JP6490725B2

JP6490725B2 - アクチュエータの制御装置及びステアリング装置

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Publication number: JP6490725B2
Application number: JP2017007865A
Authority: JP
Inventors: 祐希槇村; 彰嗣舩橋; 真村尾
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2037-01-19
Also published as: JP2018117476A; CN108336944A; DE102018100970A1; US20180201294A1; US10988160B2; CN108336944B

Description

本発明は、アクチュエータの制御装置及びステアリング装置に関するものである。

従来、モータを駆動源としたアクチュエータの制御装置には、パルスセンサが出力するモータの回転に同期したパルス信号（パルスエッジ）をカウントすることにより、そのアクチュエータの作動位置を検出するものがある。また、例えば、特許文献１や特許文献２に示されるように、モータ駆動時においてもパルス信号の変化を検出しない場合には、そのモータが回転しない状態、即ちロック状態にあると判定することができる。更に、このようなモータロック状態以外にも、例えば、パルスセンサや信号検出回路の故障等、その制御系を含め、アクチュエータに何らかの異常が発生した場合には、同様に、そのパルス信号の変化が検出できなくなる。そして、これを利用して、アクチュエータの異常検知を行うことにより、例えば、特許文献３に示される断線検出回路のような個別の構成要素に対応した故障検出を省略することが可能になる。

特開２０００−１８８８９２号公報特開２０１０−２４６２３２号公報特開２０１４−２０６３８６号公報特許第５７９６７７６号公報

しかしながら、例えば、特許文献４に示されるステアリング装置のように、外力の印加によって、そのモータの回転が拘束されるものについては、上記のような構成を適用することが難しい。即ち、例えば、ステアリングに乗員がもたれ掛かった状態にある場合、ステアリングコラムと一体にステアリングシャフトを傾動させるチルトアクチュエータ、或いはステアリングシャフトを伸縮させるテレスコアクチュエータが、その乗員の体重に抗して作動することができない可能性がある。そして、上記従来技術の構成では、このような場合にも、そのアクチュエータに異常が発生したものと誤検知してしまう可能性があることから、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、誤検知の発生を抑えつつ、簡素な構成にて、アクチュエータの異常を検知することのできるアクチュエータの制御装置及びステアリング装置を提供することにある。

上記課題を解決するアクチュエータの制御装置は、アクチュエータの駆動源であるモータの回転を制御するモータ制御部と、前記アクチュエータに設けられたパルスセンサが出力する前記モータの回転に同期したパルス信号を検出するパルス検出部と、前記パルス信号の変化に基づいて前記モータのロック状態を検出するロック検出部と、前記アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、を備え、前記異常検知部は、第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された後、第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出されるとともに、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第１のロック位置と、前記第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第２のロック位置との間で、前記アクチュエータの作動位置に変化がないと判定される場合には、前記アクチュエータの異常を検知したと判定するアクチュエータの制御装置であって、前記パルス信号をカウントすることにより前記アクチュエータの作動位置を検出する位置検出部と、前記モータのロック状態が検出された場合に、該ロック状態が検出された前記モータの回転方向及び前記アクチュエータの作動位置をロック情報として保持するロック情報保持部と、を備え、前記異常検知部は、新たに前記モータのロック状態が検出された場合に、該新たに前記ロック状態が検出された前記モータの回転方向と、前回の前記ロック情報として保持する前記モータの回転方向とが異なり、且つ前記新たに前記ロック状態が検出された前記アクチュエータの作動位置と、前回の前記ロック情報として保持する前記アクチュエータの作動位置とが所定の位置範囲内にある場合に、前記アクチュエータの異常を検知したと判定する。

上記構成によれば、モータが回転しなくなる、そのモータの回転に同期したパルス信号が出力されない、或いはパルス信号を検出することができない等、様々な要因によりアクチュエータに発生した故障を検知することができる。そして、これにより、そのアクチュエータの異常検知を行うための構成を簡素化することができる。また、例えば、異物の挟み込みや逆入力荷重の印加等、モータの回転が一時的に拘束されることによる誤検知の発生を抑制することができる。そして、これにより、円滑に、そのアクチュエータを利用することができる。

上記構成によれば、正しく、第１の回転方向においてモータのロック状態が検出された後、第２の回転方向においてモータのロック状態が検出されるとともに、その第１のロック位置と、第２のロック位置との間で、アクチュエータの作動位置に変化がないと判定して、そのアクチュエータの異常を検知することができる。

上記課題を解決するアクチュエータの制御装置は、前記モータは、ブラシ付きの直流モータであって、前記異常検知部は、前記アクチュエータの異常が検知される前に、連続して複数回、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出され、且つ該第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された前記アクチュエータの各作動位置が、前記異常が検知された前記アクチュエータの作動位置に対して徐々に近づいていた場合には、前記異常が、前記モータの電力供給線に生じた地絡故障又は天絡故障であると判定することが好ましい。

即ち、アクチュエータのモータがブラシ付きの直流モータである場合、地絡故障又は天絡故障の発生時、モータは、その正転方向又は逆転方向の何れか一方にのみ回転することができる。そして、このような状況において、その回転できない方向の作動要求が複数回行われた場合に、上記のような判定条件が成立する。従って、上記構成によれば、精度よく、モータの電力供給線に生じた地絡故障又は天絡故障を検知することができる。

