JP2021091354A - 転舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 実用性の高い独立型転舵装置を提供する。【解決手段】 それぞれが転舵可能な複数の車輪１２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３４を、駆動源として電動モータ３６ａを有するアクチュエータ３６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、かつ、コントローラを、電動モータが動作しているにも拘わらず車輪を転舵させられない転舵不能現象を、電動モータの動作量と電動モータへの供給電流の変化の様子とによって検知するように構成する。その転舵装置によれば、車輪の転舵量を検出することなく、転舵不能現象を検知でき、その検知した転舵不能現象に対処できる。【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、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。例えば、下記特許文献に記載されている独立型転舵装置は、左右の車輪を独立して転舵可能とすべく、左右の車輪に対して、それぞれ、電動モータを駆動源として有するアクチュエータが設けられている。そして、下記特許文献に記載されている独立型転舵装置では、左右のアクチュエータの一方に異常が発生した場合に、他方による転舵力を、異常が発生している一方に機械的に伝達するフェールセーフ機構が設けられている。

特開２０１１−１３１７７７号公報

独立型転舵装置において、自身の不具合を検知することは有意義である。その一方で、不具合の種類は多々あり、ある種の不具合の検知によって、その不具合に対処可能となる。つまり、特定の不具合を検知可能とすることで、独立型転舵装置の実用性は向上する。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、
駆動源として電動モータを有するアクチュエータと、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、
そのコントローラが、前記電動モータが動作しているにも拘わらず車輪を転舵させられない転舵不能現象を、前記電動モータの動作量と前記電動モータへの供給電流の変化の様子とによって検知するように構成される。

上記転舵不能現象は、例えば、電動モータからステアリングナックルの間の動作伝達機構の構成要素間に滑りが生じて、車両を直進させようとする方向に路面から車輪に作用する力、すなわち、セルフアライメントトルクに打ち勝つて車輪を転舵することができなくなったような現象が相当する。セルフアライメントトルクは、車輪の転舵量の増加に伴って増加し、そのセルフアライメントトルクに打ち勝つために必要な力は、電動モータに供給される電流（厳密には、電力）に比例する。したがって、簡単に言えば、上記転舵不能現象の発生により、ある転舵量を超えた車輪の転舵を行おうとして電動モータを動作させても、車輪の転舵がその転舵量において維持されるとともに、電動モータへの供給電流がある値に維持されることになる。言い換えれば、転舵不能現象の発生により、車輪の転舵量と電動モータの動作量との間に、ズレが生じるのである。本発明の転舵装置では、そのような電動モータの動作量と電動モータへの供給電流の変化の様子（供給電流が変化しないことをも含む概念である）とによって、車輪の転舵量を検出することなく、上記転舵不能現象を検知できるのである。コントローラが上記転舵不能現象を検知することで、例えば、コントローラはその転舵不能現象に対処することができ、本発明の転舵装置は、実用性が高いものとなる。

発明の態様

転舵不能現象が、上述のように、車輪の転舵量がある転舵量を超えたときに生じる現象である場合において、本発明の転舵装置では、コントローラを、その転舵不能現象が生じるときの電動モータの動作量である現象発生動作量を検知するように構成することができる。

そして、本発明の転舵装置において、コントローラを、転舵不能現象が生じている状態から車輪の転舵量を減少させる際に、その減少を、上記検知した現象発生動作量を基準として行うことが可能である。現象発生動作量に基づくことにより、転舵不能現象が生じている状態において生じた車輪の転舵量と電動モータの動作量とのズレを解消しつつ、直進時における転舵位置（以下、「直進時位置」）に車輪を位置させることが可能となる。

また、本発明の転舵装置において、コントローラを、現象発生動作量を超えた電動モータの動作を禁止するように構成することができる。つまり、コントローラを、転舵不能現象が生じる位置を超えた車輪の転舵を禁止するように構成することができる。転舵不能現象が、動作伝達機構の構成要素間の滑りに依存する場合、転舵不能現象を継続させることは、それら構成要素を互いに摩耗させることに繋がり、現象発生動作量が徐々に小さくなって、最終的には、殆ど車輪を転舵することができなくなる。つまり、転舵装置に大きなダメージを与えることになるのである。したがって、転舵不能現象が検知された際、以後、転舵不能現象が生じないように、車輪の転舵を制限することで、大きなダメージを転舵装置が受けることを回避可能となる。

また、本発明の転舵装置を複数の車輪の各々に対して設けることによってステアリンスシステムを構築し、そのステアリングシステムを、複数の車輪のうちの１つに対して設けられた転舵装置において転舵不能現象が生じているときに、その転舵不能現象による車両の転向量の不足を軽減するために、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アクチュエータが有する電動モータの動作量を増加させるように構成してもよい。このステアリングシステムによれば、１の車輪に設けられた転舵装置における転舵不能現象に起因して生じる車両の転向量不足を、他の車輪の転舵量を増加させることで、緩和することが可能となる。

