JP7234962B2 - 転舵装置およびそれが設けられたステアリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されてその車両の１つの車輪を転舵する転舵装置、および、その転舵装置を複数備えたステアリングシステムに関する。

最近では、例えば、下記特許文献に記載されたような転舵装置、つまり、電動モータが発生させる力によって、１つの車輪を独立して転舵させる転舵装置（以下、「単輪独立転舵装置」という場合がある）が検討されている。

特開２０１３－１０３６６５号公報

単輪独立転舵装置では、転舵位置を検出するためのセンサを設ける必要がないことを理由に、車輪の転舵位置と電動モータの動作位置とが整合していることを条件に、電動モータの動作位置に基づいて、その動作位置に応じた車輪の転舵を実現するようにすることが可能である。しかしながら、何等かの原因で、電動モータの動作位置と車輪の転舵位置との間にズレが生じることがあり得る。このようなズレを解消するための処理を実行可能とすれば、単輪独立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、実用性の高い単輪独立転舵装置を提供すること、および、その単輪独立転舵装置を複数備えた実用性の高いステアリングシステム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、
駆動源としての電動モータと、その電動モータの動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構と、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位置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、
前記コントローラが、
前記電動モータの動作位置が直進状態位置に維持されているときの前記電動モータへの供給電流に基づいて検出された前記電動モータの動作位置と車輪の転舵位置とのズレを解消すべく、前記直進状態位置の設定を変更する基準変更処理を実行するように構成される。
また、本発明のステアリングシステムは、
前記本発明の転舵装置が、車両が備える３以上の車輪の各々に対して設けられたステアリングシステムであって、
前記３以上の車輪のうちの１つに対して設けられた転舵装置において前記電動モータへの供給電流が設定電流以上であり、かつ、前記３以上の車輪のうちの残りの各々に対して設けられた転舵装置において前記電動モータへの供給電流が設定電流未満である場合に、前記３以上の車輪のうちの前記１つに対して設けられた転舵装置において、前記電動モータの動作位置と車輪の転舵位置との間にズレが生じていると認定し、
前記３以上の車輪のうちの前記１つに対して設けられた転舵装置において、前記ズレを解消すべく、前記直進状態位置の設定を変更する基準変更処理を実行するように構成される。

本発明の転舵装置によれば、上記基準変更処理を実行可能とされていることで、車輪の転舵位置と電動モータの動作位置とのズレを、容易に解消することができる。また、本発明のステアリングシステムによれば、１の転舵装置の電動モータへの供給電流を、他の転舵装置の電動モータへの供給電流と比較することで、当該１の転舵装置において電動モータの動作位置と車輪の転舵位置との間にズレが生じていることを簡便に認定でき、かつ、その認定に基づいて、当該１の転舵装置におけるそのズレを容易に解消することができる。その結果、本発明の転舵装置，ステアリングシステムは、実用性の高いものとなる。

発明の態様

上記電動モータの動作位置は、例えば、その電動モータが回転型モータの場合には、モータ軸の回転角度位置、すなわち、電動モータのモータ回転角を意味する。同様に、車輪の転舵位置は、簡単に言えば、車輪の転舵角を意味する。さらに言えば、電動モータの動作位置は、車両が直進している状態における動作位置である直進状態位置からの動作量と考えてもよく、車輪の転舵位置は、車両が直進している状態の転舵位置である直進状態位置からの回転角度量と考えてもよい。車輪の転舵位置についての直進状態位置、および、電動モータの直進状態位置は、それぞれが基準であり、それらが互いに整合するように設定されることで、電動モータの動作位置を制御することで、車輪の転舵位置を適切に制御することが可能である。

コントローラによる基本的な制御は、車輪が転舵されるべき転舵位置に対応する電動モータの動作位置である目標動作位置を決定し、その目標動作位置に対する実際の電動モータの動作位置の偏差である動作位置偏差に基づいて、前記電動モータへの供給電流を決定するようにすればよい。車輪が転舵されるべき転舵位置である目標転舵位置、若しくは、上記目標動作位置は、例えば、運転者によるステアリング操作に基づいて決定すればよい。具体的には、動作位置偏差に基づいて、フィードバック制御則に従って、電動モータへの供給電流を決定すればよい。例えば、直進状態位置からある転舵量だけ転舵された場合において、そのときの転舵位置を維持するためには、車輪を直進状態位置に戻そうとする力（「セルフアライニング力」と考えることができる）に対抗する力を車輪に付与するような電流を電動モータに供給することが望ましく、言い換えれば、ステアリング操作の程度が変化していない場合においても、車輪の転舵位置を目標転舵位置に維持するために必要な維持電流が電動モータに供給されるこことが望ましいのである。そのためには、上記フィードバック制御則に従った供給電流の決定式における積分項のゲインを適正化すればよい。