上記課題を解決するアクチュエータの制御装置は、アクチュエータの駆動源であるモータの回転を制御するモータ制御部と、前記アクチュエータに設けられたパルスセンサが出力する前記モータの回転に同期したパルス信号を検出するパルス検出部と、前記パルス信号の変化に基づいて前記モータのロック状態を検出するロック検出部と、前記アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、を備え、前記異常検知部は、第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された後、第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出されるとともに、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第１のロック位置と、前記第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第２のロック位置との間で、前記アクチュエータの作動位置に変化がないと判定される場合には、前記アクチュエータの異常を検知したと判定するアクチュエータの制御装置であって、前記モータは、ブラシ付きの直流モータであって、前記異常検知部は、前記アクチュエータの異常が検知される前に、連続して複数回、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出され、且つ該第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された前記アクチュエータの各作動位置が、前記異常が検知された前記アクチュエータの作動位置に対して徐々に近づいていた場合には、前記異常が、前記モータの電力供給線に生じた地絡故障又は天絡故障であると判定する。

上記構成によれば、モータが回転しなくなる、そのモータの回転に同期したパルス信号が出力されない、或いはパルス信号を検出することができない等、様々な要因によりアクチュエータに発生した故障を検知することができる。そして、これにより、そのアクチュエータの異常検知を行うための構成を簡素化することができる。また、例えば、異物の挟み込みや逆入力荷重の印加等、モータの回転が一時的に拘束されることによる誤検知の発生を抑制することができる。そして、これにより、円滑に、そのアクチュエータを利用することができる。
上記のように、アクチュエータのモータがブラシ付きの直流モータである場合、地絡故障又は天絡故障の発生時、モータは、その正転方向又は逆転方向の何れか一方にのみ回転することができる。そして、このような状況において、その回転できない方向の作動要求が複数回行われた場合に、上記のような判定条件が成立する。従って、上記構成によれば、精度よく、モータの電力供給線に生じた地絡故障又は天絡故障を検知することができる。
上記課題を解決するアクチュエータの制御装置は、前記モータのロック状態が検出された場合に、該ロック状態が検出された前記モータの回転方向をロック情報として保持するロック情報保持部と、前記モータの回転に同期した前記パルス信号の変化が検出された場合に、前記ロック情報を消去するロック情報消去部と、を備え、前記異常検知部は、新たに前記モータのロック状態が検出された場合に、該新たに前記ロック状態が検出された前記モータの回転方向と、前回の前記ロック情報として保持する前記モータの回転方向と、が異なる場合に、前記アクチュエータの異常を検知したと判定することが好ましい。
即ち、モータの回転に同期したパルス信号の変化が検出されることでロック情報が消去されるにも関わらず、そのロック情報を保持したまま、異なる回転方向において新たにモータのロック状態の検出された場合には、その間、アクチュエータの作動位置に変化がないと判定することができる。従って、上記構成によれば、より簡素な構成にて、正しく、第１の回転方向においてモータのロック状態が検出された後、第２の回転方向においてモータのロック状態が検出されるとともに、その第１のロック位置と、第２のロック位置との間で、アクチュエータの作動位置に変化がないと判定して、そのアクチュエータの異常を検知することができる。

上記課題を解決するステアリング装置は、ステアリングコラムと一体に該ステアリングコラムに支持されたステアリングシャフトを傾動させるチルトアクチュエータ及び前記ステアリングシャフトを伸縮させるテレスコアクチュエータの少なくとも何れか一方と、上記何れかに記載のアクチュエータの制御装置と、を備えることが好ましい。

即ち、ステアリング装置においては、そのアクチュエータの作動を妨げる異物の挟み込みが発生、或いは、ステアリングシャフトの先端に取着されたステアリングに対し、例えば、乗員がもたれ掛かる等、そのアクチュエータの作動を妨げるような逆入力荷重が印加されることがある。従って、このようなステアリング装置に上記アクチュエータの制御装置を適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

本発明によれば、誤検知の発生を抑えつつ、簡素な構成にて、アクチュエータの異常を検知することができる。

ステアリング装置の斜視図。ステアリング装置の側面図。ステアリング装置に設けられたアクチュエータの制御ブロック図。ロック検出判定の説明図。異常検知判定の説明図。異常検知判定の処理手順を示すフローチャート。異常検知判定の作用説明図（機械系及び信号検出系の故障）。異常検知判定の作用説明図（モータ駆動系の故障）。異常検知判定の作用説明図（地絡故障）。異常検知判定の作用説明図（地絡故障）。異常検知判定の作用説明図（天絡故障）。異常検知判定の作用説明図（天絡故障）。異常検知判定の作用説明図（異物挟み込み又は逆入力荷重印加時）。別例の異常検知判定の処理手順を示すフローチャート。別例の異常検知部の構成を示すブロック図。故障特定判定の処理手順を示すフローチャート。

以下、アクチュエータの制御装置を車両のステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１及び図２に示すように、車両のステアリング装置１は、その先端２ａに図示しないステアリングが取着されるステアリングシャフト２と、このステアリングシャフト２を回転自在に支持するステアリングコラム３と、このステアリングコラム３を図示しない車体に固定する固定ブラケット４と、を備えている。

本実施形態のステアリングコラム３は、略円筒状に形成された支持チューブ５の内側にステアリングシャフト（コラムシャフト）２を収容する周知の構成を有している。また、固定ブラケット４は、ステアリングシャフト２の軸線Ｎに直交して水平方向に延びる支持軸Ｌを有している。そして、本実施形態のステアリング装置１は、モータ１０（１０ａ）を駆動源として、その支持軸Ｌ周りにステアリングコラム３を傾動、つまりは、このステアリングコラム３に支持されたステアリングシャフト２を傾動させるチルトアクチュエータ１１ａを備えている。

