つまり、自己診断動作時にたまたま同期状態になると、舵角センサ８が故障であると誤診断するおそれがある。
しかし、アクチュエータ８３の動きはステアリングの動きに対して十分速く（例えば、ＡＢＳのアクチュエータとして使用しているソレノイドバルブは約３ｍｓｅｃで約１〜２ｍｍのストロークの往復動作ができる。）、３回も続けてアクチュエータ８３の動きとステアリングの動きが同期するとは考え難く、実用上、３回でセンサＡ，Ｂの信号レベル変化を検出できなければ、確実に故障と診断することができることによる。
【００５８】
次に、最終的に舵角センサ８が故障であると診断されると、ＶＤＣシステムの作動を停止する理由は、舵角センサ８が断線等でドライバがハンドル操作をしても操舵量が全く変化しない故障モードの場合、ＶＤＣシステムではドライバーがステアリングをいくら切っても直進を続けようとする制御が働く場合があり、車両安定性が低下する可能性があることによる。
【００５９】
上記ＶＤＣシステムの停止理由からも明らかなように、舵角センサ８が故障であるにもかかわらず、従来技術のように、走行してしばらく時間が経過しないことにはセンサ故障を診断できない場合には、センサ故障と診断されるまでの間は安定した走行が望めなく、なるべく早期のセンサ故障診断が要求される。
【００６０】
これに対し、第１実施例では、イグニッションオン直後、つまり、舵角情報を用いるＶＤＣシステムが立ち上がり、ＶＤＣシステムが実際の制御作動を開始する前の段階で、ドライバーによるハンドル操作がほとんど行われていない状態で自己診断が行われる。つまり、舵角センサ８の故障時には、早期かつ効果的なタイミングにて舵角センサ８の故障検出を行うことができる。
【００６１】
次に、効果を説明する。
【００６２】
（１） ステアリングシャフト８０への固定により車両のハンドル操作に対応して回転し、スリットによる透過部８１ａと隣接するスリット間の遮光部８１ｂとが周方向に交互に多数設けられた円板状のエンコーダプレート８１と、該エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する位置に配置され、透過部８１ａと遮光部８１ｂとを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニット８２と、を備えた舵角センサ８において、前記エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとに沿って前記センサユニット８２を移動させるアクチュエータ８３を設けると共に、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２をエンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとの１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサユニット８２から出力される信号に変化がない場合、舵角センサ８が故障であると診断するセンサ故障診断部をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に設けたため、センサユニット８２から出力される信号が固定状態になる故障を確実に検出することができると共に、舵角センサ８の情報が用いられるＶＤＣシステムの立ち上がり時に自己診断を実施することにより早期に舵角センサ８の故障検出を行うことができる。
【００６３】
（２） ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５のセンサ故障診断部において、アクチュエータ８３により移動させたセンサユニット８２から出力される信号をチェックする自己診断動作を、連続して複数回（３回）行うようにしたため、下記に列挙する利点を有する。
▲１▼一回目のアクチュエータ８３の作動により舵角センサ８が正常であると診断されれば、それで自己診断による故障検出を終了し、ＶＤＣシステムによる車両挙動を安定させる制御に速やかに移行させることができる。
▲２▼一回目のアクチュエータ８３の作動により舵角センサ８が故障であると診断されてもすぐにはセンサ故障であると確定せず、繰り返しのアクチュエータ８３の作動によってセンサ故障を確定させることができ、センサ故障の誤検出を故障診断回数が多いほど高い確実性により回避することができる。
▲３▼アクチュエータ８３の作動による舵角センサ８の故障診断を行う回数を、メインのシステムが舵角センサ故障による影響が低い場合（例えば、四輪操舵制御システムやアクティブサスペンション制御システム等）には少なく、舵角センサ故障による影響が高い場合（例えば、ＶＤＣシステム等）には多くというように、舵角情報の用途であるメインのシステムの種類によって任意に選択することができる。
【００６４】
（３） ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５のセンサ故障診断部において、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータ８３により移動させたセンサユニット８２から出力される信号をチェックする自己診断動作を行うようにしたため、早期かつ効果的なタイミングにて舵角センサ８の故障検出を行うことができる。
すなわち、イグニッションオン直後、つまり、舵角情報を用いるメインのＶＤＣシステムが立ち上がり、ＶＤＣシステムが実際の制御作動を開始する前の段階で、かつ、ドライバーによるハンドル操作がほとんど行われていない状態で自己診断が行われることによる。
【００６５】
（４） センサユニット８２として、エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置し、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサＡ，Ｂを有するユニットを用いたため、ハンドル操作量情報と共にハンドル操作方向情報が要求される車載の制御システム（ＶＤＣシステムや四輪操舵システム等）の舵角センサ８として適用することができる。
【００６６】
（他の実施例）
以上、本発明の舵角センサ故障診断装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６７】
