JP5692566B2 - 車両用操舵装置および車両用操舵装置の異常判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用操舵装置および車両用操舵装置の異常判定方法に関する。

操舵部材に連結される入力軸と、転舵機構に連結される出力軸との間に、入力軸と出力軸との間の回転伝達比を変更可能な伝達比可変機構を備える車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。伝達比可変機構は、遊星歯車機構等により構成されており、電動モータ（伝達比制御モータ）が遊星歯車機構のキャリアを回転させること等により、回転伝達比を変更できるようになっている。

各上記引用文献の車両用操舵装置は、伝達比制御モータに異常が生じたことで回転伝達比を制御できなくなったフェール時等に伝達比制御モータの回転をロックするロック機構を備えている。ロック機構が伝達比制御モータの回転をロックすることにより、回転伝達比が固定される。

特開２００２−１４５１０２号公報 特開２００８−２４０５８号公報 特表２００６−５２１９５７号公報

特許文献１〜３では、伝達比制御モータによる遊星ギヤ機構の構成要素の回転を、ロック機構のロック部材により阻止するようになっている。
上記ロック部材は、遊星ギヤ機構の構成要素の回転をロックするロック位置と、構成要素の回転をロックしない非ロック位置とに変位可能に構成されている。このような構成を有していることから、ロック部材は、意図していないにも拘わらず、非ロック位置からロック位置に向かって誤作動する可能性がある。

この誤作動は、ロック部材を駆動するソレノイド等の駆動装置の故障が原因によって生じることもあれば、車両の走行時の振動等に起因するロック部材の偶発的な変位が原因によって生じることもある。
ロック部材を駆動する駆動装置の故障であれば、修理の必要がある一方、ロック部材の偶発的な変位によるロック部材の誤作動の場合、ロック部材を駆動装置によって再度非ロック位置に変位させれば、ロック部材を非ロック位置に戻すことができる。

しかしながら、単にロック部材が意図せずにロック位置に変位したことによりロック機構のフェールを確定する構成では、正常状態に容易に復帰可能な誤作動が生じただけでも、ロック機構のフェールが確定してしまう。その結果、ユーザが車両を整備工場に持ち込む頻度が増えてしまい、ユーザにとって不便である。したがって、ロック機構の異常を正確に検出できることが望まれている。しかしながら、特許文献１〜３では、このような、偶発的に生じた伝達比のロック状態に対する方策について触れられていない。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、伝達比をロックするためのロック機構の異常をより正確に検出することのできる車両用操舵装置および車両用操舵装置の異常判定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）の操舵に応じて回転する入力軸（１８）と転舵機構（９）の動作に連動して回転する出力軸（１９）との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構（１３）と、前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータ（１４）と、前記伝達比可変機構に係合することにより前記伝達比を固定するためのロック部材（６２）、および前記ロック部材を前記伝達比可変機構に係合する第１位置（Ｐ１）と前記伝達比可変機構との係合が解除された第２位置（Ｐ２）とに変位可能に支持する支持装置（６１）を含むロック機構（２５）と、前記ロック部材の位置を検出する検出手段（４９）と、前記ロック機構を制御する制御部（３７）と、を備え、前記制御部は、前記ロック部材が前記第１位置にあるときに前記ロック機構および前記伝達比制御モータの異常の有無を判定可能な判定部（５０）を含み、前記ロック部材が前記第１位置にあるときに、前記伝達比制御モータに異常が生じていると、前記判定部が判定しない場合において、前記ロック部材を前記第２位置に変位させるように前記制御部によって前記ロック機構が制御されるステップが所定回数繰り返され、前記判定部は、前記ステップが所定回数繰り返される間に前記ロック部材が前記第２位置に変位すると、前記ロック機構に異常が生じていないと判定し、前記ステップが所定回数繰り返された後も、前記ロック部材が引き続き前記第１位置にあるときに、前記ロック機構に異常が生じていると判定することを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、ロック機構に異常（故障）が生じている場合、第１位置にあるロック部材を第２位置に変位するようにロック機構が制御されても、ロック部材は、第１位置から変位しない。この場合、判定部は、ロック機構に異常が生じていると判定する。一方、車両の走行時等の振動に起因するロック部材の偶発的な変位が原因によって、ロック部材が第１位置に変位した場合、第１位置にあるロック部材を第２位置に変位するようにロック機構が制御されると、ロック部材は、第１位置から第２位置に変位する。この場合、判定部は、ロック機構に異常が生じているとは判定しない。

このように、判定部は、ロック部材が単に第１位置に変位したことによりロック機構の異常を判定するのではない。したがって、ロック機構に異常が生じておらず、ロック部材の偶発的な変位によってロック部材が第１位置にあるときに、ロック機構が異常を生じていると誤判定されることを防止できる。したがって、ロック機構の異常をより正確に判定することができる。その結果、誤判定に起因してユーザが車両を整備工場に持ち込むことを防止できるので、ユーザが車両を整備工場に持ち込む頻度を少なくできる。これにより、車両に対するユーザの満足度を高めることができる。