また、本実施形態のステアリングシャフト２は、二本の軸状部材をスプライン嵌合することにより回転伝達可能且つ伸縮可能な構成を有している。更に、本実施形態のステアリングコラム３は、これらの各軸状部材を回転自在に支承する一対の支持チューブ５（アウターチューブ及びインナーチューブ）を同心状に配置する。そして、本実施形態のステアリング装置１は、モータ１０（１０ｂ）を駆動源として、これらの２つの支持チューブ５を軸方向に相対移動させることにより、そのステアリングシャフト２を伸縮させるテレスコアクチュエータ１１ｂを備えている。

更に、本実施形態のステアリング装置１は、これらのアクチュエータ１１（１１ａ，１１ｂ）の作動を制御する制御装置２０を備えている。具体的には、この制御装置２０は、各アクチュエータ１１のモータ１０（１０ａ，１０ｂ）に駆動電力を供給することにより、これら各アクチュエータ１１の作動を制御する。尚、本実施形態のステアリング装置１において、これら各アクチュエータ１１のモータ１０（１０ａ，１０ｂ）には、ブラシ付きの直流モータが採用されている。そして、本実施形態の制御装置２０は、そのチルトアクチュエータ１１ａの作動を制御することによりステアリングシャフト２の先端２ａに取着されたステアリングの上下位置を変更し（チルト制御）、及びテレスコアクチュエータ１１ｂの作動を制御することによりステアリングの前後位置を変更する（テレスコ制御）。

詳述すると、図３に示すように、本実施形態の制御装置２０は、駆動電力の供給を通じて各アクチュエータ１１の駆動源であるモータ１０の回転を制御するモータ制御部２１を備えている。具体的には、本実施形態の制御装置２０には、例えば、ステアリングの周辺に設けられた操作スイッチ等の操作入力部２２に対する操作入力の発生を示す操作入力信号Ｓｃｒが入力される。即ち、制御装置２０は、この操作入力信号Ｓｃｒに基づいて、その乗員によるアクチュエータ１１の作動要求を検出する。そして、モータ制御部２１は、その作動要求に基づきアクチュエータ１１を作動させるべく、駆動電力の供給を実行することにより、そのモータ１０の回転を制御する。

また、本実施形態の各アクチュエータ１１には、それぞれ、そのモータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐを出力するパルスセンサ２３が設けられている。そして、本実施形態の制御装置２０は、このパルス信号Ｓｐを検出するパルス検出部２４と、そのパルス信号Ｓｐ（のパルスエッジ）をカウントすることにより各アクチュエータ１１の作動位置Ｘ（チルト位置及びテレスコ位置）を検出する位置検出部２５と、を備えている。

更に、本実施形態の制御装置２０には、車内ネットワーク２６を介して、ドアセンサ（カーテシスイッチ）の出力信号Ｓｄｏｃや、イグニッション信号Ｓｉｇ、及びドアロック信号Ｓｄｌ等の制御信号が入力される。そして、本実施形態の制御装置２０は、これらの制御信号に基づいて、例えば、車両に対する乗員の乗降時、自動的に、そのアクチュエータ１１の作動位置Ｘを変更する機能を有している（オート制御機能）。

さらに詳述すると、本実施形態の制御装置２０は、パルス信号Ｓｐの変化に基づいてモータ１０のロック状態を検出するロック検出部２７を備えている。
図４に示すように、本実施形態の制御装置２０は、操作入力信号Ｓｃｒに基づきアクチュエータ１１の作動要求を検出することにより、そのモータ制御部２１が、アクチュエータ１１のモータ１０に対する駆動電力の供給を実行する。尚、本実施形態では、操作入力信号Ｓｃｒの入力から駆動電力の供給が開始されるまで、その操作入力信号Ｓｃｒに示される作動要求を確定するための待機時間（作動開始フィルタ）が設定されている。更に、その駆動電力の供給によりモータ１０が回転することで、アクチュエータ１１に設けられたパルスセンサ２３がモータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐを出力する。そして、本実施形態の制御装置２０は、そのパルス検出部２４において、このパルス信号Ｓｐを検出する。

また、このようなモータ駆動時、そのモータ１０が回転できない状態、つまりは、ロック状態となった場合には、そのモータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐもまた、その出力レベル（Ｈｉ／Ｌｏ）が変化しなくなる。そして、本実施形態のロック検出部２７は、これを利用して、そのモータ１０がロック状態にあることを検出する。

具体的には、本実施形態のロック検出部２７は、パルス信号Ｓｐの出力レベルが、所定時間ｔ１以上、一定であるか否かを判定する。そして、その出力レベルが所定時間ｔ１以上一定、即ちパルス信号Ｓｐの変化がない場合に、そのモータ１０がロック状態にあるものと判定する構成になっている。

また、図３に示すように、本実施形態の制御装置２０は、このロック検出部２７が実行するロック検出判定の結果に基づいて、そのアクチュエータ１１に生じた異常を検知する異常検知部３０を備えている。

具体的には、図５に示すように、本実施形態の異常検知部３０は、第１の回転方向Ｒ１（例えば、正転方向）においてモータ１０のロック状態が検出された後、第２の回転方向Ｒ２（例えば、逆転方向）においてモータ１０のロック状態が検出されるような状況の発生を監視する。そして、その第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出された第１のロック位置Ｘ１と、第２の回転方向Ｒ２においてモータ１０のロック状態が検出された第２のロック位置Ｘ２との間で、アクチュエータ１１の作動位置Ｘに変化がないと判定される場合（Ｘ１≒Ｘ２、略一致）に、アクチュエータ１１の異常を検知したと判定する。