例えば、第１実施例では、舵角センサ８を用いるメインシステムとしてＶＤＣシステムの例を示したが、四輪操舵制御システムやアクティブサスペンション制御システム等、舵角情報を用いる様々の車載システムに本発明の舵角センサ故障診断装置を適用することができる。
【００６８】
第１実施例では、センサユニット８２を移動させるアクチュエータ８３として電磁弁タイプのものを示したが、油圧シリンダや空気圧シリンダやモータ等、他の駆動手段を用いても良い。
【００６９】
また、第１実施例では、センサユニット８２を直線的に移動させる例を示したが、例えば、図９に示すように、アクチュエータとしてモータアクチュエータ８３’を用い、センサユニット８２をモータギア８５と噛み合うギアプレート８６に固定し、自己診断時には、モータアクチュエータ８３’の回転駆動により、センサユニット８２を透過部８１ａと遮光部８１ｂに沿って所定角度θ（１ピッチ以上の角度）だけ回動させるようにしても良い。
【００７０】
また、第１実施例では、舵角センサ８として相対光学式エンコーダによるものを示したが、第１領域と第２領域が凹凸による領域であり、これに近接配置したソレノイドの磁気変化や、第１領域と第２領域がＮ極とＳ極による領域であり、これに近接配置した磁気センサの磁気変化をデジタル変換することでパルス信号を得る磁気式エンコーダによるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の舵角センサ故障診断装置が適用されたＶＤＣ制御システム図である。
【図２】第１実施例の舵角センサを示す図である。
【図３】第１実施例の舵角センサのセンサユニットを示す図である。
【図４】第１実施例の舵角センサのセンサユニットにおいてセンサＡ，Ｂとスリットの位置関係を示す図である。
【図５】第１実施例の舵角センサによる操舵情報（回転速度、回転角度、回転方向）の検出作用を示す図である。
【図６】第１実施例のＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニットの舵角センサ故障診断部で実行される舵角センサ故障診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例の舵角センサ故障診断時におけるセンサＡ，Ｂの信号パターンの例を示す図である。
【図８】第１実施例のＶＤＣシステムでのＶＤＣ制御概略図である。
【図９】センサユニットを移動させるアクチュエータとしてモータアクチュエータを用いた他の舵角センサ例を示す図である。
【図１０】従来の舵角センサの故障検出方法による正常時、失陥時、ソーイング時のセンサＡ，Ｂの信号特性を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 左前輪
３ 右前輪
４ 左後輪
５ 右後輪
６ ブレーキペダル
７ マスターシリンダ
８ 舵角センサ
８０ ステアリングシャフト
８１ エンコーダプレート
８１ａ 透過部（第一領域）
８１ｂ 遮光部（第二領域）
８２ センサユニット
８３ アクチュエータ
９ ヨーレート／横Ｇセンサ
１０ 左前輪回転センサ
１１ 右前輪回転センサ
１２ 左後輪回転センサ
１３ 右後輪回転センサ
１４ 圧力センサ
１５ ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット
１６ エンジンコントロールユニット
１７ 自動変速機コントロールユニット
１８ 電子制御スロットル
１９ プリチャージポンプ
２０ ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ
２１ ＡＢＳ警告灯
２２ ＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯
２３ ＳＬＩＰ表示灯
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵角情報を入力する横滑り防止装置や四輪操舵装置や減衰力制御サスペンション装置等の車載制御システムに適用される舵角センサの故障診断装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の横滑り防止装置や四輪操舵装置や減衰力制御サスペンション装置等において、ハンドルの操舵量や操舵方向を検出する舵角センサを備えるシステムが知られている。
これらのシステムでは、舵角センサが故障した場合、フェール対策として、システムの制御動作を停止するようにしている。当然ながら、舵角センサの故障は早期に検出できることが望ましく、これらのシステムが実質的に作動する以前に故障を検出したい。
【０００３】
従来の車両の舵角センサは、ハンドル操作により回転するステアリングシャフトに固定され、円周方向に約０．５〜１．０度ピッチでスリットが切られたエンコーダプレートと、該エンコーダプレートのスリットが通過する位置に配置され、スリットによる透過部分と隣接するスリット間の遮光部分とを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニットとから構成され、センサユニットには、回転方向に位相をずらして配置した２つのセンサヘッドを有し、回転速度と回転量と回転方向とを検出している。
【０００４】
そして、舵角センサの故障診断は、２つのセンサヘッドからの出力信号を監視し、一方の出力信号がパルス信号であるにもかかわらず他方の出力信号が固定状態のままとなったり、車両が走行中であるにもかかわらず２つの出力信号が固定状態のままであると、舵角センサが故障であると診断し、システムの制御動作を停止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一方の出力信号がパルス信号であるにもかかわらず他方の出力信号が固定状態のままになると舵角センサが故障であると診断する手法にあっては、一方のセンサヘッドが失陥したことによる故障時と、スリットの１ピッチ以内で左右に舵角が往復操作されている正常時との区別がつかない。
【０００６】