また、本発明において、前記支持装置は、所定の変位力（Ｆ１）で前記ロック部材を前記第１位置から前記第２位置に変位可能であり、且つ前記所定の変位力よりも小さい所定の保持力（Ｆ２）で前記ロック部材を前記第２位置に保持可能である場合がある（請求項２）。
この場合、ロック部材を小さい保持力で第２位置に保持しておくことができる。例えば、支持装置が電磁ソレノイドである場合、電磁ソレノイドに供給する電力を少なくできるので、装置の消費エネルギを少なくできる。また、ロック部材を小さい保持力で保持する分、車両の走行時の振動等に起因してロック部材が偶発的に第２位置から第１位置に変位（誤作動）し易くなるけれども、このような、支持装置の駆動によって容易に回復可能な誤作動が生じても、ロック機構に異常が生じていると判定されることを抑制できる。

また、本発明において、前記判定部は、前記制御部が前記ロック部材を前記第２位置に保持するように前記ロック機構を制御しているにも拘わらず前記ロック部材が前記第１位置にあるときに、前記ロック機構の異常の有無を判定する場合がある（請求項３）。
通常、車両の走行時には、伝達比制御モータによる伝達比の制御が行えるように、ロック部材は、第２位置に配置される。このように、ロック部材が第２位置に配置されるようにロック機構が制御されているにも拘わらず、ロック部材が第１位置に配置されている場合には、ロック機構に異常が生じている可能性がある。ロック機構に異常が生じている可能性のある場合に判定部がロック機構の異常を判定するので、ロック機構の異常をより確実に判定することができる。一方、伝達比制御モータに異常が生じたこと等により、伝達比制御モータによる伝達比の制御ができない場合に、ロック部材は意図的に第１位置に配置される。このような場合には、ロック部材が第１位置に配置されていることが正常であるので、ロック機構の異常を判定する必要がない。したがって、ロック機構の異常を判定する必要のあるときにのみ、ロック機構の異常を判定することができる。

前記伝達比可変機構は、前記入力軸に連結される入力サンギヤと、この入力サンギヤと同軸に配置され前記出力軸に連結される出力サンギヤと、前記入力サンギヤおよび前記出力サンギヤの双方に噛み合う遊星ギヤと、この遊星ギヤを前記入力サンギヤの回りに公転可能且つ遊星ギヤの中心軸線回りに自転可能に支持するキャリアとを含み、前記伝達比制御モータのロータは、前記キャリアに一体回転可能に連結されてもよい。

前記ロック機構は、前記キャリアに一体回転可能に設けられたリング部材を含み、前記リング部材は、前記ロック部材に係合可能な溝を外周に有していてもよい。この場合、ロック部材がリング部材の溝に嵌まることで、キャリアの回転を規制し、伝達比を機械的に固定することができる。
また、前記伝達比制御モータの回転位置を検出する回転位置センサをさらに備え、前記制御部は、前記伝達比制御モータを制御する伝達比制御部を含み、前記検出手段は、前記伝達比制御部が前記伝達比制御モータを駆動させる信号を前記伝達比制御モータに出力している場合の前記回転位置センサの検出値に変化がないときに、前記ロック部材が前記第１位置に位置していると検出する場合がある。

この場合、ロック部材の位置を検出するための専用のセンサが不要であり、装置の製造コストを低減することができる。
また、本発明は、操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータと、前記伝達比可変機構に係合することにより前記伝達比を固定するためのロック部材、および前記ロック部材を前記伝達比可変機構に係合する第１位置と前記伝達比可変機構との係合が解除された第２位置とに変位可能に支持する支持装置を含むロック機構と、を備える車両用操舵装置の異常判定方法において、前記ロック部材が前記第１位置にあるときに、前記伝達比制御モータに異常が生じていると判定されない場合において、前記第１位置にある前記ロック部材を前記第２位置に変位させるように前記ロック機構が制御されるステップが所定回数繰り返される間に前記ロック部材が前記第２位置に変位すると、前記ロック機構に異常が生じていないと判定し、前記ステップが所定回数繰り返された後も、前記ロック部材が引き続き前記第１位置にあるときに、前記ロック機構に異常が生じていると判定することを特徴とする（請求項４）。

本発明によれば、ロック機構に異常（故障）が生じている場合、第１位置にあるロック部材を第２位置に変位するようにロック機構が制御されても、ロック部材は、第１位置から変位しない。この場合に、ロック機構に異常が生じていると判定される。一方、車両の走行時の振動等に起因するロック部材の偶発的な変位が原因によって、ロック部材が第１位置に変位した場合、第１位置にあるロック部材を第２位置に変位するようにロック機構が制御されると、ロック部材は、第１位置から第２位置に変位する。この場合には、ロック機構に異常が生じているとは判定されない。

このように、ロック部材が単に第１位置に変位したことによりロック機構の異常を判定する方法は採用していない。したがって、ロック機構に異常が生じておらず、ロック部材の偶発的な変位によってロック部材が第１位置にあるときに、ロック機構が異常を生じていると誤判定されることを防止できる。したがって、ロック機構の異常をより正確に判定することができる。その結果、誤判定に起因してユーザが車両を整備工場に持ち込むことを防止できるので、ユーザが車両を整備工場に持ち込む頻度を少なくできる。これにより、車両に対するユーザの満足度を高めることができる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 伝達比可変機構の概略構成を示す一部断面図である。 （Ａ）は、ロック機構の主要部の断面図、およびロック機構のソレノイドの電圧を示すグラフであり、ロック機構のロック部材が第１位置にあることによりキャリアをロックしている状態を示しており、（Ｂ）は、ソレノイドがロック部材を第１位置から第２位置に変位させているときの状態を示しており、（Ｃ）は、ロック機構のロック部材が第２位置にあることによりキャリアをロックしていない状態を示している。 ロック機構の異常を判定する制御の流れを説明するためのフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、ステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結された中間軸５と、中間軸５に自在継手６を介して連結されたピニオン軸７と、ピニオン軸７の端部近傍に設けられたピニオン７ａに噛み合うラック８ａを有し、自動車等の車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸８とを有している。ピニオン軸７およびラック軸８によりラックアンドピニオン機構からなる転舵機構９が構成されている。