詳述すると、図３に示すように、本実施形態の異常検知部３０は、モータ１０のロック状態が検出された場合には、そのロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒ及びアクチュエータ１１の作動位置Ｘをロック情報Ｉｍ（Ｒｍ，Ｘｍ）として記憶領域３１に保持（記憶）する。そして、新たにモータ１０のロック状態が検出された場合には、その新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒ及びアクチュエータ１１の作動位置Ｘを、記憶領域３１に保持する前回のロック情報Ｉｍ（Ｒｍ，Ｘｍ）と比較することにより、そのアクチュエータ１１の異常検知判定を実行する。

具体的には、図６のフローチャートに示すように、本実施形態の異常検知部３０は、モータ１０が駆動中である場合（ステップ１０１：ＹＥＳ）において、新たにモータ１０のロック状態が検出された場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）には、その記憶領域３１にロック情報Ｉｍを保持しているか否かを判定する（ステップ１０３）。そして、記憶領域３１にロック情報Ｉｍを保持していない場合（ステップ１０３：ＮＯ）には、その新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒ及びアクチュエータ１１の作動位置Ｘを、ロック情報Ｉｍ（Ｒｍ，Ｘｍ）として記憶領域３１に保持する（Ｒｍ＝Ｒ，Ｘｍ＝Ｘ、ステップ１０４）。

一方、上記ステップ１０３において、記憶領域３１にロック情報Ｉｍを保持していると判定した場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、異常検知部３０は、その新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒと、前回のロック情報Ｉｍとして保持するモータ１０の回転方向Ｒｍとが異なるか否かを判定する（ステップ１０５）。そして、その新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒと前回のロック情報Ｉｍとして保持するモータ１０の回転方向Ｒｍとが異なる場合（Ｒ≠Ｒｍ、ステップ１０５：ＹＥＳ）には、その新たにロック状態が検出されたアクチュエータ１１の作動位置Ｘを第２のロック位置Ｘ２として取得する（Ｘ２＝Ｘ、ステップ１０６）。

次に、本実施形態の異常検知部３０は、その前回のロック情報Ｉｍとして記憶領域３１に保持するアクチュエータ１１の作動位置Ｘｍを第１のロック位置Ｘ１として読み出す（Ｘ１＝Ｘｍ、ステップ１０７）。更に、異常検知部３０は、この第１のロック位置Ｘ１と上記第２のロック位置Ｘ２とが、所定の位置範囲α内にあるか否かを判定する（ステップ１０８）。そして、その第１及び第２のロック位置Ｘ１，Ｘ２が、所定の位置範囲α内にある場合（ステップ１０８：ＹＥＳ）に、これら第１及び第２のロック位置Ｘ１，Ｘ２間において、そのアクチュエータ１１の作動位置Ｘに変化がない（Ｘ１≒Ｘ２）と判定して、そのアクチュエータ１１の異常を検知する構成になっている（ステップ１０９）。

尚、本実施形態の異常検知部３０は、上記ステップ１０１において、モータ駆動中ではないと判定した場合（ステップ１０１：ＮＯ）には、上記ステップ１０２以降の処理を実行しない。そして、上記ステップ１０２において、モータ１０のロック状態が検出されなかった場合（ステップ１０２：ＮＯ）にも、上記ステップ１０３以降の処理を実行しない。

また、本実施形態の異常検知部３０は、上記ステップ１０５において、新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒと前回のロック情報Ｉｍとして保持するモータ１０の回転方向Ｒｍとが同一である場合（ステップ１０５：ＮＯ）には、上記ステップ１０４の処理を実行する。更に、異常検知部３０は、上記ステップ１０８において、第１及び第２のロック位置Ｘ１，Ｘ２が所定の位置範囲α内にない場合（ステップ１０８：ＮＯ）にも、そのステップ１０４の処理を実行する。そして、これにより、その新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒ及びアクチュエータ１１の作動位置Ｘによって、記憶領域３１に保持するロック情報Ｉｍを更新する構成になっている（Ｒｍ＝Ｒ，Ｘｍ＝Ｘ、ステップ１０４）。

次に、本実施形態の異常検知部３０が実行する異常検知判定の作用を説明する。
図７に示すように、モータ１０自体の故障を含め、アクチュエータ１１が動かなくなるような機械的な故障が発生した場合、そのアクチュエータ１１に設けられたパルスセンサ２３が出力するパルス信号Ｓｐもまた出力レベルが変化しない状態となる。従って、このような場合には、モータ１０を第１の回転方向（例えば、正転方向）に回転させるようなアクチュエータ１１の作動要求が行われ、その後、このモータ１０を第２の回転方向（例えば、逆転方向）に回転させるようなアクチュエータ１１の作動要求が行われることで、そのアクチュエータ１１の異常が検知される。

また、パルスセンサ２３を構成する制御基板やホールＩＣ等の故障、或いはその電力供給線２３ｐ（図３参照）に断線故障が発生した場合には、そのパルスセンサ２３がパルス信号Ｓｐを出力できない状態となる。従って、このような場合にも、モータ１０を第１及び第２の回転方向に回転させるような作動要求が行われることで、そのアクチュエータ１１の異常が検知される。

更に、制御装置２０側のパルス検出部２４を構成する検出回路の故障、或いは、パルスセンサ２３の信号線２３ｓ（図３参照）に断線故障が発生した場合には、そのパルス検出部２４がパルス信号Ｓｐを検出できなくなる。そして、このような場合にも、モータ１０を第１及び第２の回転方向に回転させるような作動要求が行われることで、そのアクチュエータ１１の異常が検知される。