すなわち、舵角センサ正常時でステアリングをただ右に回転させた場合は、図１０の▲１▼に示すように、センサＡとセンサＢとからは位相がずれたパルス信号が出力される。また、舵角センサのうちセンサＢが断線等により失陥した場合は、図１０の▲２▼に示すように、センサＡからはパルス信号が出力されるが、センサＢからはＬｏレベルの固定状態の信号が出力される。さらに、１ピッチ間で右左右左のソーイングを繰り返した場合は、図１０の▲３▼に示すように、センサＡからはパルス信号が出力されるが、センサＢからはＬｏレベルの固定状態の信号が出力される。
【０００７】
よって、少なくとも一方の出力信号が固定状態のままであると故障であると診断する手法にあっては、センサ故障の誤検出を防止するために、しばらくの間、センサＡとセンサＢからの信号をモニタし続け、本当に故障しているかどうかを確認してから舵角センサが故障であると診断するようにしている。つまり、実際には長い時間ハンドルをほとんど切らない状態で走行することはあり得ないので、所定車速以上で、かつ、所定の時間の間というように、センサ故障診断条件として、車速条件と時間条件とが付加されることになり、センサ故障の早期検出を行うことはできない。
【０００８】
また、例えば、特開２０００−８８６０９号公報に記載されているように、センサユニットを複数設けた操舵角検出装置が知られている。これは、１つのセンサユニットが故障しただけでは舵角センシング機能を失わないようにしたものである。
【０００９】
しかしながら、この操舵角検出装置にあっては、出力信号を照合する２つのセンサユニットが同時に故障すると、故障診断を行うことができないという問題がある。また、２つのセンサユニットからの出力信号の照合により故障を診断する際、センサ故障の誤検出を防止するには、上記同様に、出力信号が不一致である故障状態が所定時間続くのが待たれるため、故障の早期検出ができない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、センサユニットから出力される信号が固定状態になる故障を確実に検出することができると共に、舵角センサ情報が用いられるシステムの立ち上がり時に自己診断を実施することにより早期に舵角センサの故障検出を行うことができる舵角センサ故障診断装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、
車両のハンドル操作に対応して回転し、第一領域と第二領域とが周方向に交互に設けられたエンコーダプレートと、
前記エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する位置に配置され、第一領域と第二領域とを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニットと、
を備えた舵角センサにおいて、
前記エンコーダプレートの第一領域と第二領域とに沿って前記センサユニットを移動させるアクチュエータを設けると共に、
前記アクチュエータによりセンサユニットを第一領域と第二領域との１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサユニットから出力される信号に変化がない場合、舵角センサが故障であると診断するセンサ故障診断手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサ故障診断手段は、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作を、連続して複数回行う手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、請求項１または請求項２に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサ故障診断手段は、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作を行う手段であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明では、請求項１または請求項２または請求項３に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサユニットは、エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサヘッドを有する手段であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の作用および効果】
請求項１に係る発明にあっては、舵角情報検出時、車両のハンドル操作に対応してエンコーダプレートが回転し、このエンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する位置に配置されたセンサユニットにおいて、第一領域と第二領域とが区別され、これがパルス信号として出力される。よって、舵角中立位置から出力されたパルス信号の数をカウントすることによってハンドル回転角度（ハンドル回転量）が検出されることになる。
そして、アクチュエータによりセンサユニットをエンコーダプレートの第一領域と第二領域との１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサ故障診断手段において、センサユニットから出力される信号に変化がない場合、舵角センサが故障であると診断される。
すなわち、舵角センサの故障診断に際しては、ドライバーによるハンドル操作とは無関係に、センサユニットをアクチュエータにより移動（相対的にはエンコーダプレートを１ピッチ以上回動させるのと同じ動作）させるため、センサユニットが移動する間においてパルス信号の出力有無をチェックすることにより故障検出を確実に行うことができる。また、故障診断状況をアクチュエータにより強制的に作り出す自己診断機能を有するため、故障診断条件として、従来の車速条件や時間条件を付加する必要がなく、停車状態においても舵角センサの故障診断を行うことができる。
よって、センサユニットから出力される信号が固定状態になる故障を確実に検出することができると共に、舵角センサ情報が用いられるシステムの立ち上がり時に自己診断を実施することにより早期に舵角センサの故障検出を行うことができる。
【００１６】