ラック軸８は、車体に固定されるハウジング（図示せず）内に、複数の軸受（図示せず）を介して、軸方向Ｘ１に沿って直線往復動可能に支持されている。ラック軸８の各端部には、それぞれタイロッド１０が結合されている。各タイロッド１０は対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１１に連結されている。
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン７ａおよびラック８ａによって、ラック軸８の軸方向Ｘ１の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１１の転舵が達成される。

また、車両用操舵装置１は、転舵機構９に操舵補助力を付与するための操舵補助機構１２と、操舵部材２の操舵角に対する転舵輪１１の転舵角の比（伝達比）を変更することのできる伝達比可変機構１３とを備えている。伝達比可変機構１３には、伝達比を変更することのできるブラシレスモータからなる伝達比制御モータ１４が設けられている。また、伝達比可変機構１３には、操舵部材２に操舵反力を付与することのできるブラシレスモータからなる反力補償モータ１５が設けられている。

ステアリングシャフト３は、操舵部材２と伝達比可変機構１３との間に配置され操舵部材２の操舵に応じて回転する入力軸１８と、伝達比可変機構１３と中間軸５との間に配置され転舵機構９の動作に連動して回転する出力軸１９とを含む。
入力軸１８は、操舵部材２に一体回転可能に連結される第１軸１８ａと、第１軸１８ａにトーションバー２０を介して連結される第２軸１８ｂとを含む。トーションバー２０を介した第１軸１８ａと第２軸１８ｂの相対回転量は小さく、実質的に第１軸１８ａと第２軸１８ｂとは一体回転していると考えることができる。

操舵補助機構１２は、ブラシレスモータからなる操舵補助モータ２１と、操舵補助モータ２１の出力回転を減速する減速機構２２と、を含む。減速機構２２は、例えば、ウォーム減速機構であり、操舵補助モータ２１のロータ２１ａに一体回転可能に連結されるウォーム軸２３と、出力軸１９に一体回転可能に連結されウォーム軸２３に噛み合うウォームホイール２４とを含む。

操舵補助モータ２１は、減速機構２２、出力軸１９および中間軸５を介して転舵機構９に動力伝達可能に連結されている。操舵補助モータ２１の出力は、減速機構２２を介して出力軸１９に伝達され、運転者の操舵を補助するようになっている。
車両用操舵装置１は、伝達比制御モータ１４の回転をロックすることで伝達比を機械的に固定可能なロック機構２５を備えている。

また、車両用操舵装置１は、複数のセンサとして、トルクセンサ３０、第１センサとしての第１レゾルバ３１、第２センサとしての第２レゾルバ３２、第３センサとしての第３レゾルバ３３、および走行状態センサ３６を備えている。
トルクセンサ３０は、トーションバー２０に隣接して配置されており、トーションバー２０のねじれに伴う第１軸１８ａと第２軸１８ｂとの相対回転量を検出することで、操舵部材２に負荷される操舵トルクを検出する。

第１レゾルバ３１は、伝達比制御モータ１４の後述するロータ１４ａの回転位置を検出するレゾルバであり、伝達比制御モータ１４に隣接して配置されている。伝達比制御モータ１４は、第１レゾルバ３１の検出値ａｎｇｌｅ_ｖｇｒを用いるフィードバック制御により駆動制御される。
第２レゾルバ３２は、反力補償モータ１５の後述するロータ１５ａの回転位置を検出するレゾルバであり、反力補償モータ１５に隣接して配置されている。反力補償モータ１５は、第２レゾルバ３２の検出値ａｎｇｌｅ_ｒｅａｃｔを用いるフィードバック制御により駆動制御される。反力補償モータ１５は、伝達比可変機構１３の動作による操舵部材２の操舵反力（操舵反力の変化）を補償するためのモータである。

第３レゾルバ３３は、操舵補助モータ２１のロータ２１ａの回転位置を検出するレゾルバであり、操舵補助モータ２１に設けられている。操舵補助モータ２１は、第３レゾルバ３３の検出値ａｎｇｌｅ_ｅｐｓを用いるフィードバック制御により駆動制御される。
走行状態センサ３６は、車両の走行状態（車速、転舵角、車両のヨーレート等の、車両用操舵装置１の制御に関連する車両走行状態）を検出するセンサであり、複数のセンサによって構成されている。

車両用操舵装置１は、制御部３７を備えている。制御部３７は、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５、およびロック機構２５の動作を制御することにより操舵を制御する操舵制御部３８と、操舵補助モータ２１の動作を制御する操舵補助制御部３９とを含んでいる。
操舵制御部３８および操舵補助制御部３９は、それぞれ電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic ControlUnit)により構成され、例えば車載ネットワーク４０を介して互いに信号伝達可能に接続されている。