また、図８に示すように、制御装置２０側のモータ制御部２１を構成する駆動回路の故障やモータ１０の電力供給線１０ｐ（図３参照）に断線故障が発生した場合、そのモータ１０に駆動電力が供給されない状態となる。即ち、このような場合にも、そのモータ１０が回転しないことで、パルス信号Ｓｐが変化しない状態となる。従って、このような場合にも、モータ１０を第１及び第２の回転方向に回転させるような作動要求が行われることで、そのアクチュエータ１１の異常が検知される。

更に、図９及び図１０に示すように、モータ１０の電力供給線１０ｐに地絡故障が発生した場合、即ち二本の電力供給線１０ｐの何れか一方が低電位（例えば、接地電圧）に張り付いた場合、その断線故障の発生した側の電力供給線１０ｐに応じた正転方向又は逆転方向の何れか一方にしか、モータ１０を回転させることができなくなる。

例えば、図９に示す例では、地絡故障の発生により、モータ１０を正転方向に回転させるような作動要求が行われた場合、その二本の電力供給線１０ｐがともに接地電圧となる。そして、この場合、モータ１０を正転させることができなくなることで、そのモータ１０のロック状態が検出されることになる。

一方、この例においても、モータ１０を逆転方向に回転させるような作動要求が行われた場合には、その接地故障が発生した側の電力供給線１０ｐが接地電圧となり、反対側の電力供給線１０ｐが電源電圧となることで、そのモータ１０が回転できる状態になる。

しかしながら、図１０に示すように、この場合にも、アクチュエータ１１の作動位置Ｘが当該アクチュエータ１１の作動端末（逆転側のエンド位置）に到達することで、そのモータ１０の回転が拘束される。つまり、この状態では、アクチュエータ１１の作動要求が行われた場合、その作動要求に示されるモータ１０の回転方向が、正逆何れの回転方向であっても、モータ１０のロック状態が検出されることになる。従って、このような場合にも、モータ１０を第１及び第２の回転方向に回転させるような作動要求が行われることで、そのアクチュエータ１１の異常が検知される。

尚、図１０中には、逆転方向にモータ１０が回転する状態で、そのモータ１０のロック状態が行われた後、正転方向にモータ１０が回転する状態で、そのモータ１０のロック状態が検出されることにより、モータ１０の逆転方向が第１の回転方向、正転方向が第２の回転方向となる場合を例示したが、この関係が反対となる場合についても同様である。

また、図１１及び図１２に示すように、モータ１０の電力供給線１０ｐに天絡故障が発生した場合、即ち二本の電力供給線１０ｐの何れか一方が高電位（例えば、電源電圧）に張り付いた場合、モータ駆動制御に依らず、そのモータ１０が正転方向又は逆転方向の何れか一方に回転する。

例えば、図１１に示す例では、モータ１０が正転方向に回転するような天絡故障が発生している。また、この場合、モータ１０を逆方向に回転させるような作動要求が行われることで、その二本の電力供給線１０ｐがともに電源電圧となる。そして、これにより、モータ１０の回転が停止することで、そのモータ１０のロック状態が検出されることになる。

更に、このモータ１０を逆方向に回転させるような作動要求が途絶することで、再び、そのモータ１０が正転方向に回転する。そして、図１２に示すように、これによりアクチュエータ１１の作動位置Ｘが当該アクチュエータ１１の作動端末（正転側のエンド位置）に到達することで、そのモータ１０の回転が拘束される。

つまり、この状態では、アクチュエータ１１の作動要求が行われた場合、その作動要求に示されるモータ１０の回転方向が、正逆何れの回転方向であっても、モータ１０のロック状態が検出されることになる。従って、このような場合にも、モータ１０を第１及び第２の回転方向に回転させるような作動要求が行われることで、そのアクチュエータ１１の異常が検知される。

尚、図１２中には、正転方向にモータ１０が回転する状態で、そのモータ１０のロック状態が行われた後、逆転方向にモータ１０が回転する状態で、そのモータ１０のロック状態が検出されることにより、モータ１０の正転方向が第１の回転方向、逆転方向が第２の回転方向となる場合を例示したが、この関係が反対となる場合についても同様である。

また、図１３に示すように、例えば、異物の挟み込み、或いはアクチュエータ１１の作動方向とは反対方向の逆入力荷重が印加されている場合にも、そのモータ１０の回転が拘束されることで、パルス信号Ｓｐが変化しない（若しくは間延びした）状態となる。そして、これにより、そのモータ１０のロック状態が検出される。

しかしながら、これらの場合、アクチュエータ１１は、その作動方向を反転させることができる。つまり、そのロック状態が検出された第１の回転方向（例えば、正転方向）とは逆向きの第２の回転方向（例えば、逆転方向）にモータ１０を回転させるような作動要求が行われた場合には、このモータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐが検出される。そして、これにより、そのアクチュエータ１１の異常が否定される。

即ち、ロック状態の検出要因が、例えば、ステアリングに乗員がもたれ掛かった状態であった場合、そのモータ１０の回転を妨げる乗員の体重負荷は、いずれ開放されることになる。更に、ロック状態の検出要因が、例えば、異物の挟み込みであった場合もまた、そのアクチュエータ１１の作動範囲は減少するものの、多くの場合、その作動範囲に挟み込まれた異物は、いずれ除去されることになる。そして、本実施形態の異常検知部３０は、このような場合には、アクチュエータ１１に異常があると判定しないことで、その異常検知判定が、ステアリング装置１の利用を妨げないように構成されている。