請求項２に係る発明にあっては、センサ故障診断手段において、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作が、連続して複数回行われる。
よって、一回目のアクチュエータ作動により舵角センサが正常であると診断されれば、それで自己診断による故障検出を終了し、例えば、車両挙動を安定させるＶＤＣ制御等のメインのシステム制御に速やかに移行させることができる。
また、一回目のアクチュエータ作動により舵角センサが故障であると診断されてもすぐにはセンサ故障であると確定せず、繰り返しのアクチュエータ作動によってセンサ故障を確定させることができ、センサ故障の誤検出を故障診断回数が多いほど高い確実性により回避することができる。
さらに、アクチュエータ作動による舵角センサの故障診断を行う回数を、メインのシステムが舵角センサ故障による影響が低い場合には少なく、舵角センサ故障による影響が高い場合には多くというように、舵角情報の用途であるメインのシステムの種類によって任意に選択することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明にあっては、センサ故障診断手段において、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作が行われる。よって、イグニッションオン直後、つまり、舵角情報を用いるメインのシステムが立ち上がり、システムが実際の制御作動を開始する前の段階で、ドライバーによるハンドル操作がほとんど行われていない状態で自己診断が行われるため、早期かつ効果的なタイミングにて舵角センサの故障検出を行うことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明にあっては、センサユニットとして、エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサヘッドを有するユニットが用いられる。
すなわち、２つのセンサヘッドからのパルス信号の出力状況をみると、例えば、ハンドル操作方向が右回転方向である場合には、一方のパルスが立ち上がってからずらした位相後に他方のパルスが立ち上がり、また、ハンドル操作方向が左回転方向である場合には、他方のパルスが立ち上がってからずらした位相後に一方のパルスが立ち上がるというように、２つのパルス信号の出方が回転方向により異なることで、ハンドル操作方向を検出することができる。
よって、ハンドル操作量情報と共にハンドル操作方向情報が要求される車載の制御システムの舵角センサとして適用することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における舵角センサ故障診断装置を実現する実施の形態を、請求項１〜請求項４に対応する第１実施例に基づいて説明する。
【００２０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の舵角センサ故障診断装置が適用されたビークル・ダイナミクス・コントロール（ＶＤＣ：Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の制御システム図であり、このＶＤＣシステムとは、ＴＣＳ／ＡＢＳシステムの機能に加え、走行中に滑りやすい路面や障害物の緊急回避時に発生する車両の横滑りを、４輪独立のブレーキ制御及びエンジン出力制御により軽減させ、また、旋回性能と制動性能とを高度に両立させ、走行安定性の向上を図った車両挙動制御システムである。
【００２１】
図１において、１はエンジン、２は左前輪、３は右前輪、４は左後輪、５は右後輪、６はブレーキペダル、７はマスターシリンダ、８は舵角センサ、９はヨーレート／横Ｇセンサ、１０は左前輪回転センサ、１１は右前輪回転センサ、１２は左後輪回転センサ、１３は右後輪回転センサ、１４は圧力センサ、１５はＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット、１６はエンジンコントロールユニット、１７は自動変速機コントロールユニット、１８は電子制御スロットル、１９はプリチャージポンプ、２０はＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ、２１はＡＢＳ警告灯、２２はＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯、２３はＳＬＩＰ表示灯である。
【００２２】
前記舵角センサ８は、ドライバーのハンドル操作量及び操舵方向を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２３】
前記ヨーレート／横Ｇセンサ９は、車両のヨーレート及び横加速度を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２４】
前記左前輪回転センサ１０、右前輪回転センサ１１、左後輪回転センサ１２、右後輪回転センサ１３は、各輪２，３，４，５の回転速度を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２５】
前記圧力センサ１４は、マスターシリンダ７内の液圧、すなわち、ドライバーによるブレーキ力を検出し、そのセンサ信号をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に出力する。
【００２６】
前記ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５は、各種センサ信号、エンジン１及び自動変速機の情報を受信し、車両の走行状態を判別する。そして、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳ制御に必要な目標ブレーキ液圧の演算、ブレーキアクチュエータ駆動信号の出力及び目標エンジントルクの演算を行う。なお、このＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５には、前記舵角センサ８の故障を自己診断し、センサ故障であると診断されたときにＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯２２を点灯させる舵角センサ故障診断部（舵角センサ故障診断装置）を併せて有する。