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。 実施例の転舵装置に生じる転舵不能現象のメカニズムを説明するための模式図である。 車輪の転舵量と転舵モータのモータ回転量との関係を転舵不能現象を説明するために示すグラフである。 １つの車輪に対して転舵不能現象が生じている場合に他の車輪の転舵量を増加させて行う操舵支援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。 図６の車輪転舵プログラムにおいて実行されるサブルーチン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Ｌ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の作動を制御することで、転舵アクチュエータ３６によって、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。

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である目標転舵量を決定する。車輪１２の転舵量と、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、所定の比率となっているため、目標転舵量として、実際には、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、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、すなわち、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とでは、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の実際の転舵量と車両走行速度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。

ii）転舵不能現象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、転舵モータ３６ａが動作しているにも拘わらず車輪１２を転舵させられない現象である転舵不能現象に対処するための制御が行われる。転舵不能現象は、例えば、転舵アクチュエータ３６の構成要素間において滑りが生じているような時に出現する。図３を参照して具体的に説明すれば、例えば、転舵アクチュエータ３６は、アクチュエータアーム３６ｃの穴３６ｃ１に減速機３６ｂの出力軸３６ｂ１が嵌め入れられた構造を有している。この構造において、出力軸３６ｂ１の外周面３６ｂ２と穴３６ｃ１の内周面との間の摩擦力によって、出力軸３６ｂ１の回転がアクチュエータアーム３６ｃの回動として伝達される。出力軸３６ｂ１と穴３６ｃ１との嵌合に弛みが発生した場合、摩擦力の減少により、セルフアライメントトルクＴｑがある程度大きくなったとき、転舵モータ３６ａが回転しているのにも拘わらず、車輪１２が転舵できない現象が発生するのである。

図４（ａ）のグラフから解るように、転舵装置３４が正常でありかつ車両走行速度ｖが一定であると仮定した場合、モータ回転量θを基準回転位置である０の状態から増加させるべく転舵モータ３６ａを動作させることで、車輪１２の転舵量を基準位置である０から増加させ、次に、転舵量を増加させた状態から、モータ回転量θを０にまで減少させるように転舵モータ３６ａを動作させることで、転舵量を０に戻すことが可能である。

それに対して、図４（ｂ）のグラフから解るように、転舵不能現象が発生するような失陥を転舵装置３４が抱えている場合、例えば、モータ回転量θが現象発生動作量としての現象発生モータ回転量θ_Sとなった時点からは、モータ回転量θを増加させ続けても転舵量が一定量に維持されることになる。現象発生モータ回転量θ_Sを超えてある程度転舵モータ３６ａを動作させた状態から、モータ回転量θを０にまで減少させると、車輪１２は、基準位置を超えて、逆方向に転舵されてしまうことになる。転舵不能現象の発生は、このような問題を招来させることになる。

また、転舵不能現象が発生している状態が長く継続することは、アクチュエータアーム３６ｃの穴３６ｃ１と減速機３６ｂの出力軸３６ｂ１との間に滑りを持続させることになり、それらの間の弛みを助長して、遂には、車輪１２を殆ど転舵できなくなる。したがって、転舵不能現象が一旦発生したら、以後、転舵不能現象を発生させないことが望ましいのである。

そこで、本転舵装置３４では、転舵不能現象を検知するようにされている。詳しく説明すれば、上述のように、車輪１２の転舵量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。したがって、転舵不能現象が発生している場合には、モータ回転量θが増加していても、転舵モータ３６ａへの供給電流ｉは増加しなくなる。つまり、本転舵装置３４では、転舵不能現象を、モータ回転量θが増加しているにも拘わらず転舵モータ３６ａへの供給電流ｉが増加していないときに、転舵不能現象が発生していると認定する。言い換えれば、転舵モータ３６ａの動作量と転舵モータ３６ａへの供給電流ｉの変化の様子とによって、転舵不能現象を検知するようにされているのである。

また、本転舵装置３４では、供給電流ｉが増加しなくなった時点のモータ回転量θが、上述の現象発生モータ回転量θ_Sとして検知され、現象発生モータ回転量θ_Sを超えて転舵モータ３６ａが回転動作させられても、モータ回転量θは、現象発生モータ回転量θ_Sとされる。このような処置を施すことによって、転舵不能現象が発生している状態から基準位置まで車輪１２を戻す際には、単に、モータ回転量θが０となるまで転舵モータ３６ａを動作させれば済むことになる。