以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）制御装置２０は、アクチュエータ１１に設けられたパルスセンサ２３が出力するモータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐを検出するパルス検出部２４と、このパルス信号Ｓｐの変化に基づいてモータ１０のロック状態を検出するロック検出部２７と、を備える。また、制御装置２０は、ロック検出部２７が実行するロック検出判定の結果に基づいて、アクチュエータ１１に生じた異常を検知する異常検知部３０を備える。この異常検知部３０は、第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出された後、第２の回転方向Ｒ２においてモータ１０のロック状態が検出されるような状況の発生を監視する。そして、その第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出された第１のロック位置Ｘ１と、第２の回転方向Ｒ２においてモータ１０のロック状態が検出された第２のロック位置Ｘ２との間で、アクチュエータ１１の作動位置Ｘに変化がないと判定される場合（Ｘ１≒Ｘ２）に、アクチュエータ１１の異常を検知したと判定する。

上記構成によれば、モータ１０が回転しなくなる、そのモータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐが出力されない、或いはパルス信号Ｓｐを検出することができない等、様々な要因によりアクチュエータ１１に発生した故障を検知することができる。そして、これにより、そのアクチュエータ１１の異常検知を行うための構成を簡素化することができる。また、例えば、異物の挟み込みや逆入力荷重の印加等、モータ１０の回転が一時的に拘束されることによる誤検知の発生を抑制することができる。そして、これにより、円滑に、そのアクチュエータ１１を利用することができる。

特に、ステアリング装置１においては、そのアクチュエータの作動を妨げる異物の挟み込みが発生、或いは、ステアリングシャフト２の先端２ａに取着されたステアリングに対し、例えば、乗員がもたれ掛かる等、そのアクチュエータ１１の作動を妨げるような逆入力荷重が印加されることがある。従って、このような構成に適用することで、より顕著な効果を得ることができる。

（２）制御装置２０は、パルス信号Ｓｐをカウントすることによりアクチュエータ１１の作動位置Ｘを検出する位置検出部２５を備える。異常検知部３０は、モータ１０のロック状態が検出された場合に、そのロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒ及びアクチュエータ１１の作動位置Ｘをロック情報Ｉｍ（Ｒ，Ｘ）として記憶領域３１に保持する。また、異常検知部３０は、新たにモータ１０のロック状態が検出された場合に、その新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒと、前回のロック情報Ｉｍとして記憶領域３１に保持したモータ１０の回転方向Ｒｍとが異なるか否かを判定する（ステップ１０５）。更に、異常検知部３０は、新たにロック状態が検出されたアクチュエータ１１の作動位置Ｘｍと、その前回のロック情報Ｉｍとして記憶領域３１に保持するアクチュエータ１１の作動位置Ｘｍとが所定の位置範囲α内にあるか否かを判定する（ステップ１０８）。そして、異常検知部３０は、これらの判定条件を共に満たす場合（ステップ１０５：ＹＥＳ、及びステップ１０８：ＹＥＳ）に、アクチュエータ１１の異常を検知したと判定する。

上記構成によれば、正しく、第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出された後、第２の回転方向Ｒ２においてモータ１０のロック状態が検出されるとともに、その第１のロック位置Ｘ１と、第２のロック位置Ｘ２との間で、アクチュエータ１１の作動位置Ｘに変化がないと判定して、その異常を検知することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、アクチュエータ１１のモータ１０には、ブラシ付きの直流モータが採用されることとしたが、ブラシレスモータを駆動源とするものに適用してもよい。

・上記実施形態では、ステアリング装置１に設けられたチルトアクチュエータ１１ａ及びテレスコアクチュエータ１１ｂの各アクチュエータ１１について、その異常を検知可能な制御装置２０に具体化した。しかし、これに限らず、チルトアクチュエータ１１ａ又はテレスコアクチュエータ１１ｂの何れか一方を備えるステアリング装置に適用してもよい。そして、ステアリング装置１以外に用いられるアクチュエータの異常検知に適用してもよい。

・上記実施形態では、第１及び第２のロック位置Ｘ１，Ｘ２が所定の位置範囲α内にない場合（図６参照、ステップ１０８：ＮＯ）には、記憶領域３１に保持するロック情報Ｉｍを更新する（Ｒｍ＝Ｒ，Ｘｍ＝Ｘ、ステップ１０４）。そして、新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒと前回のロック情報Ｉｍとして保持するモータ１０の回転方向Ｒｍとが同一である場合（ステップ１０５：ＮＯ）にも、そのロック情報Ｉｍを更新することとした。

しかし、これに限らず、図１４のフローチャートに示すように、モータ１０のロック状態が検出されたとき（ステップ２０２：ＹＥＳ）、記憶領域３１にロック情報Ｉｍを保持していない場合（ステップ２０３：ＮＯ）には、そのロック情報Ｉｍとして、新たにロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒを保持する（Ｒｍ＝Ｒ、ステップ２０４）。また、モータ１０が駆動中である場合（ステップ２０１：ＹＥＳ）において、モータ１０のロック状態が検出されない場合（ステップ２０２：ＮＯ）、つまり、モータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐの変化が検出された場合には、その記憶領域３１に保持するロック情報Ｉｍを消去する（ステップ２０５）。そして、新たにモータ１０のロック状態が検出された場合において、モータ１０の回転方向Ｒと前回のロック情報Ｉｍとして保持するモータ１０の回転方向Ｒｍとが異なる場合（ステップ２０２：ＹＥＳ、ステップ２０３：ＹＥＳ、及びステップ２０６：ＹＥＳ）に、アクチュエータ１１の異常を検知したと判定する構成としてもよい（ステップ２０７）。