【００２７】
前記エンジンコントロールユニット１６は、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５からの指令を受けて、電子制御スロットル１８のスロットルモータに対するスロットル開度制御、及び、エンジン１のインジェクターに対する燃料カット制御を行う。
【００２８】
前記プリチャージポンプ１９は、ＶＤＣ／ＴＣＳ作動時にリザーバタンクより増圧用のブレーキ液を吸入し、ブレーキ作動液圧を発生させる。
【００２９】
前記ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ２０は、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５からのアクチュエータ駆動信号を受けて、各車輪のホイールシリンダへのブレーキ液圧を調整する。
【００３０】
なお、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５と、エンジンコントロールユニット１６と、自動変速機コントロールユニット１７と、舵角センサ８は、互いにＣＡＮ通信線（多重通信線）により接続されている。
【００３１】
図２は上記ＶＤＣシステムに適用された舵角センサ８を示す図であり、図３は舵角センサ８のセンサ部分を示す図、図４はセンサＡ，Ｂとスリット（透過部）との位置関係を示す図である。
【００３２】
前記舵角センサ８は、ステアリングシャフト８０への固定により車両のハンドル操作に対応して回転し、スリットによる透過部８１ａ（第一領域）と隣接するスリット間の遮光部８１ｂ（第二領域）とが全周にわたって周方向に交互に設けられた円板状のエンコーダプレート８１と、該エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する位置に配置され、透過部８１ａと遮光部８１ｂとを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニット８２と、前記エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとに沿って前記センサユニット８２を移動させるアクチュエータ８３とによって構成されている。
【００３３】
前記センサユニット８２には、周方向に多数設けられた透過部８１ａと遮光部８１ｂの接線方向の上下位置に、センサユニット８２の直線往復動を案内するガイド８４，８４が設けられている。
【００３４】
前記アクチュエータ８３は、車体に固定されたケース８３ａの内部に図外のソレノイドにより摺動するスプールを有する電磁弁タイプであり、スプールの一端部を延長したスプリング受けロッド８３ｂとケース８３ａとの間には、センサユニット８２を通常の舵角検出位置に戻すリターンスプリング８３ｃが介装され、スプールの他端部を延長した連結ロッド８３ｄに、センサユニット８２が連結されている。なお、アクチュエータ８３のソレノイドは、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５からの指令により駆動する（図１参照）。
【００３５】
前記センサユニット８２は、対向している発光ダイオード（発光素子）８２ａ，８２ａとフォトトランジスタ（受光素子）８２ｂ，８２ｂとの間がスリットによる透過部８１ａを有するエンコーダプレート８１で隔てられた相対光学式エンコーダであり、図３（イ）に示すように、対向する一対の発光ダイオード８２ａとフォトトランジスタ８２ｂによるセンサＡ（センサヘッド）と、対向する一対の発光ダイオード８２ａとフォトトランジスタ８２ｂによるセンサＢ（センサヘッド）と、発光ダイオード８２ａ，８２ａを発光させると共に、フォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂからの信号をデジタル信号化する図外のセンサ回路により構成されている。
【００３６】
また、前記センサＡとセンサＢとは、図４に示すように、センサＡの位置に対して、スリットピッチ（１ピッチ）＋１／４ピッチだけ位相をずらした位置にセンサＢを配置するというように、エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、エンコーダプレート８１の回転時には、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する。
【００３７】
次に、作用を説明する。
【００３８】
［操舵情報検出作用］
舵角センサ８による操舵情報検出作用について説明すると、走行時等においてドライバによるハンドル操作を行うと、ハンドル操作に伴ってエンコーダプレート８１が回転することによって、発光ダイオード８２ａ，８２ａの光が、透過部８１ａを通り、フォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂに届き、デジタル信号化される。このデジタル信号化される情報は、発光ダイオード８２ａとフォトトランジスタ８２ｂとが１セットの場合、操舵回転速度と操舵回転角（操舵回転量）であるが、発光ダイオード８２ａ，８２ａとフォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂとが２セット（センサＡ，センサＢ）の場合、操舵回転速度と操舵回転角に加え、操舵回転方向も情報としてデジタル信号化することができる。
【００３９】
すなわち、操舵回転速度は、パルス周波数の大きさにより検出することができ、例えば、図５（イ）に示すように、エンコーダプレート８１を基本信号の２倍の速さで回転させた場合、出力パルス波形も２倍の周波数となり、操舵回転速度を検出することができる。
【００４０】
また、操舵回転角は、パルス波形の数をカウントすることにより検出することができ、例えば、図５（ロ）に示すように、エンコーダプレート８１を基本信号の２倍の角度回転させた場合、出力パルス波形も２倍のパルス数となり、操舵回転角を検出することができる。
【００４１】