操舵制御部３８には、トルクセンサ３０、第１レゾルバ３１、第２レゾルバ３２、第３レゾルバ３３、および走行状態センサ３６がそれぞれ接続されており、各センサ３０〜３３，３６からの検出信号が、操舵制御部３８に入力されるようになっている。
操舵制御部３８は、ドライバ４１を介して伝達比制御モータ１４に接続されており、ドライバ４２を介して反力補償モータ１５に接続されている。また、操舵制御部３８は、ロック機構２５と、報知手段としての警告ランプ４４およびスピーカ４５とに接続されている。

操舵制御部３８は、所定のプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現される機能処理部として、伝達比制御部４６と、反力制御部４７と、ロック制御部４８と、検出手段としてのロック部材位置検出部４９と、判定部５０と、カウンタ５１と、を含んでいる。
伝達比制御部４６は、伝達比を制御するべく、伝達比制御モータ１４の駆動を制御するようになっている。反力制御部４７は、操舵部材２に負荷される反力を制御するべく、反力補償モータ１５の駆動を制御するようになっている。

ロック制御部４８は、ロック機構２５の駆動を制御するようになっている。ロック部材位置検出部４９は、後述するロック部材６２の位置を検出するようになっている。判定部５０は、ロック機構２５の異常の有無を判定するようになっている。
操舵制御部３８内において、伝達比制御部４６は、ロック制御部４８およびロック部材位置検出部４９に接続されており、これらロック制御部４８およびロック部材位置検出部４９に信号を出力するようになっている。反力制御部４７は、ロック制御部４８に接続されており、ロック制御部４８に信号を出力するようになっている。ロック制御部４８は、判定部５０に接続されており、双方向に信号伝達可能になっている。ロック部材位置検出部４９は、伝達比制御部４６および第１レゾルバ３１に接続されており、これらからの信号に基づいて、ロック部材６２の位置を検出するようになっている。また、ロック部材位置検出部４９は、判定部５０に接続されており、判定部５０に信号を出力するようになっている。判定部５０は、カウンタ５１に接続されている。

車両用操舵装置１は、報知手段としての警告ランプ４４およびスピーカ４５を含んでいる。警告ランプ４４およびスピーカ４５は、操舵制御部３８に接続されており、フェール状態が確定したときに、警告ランプ４４が点灯するとともに、スピーカ４５が警告音を発するようになっている。これにより、フェール状態を運転者に報知可能となっている。なお、フェール状態とは、車両用操舵装置１に何らかの異常が生じ、この異常が制御部３７によって検出された状態をいう。本実施形態において、フェール状態は、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の少なくとも一方に異常が生じたときのモータフェール状態と、ロック機構２５に異常が生じたときのロック機構フェール状態とを含む。操舵補助制御部３９は、ドライバ４３を介して操舵補助モータ２１に接続されている。

図２は伝達比可変機構１３の概略構成を示す一部断面図である。図２に示すように、入力軸１８の第２軸１８ｂおよび出力軸１９は、互いの先端を相対向させて同軸上に配置されている。
伝達比可変機構１３は、入力軸１８の第２軸１８ｂと出力軸１９との間の伝達比を変更可能とされている。伝達比可変機構１３は、全体として筒状をなすハウジング５３に収容されている。

伝達比可変機構１３は、入力軸１８の第２軸１８ｂと同軸に並んで一体回転可能な入力サンギヤ５４と、入力サンギヤ５４と同軸に配置され、出力軸１９と一体回転可能な出力サンギヤ５５と、各サンギヤ５４，５５の双方に噛み合う遊星ギヤ５６と、遊星ギヤ５６を遊星ギヤ５６の中心軸線Ｌ２回りに自転可能且つ各サンギヤ５４，５５の中心軸線Ｌ１回りに公転可能に支持するキャリア５７と、を含んでいる。

遊星ギヤ５６は、入力サンギヤ５４および出力サンギヤ５５を互いに関連付けるための一体成形品であり、中心軸線Ｌ１回りに複数（本実施の形態において、２つ）配置されている。入力サンギヤ５４、出力サンギヤ５５および遊星ギヤ５６は、キャリア５７の回転がロックされているときに、入力サンギヤ５４と出力サンギヤ５５の回転伝達比が例えば１になるように設計されている。

キャリア５７は、筒状に形成されており、出力軸１９が挿通されている。キャリア５７は、各サンギヤ５４，５５の中心軸線Ｌ１の回りを回転可能である。キャリア５７は、第１軸受５８を介してハウジング５３に支持され、且つ各遊星ギヤ５６の支軸５６ａの一端を支持する第１部分５７ａと、支軸５６ａの他端を支持する第２部分５７ｂと、第２部分５７ｂから減速機構２２に向けて延び第２軸受５９を介してハウジング５３に支持される第３部分５７ｃと、を含んでいる。

キャリア５７の第２部分５７ｂを取り囲むようにして、伝達比制御モータ１４が配置されている。伝達比制御モータ１４は、第２部分５７ｂの外周に一体回転可能に連結されたロータ１４ａと、ロータ１４ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ１４ｂとを含んでいる。伝達比制御モータ１４の駆動によって、キャリア５７が中心軸線Ｌ１回りを回転するようになっている。

伝達比制御モータ１４に関連して、第１レゾルバ３１が配置されている。第１レゾルバ３１は、キャリア５７の第３部分５７ｃの外周に一体回転可能に連結されたロータ３１ａと、ロータ３１ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ３１ｂとを含んでいる。キャリア５７に伝達比制御モータ１４のロータ１４ａおよび第１レゾルバ３１のロータ３１ａの双方が連結されていることにより、第１レゾルバ３１は、キャリア５７の回転位置（回転角）および伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転位置を検出することが可能である。