即ち、モータ１０の回転に同期したパルス信号Ｓｐの変化が検出されることでロック情報Ｉｍが消去されるにも関わらず、そのロック情報Ｉｍを保持したまま、異なる回転方向において新たにモータ１０のロック状態の検出された場合には、その間、アクチュエータ１１の作動位置Ｘに変化がないと判定することができる。

従って、上記構成によれば、より簡素な構成にて、正しく、第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出された後、第２の回転方向Ｒ２においてモータ１０のロック状態が検出されるとともに、その第１のロック位置Ｘ１と、第２のロック位置Ｘ２との間で、アクチュエータ１１の作動位置Ｘに変化がないと判定することができる。

・更に、第１及び第２のロック位置Ｘ１，Ｘ２が所定の位置範囲α内にない場合（ステップ１０８：ＮＯ）には、記憶領域３１に保持するロック情報Ｉｍを消去する構成としてもよい。このような構成としても、上記実施形態の構成と同様、偶然、第１及びのロック位置Ｘ１，Ｘ２が一致していた場合に、その誤検知の発生を回避することができる。

・上記実施形態では、異常検知部３０は、モータ１０のロック状態が検出された場合には、そのロック状態が検出されたモータ１０の回転方向Ｒ及びアクチュエータ１１の作動位置Ｘをロック情報Ｉｍ（Ｒｍ，Ｘｍ）として記憶領域３１に保持する。そして、そのロック情報Ｉｍを、随時、更新することとした。

しかし、これに限らず、図１５に示す異常検知部３０Ｂのように、その記憶領域３１Ｂにロック情報Ｉｍの履歴を保持する（Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３，…，Ｉｍｎ）。尚、この例においては、末尾の数字が最も小さいロック情報Ｉｍ１が最も新しく、末尾の数字が大きいほど、例えば、そのロック情報Ｉｍ２，Ｉｍ３，…，Ｉｍｎの順に、古いものとなっている。そして、これらロック情報Ｉｍの履歴に基づいて、そのアクチュエータ１１に発生した故障を特定する構成としてもよい。

例えば、アクチュエータ１１の異常が検知される前に、連続して複数回、第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出されているか否かを判定する。更に、これら第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出されたアクチュエータの各作動位置Ｘが、その異常が検知されたアクチュエータ１１の作動位置Ｘ（異常検知位置Ｘ０）に対して徐々に近づいているか否かを判定する。そして、アクチュエータ１１のモータ１０がブラシ付きの直流モータである場合には、これらの判定条件が成立していたことで、その検知されたアクチュエータ１１の異常が、モータ１０の電力供給線１０ｐに生じた地絡故障又は天絡故障であると判定することができる。

即ち、地絡故障又は天絡故障の発生時、モータ１０は、その正転方向又は逆転方向の何れか一方にのみ回転することができる（図９〜図１２参照）。そして、このような状況において、その回転できない方向の作動要求が複数回行われた場合に、上記のような判定条件が成立する。

具体的には、図１６のフローチャートに示すように、異常検知部３０Ｂは、アクチュエータ１１の異常が検知された場合（ステップ３０１：ＹＥＳ）には、その記憶領域３１Ｂから、前回以前のロック情報Ｉｍを読み出す（ステップ３０２）。尚、この例において、異常検知部３０Ｂは、前々回のロック情報Ｉｍ２及びその前のロック情報Ｉｍ３の二回分を読み出すが、その読み出し数は、任意に変更してもよい。そして、異常検知部３０Ｂは、これら前回以前のロック情報Ｉｍ２，Ｉｍ３として保持する回転方向Ｒｍ２，Ｒｍ３が、ともに第１の回転方向Ｒ１であるか否かを判定する（ステップ３０３）。

即ち、アクチュエータ１１の異常が検知されている場合、前回のロック情報Ｉｍ１として保持するモータ１０の回転方向Ｒｍは、第１の回転方向Ｒ１である。従って、これら前回以前のロック情報Ｉｍ２，Ｉｍ３として保持する回転方向Ｒｍ２，Ｒｍ３が、ともに第１の回転方向Ｒ１であるならば（ステップ３０３：ＹＥＳ）、アクチュエータ１１の異常が検知される前に、連続して複数回（この場合には３回）、第１の回転方向Ｒ１においてモータ１０のロック状態が検出されていたと判定することができる。

次に、異常検知部３０Ｂは、そのアクチュエータ１１の異常が検知された異常検知位置Ｘ０を取得し（ステップ３０４）、前回以前のロック情報Ｉｍ２，Ｉｍ３として保持するアクチュエータ１１の各作動位置Ｘｍ２，Ｘｍ３が、この異常検知位置Ｘ０に対して徐々に近づいているか否かを判定する（ステップ３０５）。そして、このステップ３０５の判定条件が成立する場合（ステップ３０５：ＹＥＳ）に、その検知されたアクチュエータ１１の異常は、モータ１０の電力供給線１０ｐに生じた地絡故障又は天絡故障であると判定する構成にするとよい（ステップ３０６）。

・上記実施形態では、ロック情報保持部及びロック情報消去部を構成する記憶領域３１を異常検知部３０と一体に記載したが（図３参照）、そのロック情報保持部及びロック情報消去部が異常検知部３０から独立した構成であってもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）アクチュエータの駆動源であるモータの回転に同期したパルス信号の変化に基づき前記モータのロック状態を検出するロック検出部を備え、第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された後、第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出されるとともに、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第１のロック位置と、前記第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第２のロック位置との間で、前記アクチュエータの作動位置に変化がないと判定される場合には、前記アクチュエータの異常を検知したと判定する異常検知装置。これにより、誤検知の発生を抑えつつ、簡素な構成にて、アクチュエータの異常を検知することができる。