さらに、操舵回転方向は、図４に示すように、センサＡ，Ｂが０．５パルス（透過部８１ａの半分）オフセットして取り付けられているため、それぞれの信号においてパルスの立ち上がりをフリップフロップ回路でカウントすると、例えば、図５（ハ）に示すように、ある回転方向では必ずセンサＡのパルスが立ち上がってから０．５パルス後にセンサＢのパルスが立ち上がる。これと逆回転の場合、センサＢのパルスが立ち上がってから０．５パルス後にセンサＡのパルスが立ち上がる。つまり、センサＡ，Ｂのパルス立ち上がり状況を監視することにより操舵回転方向を判別することができる。
【００４２】
［舵角センサ故障診断処理］
図６はＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５の舵角センサ故障診断部で実行される舵角センサ故障診断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する（センサ故障診断手段）。
【００４３】
ステップＳ１では、イグニッションスイッチがオン操作されると、舵角センサ故障診断処理がスタートする。
【００４４】
ステップＳ２では、イグニッションスイッチのオン操作により、ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５が起動する。
【００４５】
ステップＳ３では、故障診断回数ＮがＮ＝０にセットされる。
【００４６】
ステップＳ４では、アクチュエータ８３を移動させる指令が出され、センサ故障の自己診断が実施される。
【００４７】
ステップＳ５では、アクチュエータ８３の移動によりセンサＡ，Ｂの出力信号がそれぞれ変化したかどうかが判断される。センサＡ，Ｂの出力信号がそれぞれ変化した場合は、舵角センサ８が正常であるとの診断結果に基づき、ＶＤＣシステムによる制御が実行される。また、センサＡ，Ｂの出力信号のうち、少なくとも一方の出力信号が固定状態である場合は、舵角センサ８が故障であるとの診断結果に基づき、ステップＳ６へ進む。
【００４８】
ステップＳ６では、故障診断回数ＮがＮ＝Ｎ＋１というように加算される。
【００４９】
ステップＳ７では、故障診断回数ＮがＮ＝３かどうかが判断される。このステップＳ７でＮＯと判断された場合（Ｎ＝１やＮ＝２でありＮ≠３の場合）は、ステップＳ４へ戻り、再び、センサ故障の自己診断が実施される。また、ステップＳ７でＹＥＳと判断された場合（Ｎ＝３の場合）は、ステップＳ８へ進む。
【００５０】
ステップＳ８では、舵角センサ８が故障であるとの最終診断結果に基づき、ＶＤＣシステムに対するフェール対策として、ＶＤＣシステムの作動停止指令が出力されると共に、ＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯２２に対し点灯指令が出力される。
【００５１】
［舵角センサ正常時］
舵角センサ８のセンサＡ，Ｂがいずれも正常である時、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→終了へと進む流れとなり、ステップＳ４において、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２を透過部８１ａと遮光部８１ｂとの１ピッチより長い距離を移動させることにより、ステップＳ５において、センサＡ，Ｂから出力される信号が共に変化する場合、舵角センサ８が正常であると診断に基づき、直ちにＶＤＣ制御が実行される。
【００５２】
すなわち、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２が動く距離を１ピッチより長い距離としているため、図７に示すように、透過部８１ａがどの位置にあっても、舵角センサ８が正常である限りセンサＡ，Ｂから出力される信号は共に変化することになり、１回の故障診断動作のみで確実に舵角センサ８が正常であると診断できる。
【００５３】
そして、舵角センサ８が正常と診断されると、直ちにＶＤＣ制御が実行されるが、ＶＤＣ制御では、例えば、図８に示すように、舵角センサ８や圧力センサ１４などの情報から得られるドライバのステアリング操舵量やブレーキ操作量により目標横滑り量を演算し、ヨーレート／横Ｇセンサ９や車輪回転センサ１０，１１，１２，１３などの情報から演算した車両の実横滑り量と比較する。そして、目標横滑り量と実横滑り量の差に応じてＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ２０に駆動信号を出力し、ブレーキ制動力の調整を行うと共に、エンジン出力を制御することにより、自動的に走行安定性を向上させる。
【００５４】
［舵角センサ故障時］
例えば、舵角センサ８のセンサＡ，Ｂの少なくとも一方が断線故障したり、発光ダイオード８２ａ，８２ａとフォトトランジスタ８２ｂ，８２ｂのうち少なくとも１つが機能していない等の故障時、図６のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６へと進む流れとなり、ステップＳ４において、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２を透過部８１ａと遮光部８１ｂとの１ピッチより長い距離を移動させているにもかかわらず、ステップＳ５において、センサＡ，Ｂから出力される信号のうち少なくとも一方の信号が固定状態である場合、舵角センサ８が故障であると診断に基づき、ステップＳ６において、１回の故障診断回数をあらわすＮ＝１とされる。
【００５５】
そして、ステップ７において、ＮＯであるとの判断により、ステップＳ４→ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５において、２回目の自己診断動作に基づいて再び舵角センサ８が故障であると診断されると、ステップＳ６において、２回の故障診断回数をあらわすＮ＝２とされる。
【００５６】
さらに、ステップ７において、ＮＯであるとの判断により、ステップＳ４→ステップＳ５へ戻り、ステップＳ５において、３回目の自己診断動作に基づいて再び舵角センサ８が故障であると診断されると、ステップＳ６において、３回の故障診断回数をあらわすＮ＝３とされ、ステップＳ７からステップＳ８へ進み、ステップＳ８において、舵角センサ８が故障であるとの最終診断結果に基づき、ＶＤＣシステムに対するフェール対策として、ＶＤＣシステムの作動停止指令が出力されると共に、ＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯２２に対し点灯指令が出力される。