伝達比制御モータ１４に対して入力軸１８側（図２の右側）には、反力補償モータ１５が配置されている。反力補償モータ１５は、入力軸１８の第２軸１８ｂの外周に連結されたロータ１５ａと、ロータ１５ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ１５ｂとを含んでいる。
反力補償モータ１５に隣接して、第２レゾルバ３２が配置されている。第２レゾルバ３２は、第２軸１８ｂの外周に連結されたロータ３２ａと、ロータ３２ａを取り囲みハウジング５３に固定されたステータ３２ｂとを含んでいる。第２軸１８ｂに反力補償モータ１５のロータ１５ａおよび第２レゾルバ３２のロータ３２ａの双方が連結されていることにより、第２レゾルバ３２は、入力軸１８の回転位置（転舵角）および反力補償モータ１５のロータ１５ａの回転位置を検出することが可能である。

ロック機構２５は、モータフェール時にキャリア５７の回転をロックすることにより、入力軸１８と出力軸１９との間の伝達比を所定値（本実施形態において、１）に固定するためのものである。
図３（Ｃ）は、ロック機構２５の主要部の断面図、およびロック機構２５のソレノイド６１の電圧を示すグラフであり、ロック機構２５がキャリア５７をロックしていない状態を示している。

図２および図３（Ｃ）を参照して、ロック機構２５は、キャリア５７の第３部分５７ｃに一体回転可能に連結されたリング部材６０と、このリング部材６０に係合可能な軸状のロック部材６２と、ロック部材６２が一端に固定されたロッド６１ａを有するソレノイド６１とを含んでいる。本実施形態において、ロック部材６２は、ロッド６１ａとは単一の材料を用いて一体に形成されている。

リング部材６０の外周には、複数の溝６０ａが周方向に等間隔に複数配置されている。ソレノイド６１は、ハウジング５３に取り付けられている。ソレノイド６１は、ロック部材６２を第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに変位可能に支持する支持装置である。このソレノイド６１は、ロッド６１ａと、電磁石（図示せず）と、ロッド６１ａをリング部材６０に向けて付勢するばね６１ｂとを含んでおり、操舵制御部３８（図１参照）によって駆動制御される。

図２および図３（Ａ）を参照して、車両の電源オフ時には、ソレノイド６１への通電がオフにされており、ソレノイド６１の電圧はゼロ（Ｖ）である。このとき、ロッド６１ａに固定されたロック部材６２は、ばね６１ｂの付勢力によって、リング部材６０の溝６０ａに嵌まるようになっている。モータフェール時も同様に、ソレノイド６１への通電がオフにされることで、ロッド６１ａに固定されたロック部材６２は、リング部材６０の溝６０ａに嵌まるようになっている。ロック部材６２がリング部材６０の溝６０ａに嵌まっているとき、ロック部材６２は、リング部材６０を介してキャリア５７に係合している。このときのロック部材６２の位置が、第１位置Ｐ１として定義される。

一方、車両用操舵装置１がフェール状態にない主モード状態のときには、図３（Ｃ）に示すように、ソレノイド６１への通電がオンにされた状態となっている。このときのソレノイド６１の磁力によって、ロック部材６２は、リング部材６０に係合しない第２位置Ｐ２に維持される。これにより、ロック部材６２がキャリア５７の回転を規制しないようになっている。このように、リング部材６０およびキャリア５７に係合していないときのロック部材６２の位置が、第２位置Ｐ２として定義される。

図１および図２を参照して、上記の構成を有する車両用操舵装置において、車両の通常走行時（異常が生じていない状態での走行時。主モード時。）、操舵部材２が操舵されると、この操舵部材２に連結された入力軸１８が回転することで、伝達比可変機構１３の入力サンギヤ５４が回転する。
このとき、操舵制御部３８の伝達比制御部４６は、操舵制御部３８に接続された各センサ３０〜３３，３６からの入力信号等に基づいて、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の目標駆動量を設定する。そして、操舵制御部３８は、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５のロータ１４ａ，１５ａの回転位置と目標回転位置との偏差がゼロになるように、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５を駆動する。

この操舵制御部３８の伝達比制御部４６の制御により、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａが回転されない場合、入力サンギヤ５４の回転により、各遊星ギヤ５６、出力サンギヤ５５および出力軸１９が回転する。
このとき、入力軸１８から出力軸１９への回転伝達比は、前述の所定の伝達比（例えば、１）である。この結果、転舵輪１１は、操舵部材２の操作方向に、この操舵部材２の操舵角に前記回転比を乗じた角度相当分だけ転舵されることになり、操舵部材２から操舵用の転舵輪１１への伝達比は一定値となる。

一方、操舵制御部３８の伝達比制御部４６の制御により、伝達比制御モータ１４を駆動することでキャリア５７を回転させた場合、入力軸１８から出力軸１９への回転伝達は、前述した所定の伝達比からキャリア５７の回転分だけ増減された伝達比にてなされる。これにより、入力軸１８および出力軸１９間の伝達比、すなわち操舵部材２から転舵輪１１への伝達比を無段階に変更することができることになる。