さらに、本転舵装置３４では、転舵不能現象が一旦検知された場合には、以降の車輪１２の転舵が制限される。詳しく言えば、本転舵装置３４では、モータ回転量θと車両走行速度ｖとに基づき、現時点でのセルフアライメントトルクＴｑが推定されており、転舵不能現象が発生した時点で、その時点でのセルフアライメントトルクＴｑからマージントルクＴｑ_Mを減じたものを限界トルクＴｑ₀として認定する。そして、以降、セルフアライメントトルクＴｑが限界トルクＴｑ₀を超えた状態での車輪１２の転舵が禁止される。具体的には、セルフアライメントトルクＴｑが限界トルクＴｑ₀を超えている場合に、目標モータ回転量θ^*が、現時点でのモータ回転量θに設定される。ちなみに、マージントルクＴｑ_Mは、限界トルクＴｑ₀にある程度の余裕を持たせるために設定されている。

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５（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５（ｂ）は、右前輪１０に転舵制限がなされている場合を示しているが、車両は、右に向かって転向するが、右前輪１０の転舵量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増加させるように構成されている。つまり、転舵不能現象が生じている際に、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の転舵モータ３６ａの目標モータ回転量θ^*を、ある変更分ｄθ^*（以下、「支援モータ回転量ｄθ^*」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５（ｃ）に示すように、右旋回時に右前輪１２に対して転舵制限がなされている場合には、左前輪１２，右後輪１２，左後輪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に対する上記支援モータ回転量ｄθ^*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。

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、上記転舵不能現象の検知および上記転舵不能現象への対処のための処理を含む転舵制御は、図６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。なお、車輪１２の転舵の向きに関しては、左右のどちらにおいても処理に差がなく、左右のどちらにおいてもセルフアライメントＴｑの大きさは同じであると考えることができるため、以下の説明は、車輪１２の転舵の向きについては限定することなく行うこととする。また、転舵不能現象は、２つ以上の車輪に対しては出現しないと仮定して、以下の説明を行うこととする。

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、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、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、それぞれ取得される。

次に、Ｓ２において、ステアリングホイール５４の操作量δが０であるか否か、すなわち、ステアリングホイール５４が車両を直進させるために位置させられる回転位置に位置するか否かが判定される。操作量δが０であるときには、Ｓ３において、現時点で転舵モータ３６ａが基準回転位置に位置させられていると見做して、モータ回転量θのキャリブレーション、すなわち、実モータ回転量θを０とする処理が行われ、当該プログラムの１回の実行が終了させられる。一方で、Ｓ２において操作量δが０でないと判定されたとき、すなわち、車両を旋回させるためのステアリング操作が行われていると判定されたときには、Ｓ４において、転舵モータ３６ａの制御の目標となる目標モータ回転量θ^*が、操作量δに基づいて決定され、Ｓ５において、実モータ回転量θと車両走行速度ｖとに基づいて、車輪１２が受けているセルフアライメントトルクＴｑが推定される。

続くＳ６において、フラグDFの値が判定される。フラグDFは、当該車輪１２に上述の転舵不能現象が生じた場合に、値が“１”とされるフラグであり、未だ一度も上述の転舵不能現象が生じていない場合には、値が初期値のまま“０”とされているフラグである。フラグDFの値が“１”となっている場合には、Ｓ７の転舵制限処理が実行され、フラグDFの値が“０”のままである場合には、Ｓ７の転舵制限処理はスキップされる。Ｓ７の転舵制限処理については、後述する。

転舵制限処理が実行された後、若しくは、転舵制限処理がスキップされた後、Ｓ８において、当該車輪１２以外の車輪１２において転舵不能現象が出現していて、その車輪１２の転舵装置３４から、当該車輪１２の転舵装置３４に対して支援要請がなされているか否かが判定される。つまり、当該車輪１２以外の車輪１２に対して上述の転舵制限がなされており、その旨の情報を、当該転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０が入手している否かが、判定される。支援要請を受けている場合には、Ｓ９の操舵支援処理が実行され、支援要請を受けていない場合には、Ｓ９の操舵支援処理はスキップされる。Ｓ９の操舵支援処理については、後述する。

操舵支援処理が実行された後、若しくは、操舵支援処理がスキップされた後、Ｓ１０において、既に決定されている目標モータ回転量θ^*、若しくは、後に説明する転舵制限処理によって変更された目標モータ回転量θ^* 或は操舵支援処理によって補正された目標モータ回転量θ^*と、取得されている実モータ回転量θとに基づいて、モータ回転量偏差Δθ（＝θ^*−θ）が決定され、Ｓ１１において、その決定されたモータ回転量偏差Δθに基づいて、転舵モータ３６ａに供給される電流ｉが決定される。そして、Ｓ１２において、その電流意ｉが、転舵モータ３６ａに供給される。