【００５７】
ここで、３回の自己診断動作で、いずれも舵角センサ８が故障であると診断される場合に、最終的に舵角センサ８が故障であると確定させるようにしているのは下記の理由による。
まず、アクチュエータ８３の移動に同期してドライバがハンドル操作を行った場合には、舵角センサ８が正常であろうと、センサＡ，Ｂからの出力信号が固定状態となる。つまり、自己診断動作時にたまたま同期状態になると、舵角センサ８が故障であると誤診断するおそれがある。
しかし、アクチュエータ８３の動きはステアリングの動きに対して十分速く（例えば、ＡＢＳのアクチュエータとして使用しているソレノイドバルブは約３ｍｓｅｃで約１〜２ｍｍのストロークの往復動作ができる。）、３回も続けてアクチュエータ８３の動きとステアリングの動きが同期するとは考え難く、実用上、３回でセンサＡ，Ｂの信号レベル変化を検出できなければ、確実に故障と診断することができることによる。
【００５８】
次に、最終的に舵角センサ８が故障であると診断されると、ＶＤＣシステムの作動を停止する理由は、舵角センサ８が断線等でドライバがハンドル操作をしても操舵量が全く変化しない故障モードの場合、ＶＤＣシステムではドライバーがステアリングをいくら切っても直進を続けようとする制御が働く場合があり、車両安定性が低下する可能性があることによる。
【００５９】
上記ＶＤＣシステムの停止理由からも明らかなように、舵角センサ８が故障であるにもかかわらず、従来技術のように、走行してしばらく時間が経過しないことにはセンサ故障を診断できない場合には、センサ故障と診断されるまでの間は安定した走行が望めなく、なるべく早期のセンサ故障診断が要求される。
【００６０】
これに対し、第１実施例では、イグニッションオン直後、つまり、舵角情報を用いるＶＤＣシステムが立ち上がり、ＶＤＣシステムが実際の制御作動を開始する前の段階で、ドライバーによるハンドル操作がほとんど行われていない状態で自己診断が行われる。つまり、舵角センサ８の故障時には、早期かつ効果的なタイミングにて舵角センサ８の故障検出を行うことができる。
【００６１】
次に、効果を説明する。
【００６２】
（１） ステアリングシャフト８０への固定により車両のハンドル操作に対応して回転し、スリットによる透過部８１ａと隣接するスリット間の遮光部８１ｂとが周方向に交互に多数設けられた円板状のエンコーダプレート８１と、該エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する位置に配置され、透過部８１ａと遮光部８１ｂとを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニット８２と、を備えた舵角センサ８において、前記エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとに沿って前記センサユニット８２を移動させるアクチュエータ８３を設けると共に、アクチュエータ８３によりセンサユニット８２をエンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとの１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサユニット８２から出力される信号に変化がない場合、舵角センサ８が故障であると診断するセンサ故障診断部をＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５に設けたため、センサユニット８２から出力される信号が固定状態になる故障を確実に検出することができると共に、舵角センサ８の情報が用いられるＶＤＣシステムの立ち上がり時に自己診断を実施することにより早期に舵角センサ８の故障検出を行うことができる。
【００６３】
（２） ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５のセンサ故障診断部において、アクチュエータ８３により移動させたセンサユニット８２から出力される信号をチェックする自己診断動作を、連続して複数回（３回）行うようにしたため、下記に列挙する利点を有する。
▲１▼一回目のアクチュエータ８３の作動により舵角センサ８が正常であると診断されれば、それで自己診断による故障検出を終了し、ＶＤＣシステムによる車両挙動を安定させる制御に速やかに移行させることができる。
▲２▼一回目のアクチュエータ８３の作動により舵角センサ８が故障であると診断されてもすぐにはセンサ故障であると確定せず、繰り返しのアクチュエータ８３の作動によってセンサ故障を確定させることができ、センサ故障の誤検出を故障診断回数が多いほど高い確実性により回避することができる。
▲３▼アクチュエータ８３の作動による舵角センサ８の故障診断を行う回数を、メインのシステムが舵角センサ故障による影響が低い場合（例えば、四輪操舵制御システムやアクティブサスペンション制御システム等）には少なく、舵角センサ故障による影響が高い場合（例えば、ＶＤＣシステム等）には多くというように、舵角情報の用途であるメインのシステムの種類によって任意に選択することができる。
【００６４】
（３） ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット１５のセンサ故障診断部において、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータ８３により移動させたセンサユニット８２から出力される信号をチェックする自己診断動作を行うようにしたため、早期かつ効果的なタイミングにて舵角センサ８の故障検出を行うことができる。
すなわち、イグニッションオン直後、つまり、舵角情報を用いるメインのＶＤＣシステムが立ち上がり、ＶＤＣシステムが実際の制御作動を開始する前の段階で、かつ、ドライバーによるハンドル操作がほとんど行われていない状態で自己診断が行われることによる。
【００６５】