また、伝達比制御モータ１４の駆動に伴う操舵部材２への反力を補償するために、反力制御部４７は、反力補償モータ１５を駆動する。これにより、伝達比制御モータ１４の駆動に伴う操舵部材２のトルク変動を打ち消すように、反力トルクが入力軸１８に伝達される。これにより、運転者の違和感が軽減される。
車両のイグニッションがオフにされており、車両の電源がオフにされているときには、ソレノイド６１に電力は供給されておらず、ソレノイド６１の電圧はゼロ（Ｖ）である。このとき、図２および図３（Ａ）に示すように、ロック部材６２は、ばね６１ｂの付勢力によって、第１位置Ｐ１に位置している（図２において、第１位置Ｐ１のロック部材６２を２点鎖線で図示）。これにより、ロック部材６２は、キャリア５７の回転を規制している。したがって、操舵部材２を回転したとき、操舵部材２の回転に連動して、入力軸１８、入力サンギヤ５４、遊星ギヤ５６、出力サンギヤ５５、出力軸１９等が連動して回転し、その結果、図１に示すように、転舵輪１１が操向される。したがって、車両の電源オフ時には、操舵部材２の位置と転舵輪１１の向きとが常に一定の関係にあり、車両の電源オフ時に、操舵部材２の位置と転舵輪１１の向きとにずれが生じることを防止できる。

車両のイグニッションがオフの状態からオンの状態にされたとき、図３（Ｂ）に示すように、ソレノイド６１（ソレノイド６１の電磁石）には、第１電圧として、例えば、１２（Ｖ）の電圧が印加されるようになっている。これにより、ロッド６１ａには、ロッド６１ａの軸方向に関して、電磁石による吸引力からばね６１ｂの付勢力を減じた所定の変位力Ｆ１が作用し、ロック部材６２は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に向けて変位する。

図３（Ｃ）に示すように、ロック部材６２が第２位置Ｐ２に変位すると、ソレノイド６１の電圧は、第１電圧よりも低い第２電圧、例えば８（Ｖ）にされる。これにより、ロッド６１ａには、ロッド６１ａの軸方向に関して変位力Ｆ１よりも小さい所定の保持力Ｆ２、すなわち、電磁石による吸引力からばね６１ｂの付勢力を減じた所定の保持力Ｆ２が作用する。これにより、ロック部材６２は、第２位置Ｐ２に位置している状態が維持される。

図２を参照して、制御部３７が主モードを設定しているとき（車両用操舵装置１が主モード状態にあるとき）には、ロック部材６２が第２位置Ｐ２に位置していることによりキャリア５７の回転が可能である。この状態で、上記のように、伝達比制御モータ１４によって伝達比が制御され、且つ、反力補償モータ１５によって操舵部材２に作用する操舵反力が制御される。

一方、伝達比制御モータ１４および反力補償モータ１５の少なくとも一方が故障し、制御部３７が当該モータの故障を検出すると、制御部３７は、モータフェールモードを設定する。モータフェールモードが設定されることで、車両用操舵装置１がモータフェール状態になると、ロック機構２５のソレノイド６１への電力供給が遮断され、図２および図３（Ａ）に示すように、ソレノイド６１の電圧がゼロになる。これにより、ロック部材６２は、ばね６１ｂの付勢力によって、第１位置Ｐ１に変位して、リング部材６０の溝６０ａに嵌まり、リング部材６０を介してキャリア５７の回転を規制する。

このとき、ロック部材６２は、リング部材６０、キャリア５７および伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転を規制する。これにより、遊星ギヤ５６の公転が規制される。その結果、入力サンギヤ５４と出力サンギヤ５５との間の回転の伝達比が所定値（本実施形態において、１）に固定される。
モータフェールモードにおいて、伝達比制御モータ１４による伝達比制御および反力補償モータ１５による反力制御は停止されるけれども、このような緊急時の操舵を、操舵部材２から転舵機構９への機械的な動力伝達によるマニュアル操舵によって行わせることができる。モータフェールモードのとき、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５およびソレノイド６１への電力供給は遮断される。

次に、車両用操舵装置１の主な制御の流れを説明する。
以下では、操舵制御部３８による、ロック機構２５の異常を判定する制御の流れを説明する。図４は、ロック機構２５の異常を判定する制御の流れを説明するためのフローチャートである。図４に示す制御が行われている間、操舵制御部３８は、適宜、センサ３０〜３３，３６の検出値を読み込んでいる。図４に示すように、主モード時、操舵制御部３８のロック部材位置検出部４９は、ロック機構２５のロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置しているか否かを判定する（ステップＳ１）。

具体的には、伝達比制御部４６が、伝達比制御モータ１４を回転駆動させる制御信号を発したにも拘わらず、第１レゾルバ３１の検出値ａｎｇｌｅ_ｖｇｒが変化しないとき、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置していると判定される。伝達比制御部４６が、伝達比制御モータ１４を回転駆動させる制御信号を発したにも拘わらず、第１レゾルバ３１の検出値ａｎｇｌｅ_ｖｇｒが変化しないときは、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置しており、伝達比制御モータ１４のロータ１４ａの回転が規制されているからである。

なお、ロック部材６２の位置を直接検出する位置センサ等の他の一般のセンサを設け、このセンサの検出値に基づいてロック部材６２の位置が判定されてもよい。
ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置していないとき（ステップＳ１でＮＯ）、ロック部材６２は第２位置Ｐ２に位置している。このとき、カウンタ５１によるカウント値ｃｏｕｎｔがゼロに設定される（ステップＳ２）。ロック部材６２が第２位置Ｐ２に位置しているときには、ソレノイド６１が正常に動作しているので、ロック機構フェールモードは設定されない。