１…ステアリング装置、２…ステアリングシャフト、２ａ…先端、３…ステアリングコラム、４…固定ブラケット、５…支持チューブ、１０（１０ａ，１０ｂ）…モータ、１０ｐ…電力供給線、１１…アクチュエータ、１１ａ…チルトアクチュエータ、１１ｂ…テレスコアクチュエータ、２０…制御装置、２１…モータ制御部、２２…操作入力部、２３…パルスセンサ、２３ｐ…電力供給線、２３ｓ…信号線、２４…パルス検出部、２５…位置検出部、２６…車内ネットワーク、２７…ロック検出部、３０，３０Ｂ…検知部、３１，３１Ｂ…記憶領域（ロック情報保持部及びロック情報消去部）、Ｓｐ…パルス信号、ｔ１…所定時間、Ｒ…回転方向、Ｒ１…第１の回転方向、Ｒ２…第２の回転方向、Ｘ…作動位置、Ｘ１…第１のロック位置、Ｘ２…第２のロック位置、α…位置範囲、Ｉｍ…ロック情報、Ｒｍ…回転方向（ロック情報）、Ｘｍ…作動位置（ロック情報）、Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３，Ｉｍｎ…ロック情報（履歴）、Ｒｍ２，Ｒｍ３…回転方向（履歴）、Ｘｍ２，Ｘｍ３…作動位置（履歴）、Ｘ０…異常検知位置、Ｓｃｒ…操作入力信号。

Claims

アクチュエータの駆動源であるモータの回転を制御するモータ制御部と、
前記アクチュエータに設けられたパルスセンサが出力する前記モータの回転に同期したパルス信号を検出するパルス検出部と、
前記パルス信号の変化に基づいて前記モータのロック状態を検出するロック検出部と、
前記アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、を備え、
前記異常検知部は、第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された後、第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出されるとともに、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第１のロック位置と、前記第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第２のロック位置との間で、前記アクチュエータの作動位置に変化がないと判定される場合には、前記アクチュエータの異常を検知したと判定するアクチュエータの制御装置であって、
前記パルス信号をカウントすることにより前記アクチュエータの作動位置を検出する位置検出部と、
前記モータのロック状態が検出された場合に、該ロック状態が検出された前記モータの回転方向及び前記アクチュエータの作動位置をロック情報として保持するロック情報保持部と、を備え、
前記異常検知部は、新たに前記モータのロック状態が検出された場合に、該新たに前記ロック状態が検出された前記モータの回転方向と、前回の前記ロック情報として保持する前記モータの回転方向とが異なり、且つ前記新たに前記ロック状態が検出された前記アクチュエータの作動位置と、前回の前記ロック情報として保持する前記アクチュエータの作動位置とが所定の位置範囲内にある場合に、前記アクチュエータの異常を検知したと判定するアクチュエータの制御装置。
請求項１に記載のアクチュエータの制御装置において、
前記モータは、ブラシ付きの直流モータであって、
前記異常検知部は、前記アクチュエータの異常が検知される前に、連続して複数回、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出され、且つ該第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された前記アクチュエータの各作動位置が、前記異常が検知された前記アクチュエータの作動位置に対して徐々に近づいていた場合には、前記異常が、前記モータの電力供給線に生じた地絡故障又は天絡故障であると判定すること、を特徴とするアクチュエータの制御装置。
アクチュエータの駆動源であるモータの回転を制御するモータ制御部と、
前記アクチュエータに設けられたパルスセンサが出力する前記モータの回転に同期したパルス信号を検出するパルス検出部と、
前記パルス信号の変化に基づいて前記モータのロック状態を検出するロック検出部と、
前記アクチュエータの異常を検知する異常検知部と、を備え、
前記異常検知部は、第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された後、第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出されるとともに、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第１のロック位置と、前記第２の回転方向において前記モータのロック状態が検出された第２のロック位置との間で、前記アクチュエータの作動位置に変化がないと判定される場合には、前記アクチュエータの異常を検知したと判定するアクチュエータの制御装置であって、
前記モータは、ブラシ付きの直流モータであって、
前記異常検知部は、前記アクチュエータの異常が検知される前に、連続して複数回、前記第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出され、且つ該第１の回転方向において前記モータのロック状態が検出された前記アクチュエータの各作動位置が、前記異常が検知された前記アクチュエータの作動位置に対して徐々に近づいていた場合には、前記異常が、前記モータの電力供給線に生じた地絡故障又は天絡故障であると判定するアクチュエータの制御装置。
請求項３に記載のアクチュエータの制御装置において、
前記モータのロック状態が検出された場合に、該ロック状態が検出された前記モータの回転方向をロック情報として保持するロック情報保持部と、
前記モータの回転に同期した前記パルス信号の変化が検出された場合に、前記ロック情報を消去するロック情報消去部と、を備え、
前記異常検知部は、新たに前記モータのロック状態が検出された場合に、該新たに前記ロック状態が検出された前記モータの回転方向と、前回の前記ロック情報として保持する前記モータの回転方向と、が異なる場合に、前記アクチュエータの異常を検知したと判定すること、を特徴とするアクチュエータの制御装置。
ステアリングコラムと一体に該ステアリングコラムに支持されたステアリングシャフトを傾動させるチルトアクチュエータ及び前記ステアリングシャフトを伸縮させるテレスコアクチュエータの少なくとも何れか一方と、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のアクチュエータの制御装置と、
を備えたステアリング装置。