（４） センサユニット８２として、エンコーダプレート８１の透過部８１ａと遮光部８１ｂとが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置し、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサＡ，Ｂを有するユニットを用いたため、ハンドル操作量情報と共にハンドル操作方向情報が要求される車載の制御システム（ＶＤＣシステムや四輪操舵システム等）の舵角センサ８として適用することができる。
【００６６】
（他の実施例）
以上、本発明の舵角センサ故障診断装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００６７】
例えば、第１実施例では、舵角センサ８を用いるメインシステムとしてＶＤＣシステムの例を示したが、四輪操舵制御システムやアクティブサスペンション制御システム等、舵角情報を用いる様々の車載システムに本発明の舵角センサ故障診断装置を適用することができる。
【００６８】
第１実施例では、センサユニット８２を移動させるアクチュエータ８３として電磁弁タイプのものを示したが、油圧シリンダや空気圧シリンダやモータ等、他の駆動手段を用いても良い。
【００６９】
また、第１実施例では、センサユニット８２を直線的に移動させる例を示したが、例えば、図９に示すように、アクチュエータとしてモータアクチュエータ８３’を用い、センサユニット８２をモータギア８５と噛み合うギアプレート８６に固定し、自己診断時には、モータアクチュエータ８３’の回転駆動により、センサユニット８２を透過部８１ａと遮光部８１ｂに沿って所定角度θ（１ピッチ以上の角度）だけ回動させるようにしても良い。
【００７０】
また、第１実施例では、舵角センサ８として相対光学式エンコーダによるものを示したが、第１領域と第２領域が凹凸による領域であり、これに近接配置したソレノイドの磁気変化や、第１領域と第２領域がＮ極とＳ極による領域であり、これに近接配置した磁気センサの磁気変化をデジタル変換することでパルス信号を得る磁気式エンコーダによるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の舵角センサ故障診断装置が適用されたＶＤＣ制御システム図である。
【図２】第１実施例の舵角センサを示す図である。
【図３】第１実施例の舵角センサのセンサユニットを示す図である。
【図４】第１実施例の舵角センサのセンサユニットにおいてセンサＡ，Ｂとスリットの位置関係を示す図である。
【図５】第１実施例の舵角センサによる操舵情報（回転速度、回転角度、回転方向）の検出作用を示す図である。
【図６】第１実施例のＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニットの舵角センサ故障診断部で実行される舵角センサ故障診断処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例の舵角センサ故障診断時におけるセンサＡ，Ｂの信号パターンの例を示す図である。
【図８】第１実施例のＶＤＣシステムでのＶＤＣ制御概略図である。
【図９】センサユニットを移動させるアクチュエータとしてモータアクチュエータを用いた他の舵角センサ例を示す図である。
【図１０】従来の舵角センサの故障検出方法による正常時、失陥時、ソーイング時のセンサＡ，Ｂの信号特性を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 左前輪
３ 右前輪
４ 左後輪
５ 右後輪
６ ブレーキペダル
７ マスターシリンダ
８ 舵角センサ
８０ ステアリングシャフト
８１ エンコーダプレート
８１ａ 透過部（第一領域）
８１ｂ 遮光部（第二領域）
８２ センサユニット
８３ アクチュエータ
９ ヨーレート／横Ｇセンサ
１０ 左前輪回転センサ
１１ 右前輪回転センサ
１２ 左後輪回転センサ
１３ 右後輪回転センサ
１４ 圧力センサ
１５ ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳコントロールユニット
１６ エンジンコントロールユニット
１７ 自動変速機コントロールユニット
１８ 電子制御スロットル
１９ プリチャージポンプ
２０ ＶＤＣ／ＴＣＳ／ＡＢＳアクチュエータ
２１ ＡＢＳ警告灯
２２ ＶＤＣ−ＯＦＦ表示灯
２３ ＳＬＩＰ表示灯
Claims (4)
- 車両のハンドル操作に対応して回転し、第一領域と第二領域とが周方向に交互に設けられたエンコーダプレートと、
前記エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する位置に配置され、第一領域と第二領域とを区別し、これをパルス信号として出力するセンサユニットと、
を備えた舵角センサにおいて、
前記エンコーダプレートの第一領域と第二領域とに沿って前記センサユニットを移動させるアクチュエータを設けると共に、
前記アクチュエータによりセンサユニットを第一領域と第二領域との１ピッチより長い距離を移動させる自己診断時、センサユニットから出力される信号に変化がない場合、舵角センサが故障であると診断するセンサ故障診断手段を設けたことを特徴とする舵角センサ故障診断装置。 - 請求項１に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサ故障診断手段は、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作を、連続して複数回行う手段であることを特徴とする舵角センサ故障診断装置。 - 請求項１または請求項２に係る舵角センサ故障診断装置において、
前記センサ故障診断手段は、イグニッションスイッチをオンとするスイッチ操作の直後に、アクチュエータにより移動させたセンサユニットから出力される信号をチェックする自己診断動作を行う手段であることを特徴とする舵角センサ故障診断装置。 - 請求項１または請求項２または請求項３に記載の舵角センサ故障診断装置において、
前記センサユニットは、エンコーダプレートの第一領域と第二領域とが通過する部分に回転方向に位相をずらして配置され、ぞれぞれ位相の異なるパルス信号を出力する２つのセンサヘッドを有する手段であることを特徴とする舵角センサ故障診断装置。
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