一方、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置していると判定されたとき（ステップＳ１でＹＥＳ）、操舵制御部３８は、モータフェールモードが設定されているか否かを判定する（ステップＳ３）。モータフェールモードのとき、ソレノイド６１への電力供給が遮断されているので、ロッド６１ａが第１位置Ｐ１に位置していることは正常である。したがって、モータフェールモードが設定されているとき（ステップＳ３でＹＥＳ）、カウンタ５１によるカウント値ｃｏｕｎｔがゼロに設定され（ステップＳ２）、ロック機構フェールモードは設定されない。

一方、モータフェールモードが設定されていない場合（ステップＳ３でＮＯ）、ロック部材６２を第２位置Ｐ２に保持する制御が行われているにも拘わらず、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置していることになる。
この場合、ロック機構制御部３７の制御により、ソレノイド６１が励磁される（ステップＳ４）。具体的には、ロック部材６２に変位力Ｆ１が作用し、ロック部材６２が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に変位するように、ソレノイド６１に第１電圧が印加される。

次いで、カウント値ｃｏｕｎｔが１加算される（ステップＳ５）。カウント値ｃｏｕｎｔが所定値ｃ１（例えば、１０）未満である場合（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１に戻り、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置したままであるか否かが判定される。
車両の走行時の振動に起因するロック部材６２の偶発的な変位が原因によって、ロック部材６２が第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に変位した場合であれば、ロック部材６２は、ステップＳ４でソレノイド６１に第１電圧が印加されたことで、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に変位する。この場合、ステップＳ１で、ロック部材６２が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に変位したことが判定され（ステップＳ１でＮＯ）、ロック機構フェールモードは設定されない。

一方、ステップＳ４でソレノイド６１に第１電圧が印加されることにより、ロック部材６２が第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に変位するようにロック機構２５が制御されても、ロック部材６２が第１位置Ｐ１から変位しない場合、ステップＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が繰り返される。その結果、ロック部材６２が第１位置Ｐ１にある状態でカウント値ｃｏｕｎｔが所定値ｃ１に達すると（ステップＳ６でＹＥＳ）、判定部５０によって、ロック機構２５に異常が生じていると判定され、操舵制御部３８によって、ロック機構フェールモードが設定される（ステップＳ７）。

ロック機構フェールモードが設定されると、伝達比制御モータ１４、反力補償モータ１５およびソレノイド６１への電力供給が遮断される。また、警告ランプ４４が点灯されるとともに、スピーカ４５から警告音が発せられることで、フェールモードに移行したことが運転者に報知される。これにより、車両を整備工場に入庫させることを運転者に促すことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ロック機構２５に異常（故障）が生じている場合、第１位置Ｐ１にあるロック部材６２を第２位置Ｐ２に変位するようにロック機構２５が制御されても、ロック部材６２は、第１位置Ｐ１から変位しない。この場合、判定部５０は、ロック機構２５に異常が生じていると判定する。
一方、車両の走行時の振動等に起因するロック部材６２の偶発的な変位が原因によって、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に変位した場合、第１位置Ｐ１にあるロック部材６２を第２位置Ｐ２に変位するようにロック機構２５が制御されると、ロック部材６２は、第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に変位する。この場合、判定部５０は、ロック機構２５に異常が生じているとは判定しない。

このように、判定部５０は、ロック部材６２が単に第１位置Ｐ１に変位したことによりロック機構２５の異常を判定するのではない。したがって、ロック機構２５に異常が生じておらず、ロック部材６２の偶発的な変位によってロック部材６２が第１位置Ｐ１にあるときに、ロック部材６２が異常を生じていると誤判定されることを防止できる。したがって、ロック機構２５の異常をより正確に判定することができる。その結果、誤判定に起因してユーザが車両を整備工場に持ち込むことを防止できるので、ユーザが車両を整備工場に持ち込む頻度を少なくできる。これにより、車両に対するユーザの満足度を高めることができる。また、ロック部材６２の偶発的な変位によってロック部材６２が第１位置Ｐ１にあるときに、ソレノイド６１を再度励磁することで、ロック部材６２を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に即座に復帰させることができる。

また、ソレノイド６１は、変位力Ｆ１でロック部材６２を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に変位可能であり、且つ変位力Ｆ１よりも小さい保持力Ｆ２でロック部材６２を第２位置Ｐ２に保持可能である。これにより、ロック部材６２を小さい保持力Ｆ２で第２位置Ｐ２に保持しておくことができる。このため、ソレノイド６１に供給する電力を少なくできるので、車両用操舵装置１の消費エネルギを少なくできる。また、ロック部材６２を小さい保持力Ｆ２で保持する分、車両の走行時の振動等に起因してロック部材６２が偶発的に第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１に変位（誤作動）し易くなるけれども、このような、ソレノイド６１の駆動によって容易に回復可能な誤作動が生じても、ロック機構２５に異常が生じていると判定されることを抑制できる。

さらに、判定部５０は、制御部３７がロック部材６２を第２位置Ｐ２に保持するようにロック機構２５を制御しているにも拘わらずロック部材６２が第１位置Ｐ１にあるときに（主モードが設定されているにも拘わらずロック部材６２が第１位置Ｐ１にあるときに）、ロック機構２５の異常の有無を判定する。
主モード時には、伝達比制御モータ１４による伝達比の制御が行えるように、ロック部材６２は、第２位置Ｐ２に配置される。このように、ロック部材６２が第２位置Ｐ２に配置されるようにロック機構２５が制御されている主モード時にも拘わらず、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に配置されている場合には、ロック機構２５に異常が生じている可能性がある。ロック機構２５に異常が生じている可能性のある場合に判定部５０がロック機構２５の異常を判定するので、ロック機構２５の異常をより確実に判定することができる。