続くＳ１３において、上述のフラグDFの値が再度判定され、フラグDFの値が“０”であると判定された場合には、Ｓ１４の転舵不能現象検知処理が実行されて、当該プログラムの１回の実行が終了させられる。フラグDFの値が“１”の場合には、既に転舵不能現象が検知されているため、Ｓ１４の処理をスキップして当該プログラムの１回の実行が終了させられる。

Ｓ１４の転舵不能現象検知処理は、図７（ａ）にフローチャートを示す転舵不能現象検知サブルーチンが実行されることによって行われる。当該サブルーチンに従う処理では、まず、Ｓ２１において、決定されている目標モータ回転量θ^*が増加過程にあるか否かが判定され、目標モータ回転量θ^*が増加過程にある場合には、Ｓ２２において、転舵モータ３６ａに供給されている電流ｉが増加しているか否かが判定される。目標モータ回転量θ^*が増加過程にない場合、若しくは、目標モータ回転量θ^*が増加過程であって供給電流ｉが増加している場合には、後述するタイムカウンタｔのリセット処理がＳ２３において実行されて、当該サブルーチンの実行は終了させられる。

目標モータ回転量θ^*が増加過程にあるにも拘わらず、供給電流ｉが増加していない場合には、転舵不能現象の発生の可能性があると推定され、Ｓ２４において、転舵不能現象の発生の可能性が推定されてからの時間の経過を測定するためのタイムカウンタｔの値が“０”であるか否かが判定される。タイムカウンタｔの値が“０”である場合には、Ｓ２５において、転舵不能現象が発生するモータ回転量θである現象発生モータ回転量θ_Sが、現時点での実モータ回転量θに設定され、タイムカウンタｔの値が“０”でない場合には、Ｓ２５の処理がスキップされて、Ｓ２６において、タイムカウンタｔの値が、当該プログラムの実行ピッチに相当するカウントアップ値Δｔだけ、カウントアップされる。

次のＳ２７において、タイムカウンタｔの値が、設定されている閾時間ｔ₀を超えているか否かが判定される。タイムカウンタｔの値が閾時間ｔ₀を超えていると判定された場合には、Ｓ２８において、転舵不能現象が生じていることを認定すべく、フラグDFの値が“１”とされる。そして、Ｓ２９において、現時点の実モータ回転量θが、現象発生モータ回転量θ_Sとされ、かつ、限界トルクＴｑ₀が、現時点で推定されているセルフアライメントトルクＴｑからマージントルクＴｑ_Mを減じた値に設定される。さらに、Ｓ３０において、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に転舵不能現象が生じている旨が表示され、運転者に対してその転舵不能現象の情報が報知される。Ｓ２７においてタイムカウンタｔの値が閾時間ｔ₀を超えていないと判定された場合には、Ｓ２８〜Ｓ３０の処理はスキップされる。

Ｓ６においてフラグDFの値が“１”であると判定された場合にＳ７において行われる転舵制限処理は、図７（ｂ）にフローチャートを示す転舵制限サブルーチンが実行されることによって行われる。転舵制限サブルーチンに従う処理では、Ｓ３１において、現時点で推定されているセルフアライメントトルクＴｑが、限界トルクＴｑ₀を超えているか否かが判定される。セルフアライメントトルクＴｑが限界トルクＴｑ₀を超えていると判定された場合には、Ｓ３２において、目標モータ回転量θ^*が現時点の実モータ回転量θに設定され、モータ回転量θが増加するような車輪１２の転舵が禁止される。そして、Ｓ３３において、他の車輪１２の転舵装置３４に対して、ＣＡＮ６２を介した車両操舵に対する支援要請がなされる。Ｓ３１においてセルフアライメントトルクＴｑが限界トルクＴｑ₀を超えていないと判定された場合には、Ｓ３２，Ｓ３３の処理はスキップされる。

Ｓ８において他の車輪１２の転舵装置３４から当該車輪１２の転舵装置３４に対して支援要請がなされていると判定された場合にＳ９において行われる操舵支援処理は、図７（ｃ）にフローチャートを示す操舵支援サブルーチンが実行されることによって行われる。このサブルーチンに従う処理では、Ｓ４１において、支援要請を行っている転舵装置３４がどの車輪１２を対象車輪１２としているかが、つまり、支援要請輪が、特定される。次のＳ４２において、特定された支援要請輪と、当該転舵装置３４の対象車輪１２との関係に基づいて、車両の転向量の不足を補うべく、上述の支援モータ回転量ｄθ^*が決定され、Ｓ４３において、その決定された支援モータ回転量ｄθ^*に基づいて、目標モータ回転量θ^*が補正される。

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 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、
   駆動源として電動モータを有するアクチュエータと、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、
   そのコントローラが、前記電動モータが動作しているにも拘わらず車輪を転舵させられない転舵不能現象を、前記電動モータの動作量と前記電動モータへの供給電流の変化の様子とによって検知するように構成された転舵装置。

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