一方、伝達比制御モータ１４に異常が生じたこと等により、伝達比制御モータ１４による伝達比の制御ができない場合には、モータフェールモードが設定される。これにより、ロック部材６２は意図的に第１位置Ｐ１に配置される。このような場合には、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置されていることが正常であるので、ロック機構２５の異常を判定する必要がない。したがって、ロック機構２５の異常を判定する必要のあるときにのみ、ロック機構２５の異常を判定することができる。

また、ロック機構２５は、キャリア５７に一体回転可能に設けられたリング部材６０を含み、リング部材６０は、ロック部材６２に係合可能な溝６０ａを外周に有している。このため、ロック部材６２がリング部材６０の溝６０ａに嵌まることで、キャリア５７の回転が規制され、伝達比を機械的に固定することができる。
さらに、伝達比制御部４６が伝達比制御モータ１４を駆動させる信号を伝達比制御モータ１４に出力している場合の第１レゾルバ３１の検出値ａｎｇｌｅ_ｖｇｒに変化がないときに、ロック部材６２が第１位置Ｐ１に位置していると検出するようになっている。このため、ロック部材６２の位置を検出するための専用のセンサが不要であり、車両用操舵装置１の製造コストを低減することができる。

本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、ロック部材６２を支持する支持装置としてソレノイド６１を例示したけれども、これに限定されない。支持装置は、ロック部材６２を第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに変位可能に支持できるものであればよく、例えば、クラッチ機構等の他の一般の装置を用いて支持装置を構成してもよい。

また、上記実施形態では、ソレノイド６１によるロック部材６２の保持力Ｆ２と変位力Ｆ１とを異ならせる構成を説明したけれども、保持力Ｆ２と変位力Ｆ１とを等しくしてもよい。
さらに、上記実施形態では、ステアリングシャフト３の出力軸１９から転舵機構９に操舵補助力を負荷するコラムアシストタイプの操舵補助機構１２を説明したけれども、これに限定されない。例えば、ピニオン軸７やラック軸８から転舵機構９に操舵補助力を負荷する構成でもよい。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、９…転舵機構、１３…伝達比可変機構、１４…伝達比制御モータ、１８…入力軸、１９…出力軸、２５…ロック機構、３７…制御部、５０…判定部、６１…ソレノイド（支持装置）、６２…ロック部材、４９…ロック部材位置検出部（検出手段）、Ｆ１…変位力、Ｆ２…保持力、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置。

Claims (4)

1. 操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
   前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータと、
   前記伝達比可変機構に係合することにより前記伝達比を固定するためのロック部材、および前記ロック部材を前記伝達比可変機構に係合する第１位置と前記伝達比可変機構との係合が解除された第２位置とに変位可能に支持する支持装置を含むロック機構と、
   前記ロック部材の位置を検出する検出手段と、
   前記ロック機構を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記ロック部材が前記第１位置にあるときに前記ロック機構および前記伝達比制御モータの異常の有無を判定可能な判定部を含み、
   前記ロック部材が前記第１位置にあるときに、前記伝達比制御モータに異常が生じていると、前記判定部が判定しない場合において、前記ロック部材を前記第２位置に変位させるように前記制御部によって前記ロック機構が制御されるステップが所定回数繰り返され、前記判定部は、前記ステップが所定回数繰り返される間に前記ロック部材が前記第２位置に変位すると、前記ロック機構に異常が生じていないと判定し、前記ステップが所定回数繰り返された後も、前記ロック部材が引き続き前記第１位置にあるときに、前記ロック機構に異常が生じていると判定することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、前記支持装置は、所定の変位力で前記ロック部材を前記第１位置から前記第２位置に変位可能であり、且つ前記所定の変位力よりも小さい所定の保持力で前記ロック部材を前記第２位置に保持可能であることを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、前記判定部は、前記制御部が前記ロック部材を前記第２位置に保持するように前記ロック機構を制御しているにも拘わらず前記ロック部材が前記第１位置にあるときに、前記ロック機構の異常の有無を判定することを特徴とする車両用操舵装置。
4. 操舵部材の操舵に応じて回転する入力軸と転舵機構の動作に連動して回転する出力軸との間に介在し、入力軸および出力軸間の伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
   前記伝達比可変機構の前記伝達比を変更するための伝達比制御モータと、
   前記伝達比可変機構に係合することにより前記伝達比を固定するためのロック部材、および前記ロック部材を前記伝達比可変機構に係合する第１位置と前記伝達比可変機構との係合が解除された第２位置とに変位可能に支持する支持装置を含むロック機構と、を備える車両用操舵装置の異常判定方法において、
   前記ロック部材が前記第１位置にあるときに、前記伝達比制御モータに異常が生じていると判定されない場合において、前記第１位置にある前記ロック部材を前記第２位置に変位させるように前記ロック機構が制御されるステップが所定回数繰り返される間に前記ロック部材が前記第２位置に変位すると、前記ロック機構に異常が生じていないと判定し、前記ステップが所定回数繰り返された後も、前記ロック部材が引き続き前記第１位置にあるときに、前記ロック機構に異常が生じていると判定することを特徴とする車両用操舵装置の異常判定方法。

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