車輪の転舵位置と電動モータの動作位置とのズレを認定する場合、例えば、電動モータの動作位置が直進状態位置に維持されていると推定されているとき、若しくは、維持されているときのその電動モータへの供給電流が設定電流以上である場合に、そのズレが生じていると認定すればよい。車輪の転舵位置が直進状態位置にあるときには、上記セルフアライニングトルクは小さく、電動モータへの供給電流も小さい。そのことに基づき、車輪の転舵位置を直進状態位置に位置させるべく電動モータの動作位置を直進状態位置に位置させたときに、比較的大きな電流が電動モータに供給されていれば、上記ズレが生じていると認定するのである。

上記基準変更処理は、車両が直進状態にあるときに電動モータへの電流の供給を停止し、電流の供給が停止された状態での電動モータの動作位置が直進状態位置となるように、その直進状態位置の設定を変更するようにして行えばよい。簡単に言えば、上述のセルフアライニングトルクを利用して車輪の転舵位置を直進状態位置に維持させ、そのときの電動モータの動作位置を直進状態位置として設定するのである。その場合、電動モータへの電流の供給を停止した時点から、電動モータの動作位置が設定量以上変化し、かつ、現時点において電動モータの動作位置の変化速度が設定速度以下であることを条件として、直進状態位置の設定を変更するようにすることが、より適切な処理が実行されるという観点から、望ましい。

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の構成、すなわち、車両が有する複数の車輪に対してそれぞれ設けられた複数の実施例の転舵装置を含んで構成された実施例のステアリングシステムを示す模式図である。 ステアリングシステムにおいて実行される転舵制御プログラムのフローチャートである。 ステアリングシステムにおいて実行される直進認定／ズレ検出プログラムのフローチャートである。 モータ回転角基準変更処理プログラム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、および、ステアリングシステムを、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〕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。車輪駆動ユニット１４は、よく知られた構造のものであるため、それについての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とともに車体に対しての上下動が許容されたキャリアとして、さらに言えば、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し、車体に対する上下動が許容される。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ＬＬ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他方とは独立して転舵するための単輪独立転舵装置であり、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。

本転舵装置３４においては、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を動作させることで、図に太矢印で示すように、転舵アクチュエータ３６が有するアクチュエータアーム３６ｃは、アクチュエータ軸線ＡＬまわりに回動し、その回動がタイロッド３８によって伝達され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、図に太矢印で示すように、車輪１２が転舵されるのである。このような構造から、本転舵装置３４では、アクチュエータアーム３６ｃ，タイロッド３８，ナックルアーム１４ｂ等を含んで、転舵モータ３６ａの回転動作を車輪１２の転舵動作に変換する動作変換機構４４を備えているのである。

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。車輪１２の転舵に関して言えば、この車両では、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、つまり、転舵モータ３６ａへの供給電流の制御が、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（例えば、転舵モータ３６ａがブラシレスＤＣモータである場合にはインバータである）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実施例の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。実施例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］ステアリングシステムの制御
i）転舵制御
転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０は、運転者のステアリング操作に応じた転舵位置ψに車輪１２を転舵するための転舵制御を実行する。詳しく言えば、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、ステアリング操作位置δを、ステアリング操作の程度として、ＣＡＮ６２を介して操作ＥＣＵ６０から入手し、その入手したステアリング操作位置δに基づいて、車輪１２において実現させるべき転舵位置ψである目標転舵位置ψ^*を決定し、車輪の転舵位置ψがその目標転舵位置ψ^*となるように、転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉを制御する。ステアリング操作位置δは、車両を直進させるための位置である直進状態位置を基準としたその直進状態位置からの位置変化量、すなわち、ステアリング操作量と考えることできる。また、転舵位置は、いわゆる転舵角と同義であり、車両が直進状態において位置させられるべき位置である直進状態位置からの位相変位量、すなわち、転舵量と考えることができる。なお、ステアリング操作位置δに代えて、ステアリング操作の程度として、ステアリングホイール５４に運転者が加えるトルク、すなわち、ステアリング操作力を採用し、そのステアリング操作力に基づいて目標転舵位置ψ^*を決定するようにしてもよい。なお、詳しい説明は省略するが、例えば、自動運転によって車輪１２を転舵する場合には、転舵ＥＣＵ５０が、自動運転システム側からの情報によって目標転舵位置ψ^*を取得し、その取得した目標転舵位置ψ^*に基づいて車輪１２を転舵するようにすればよい。

目標転舵位置ψ^*に対する実際の転舵位置ψの偏差である転舵位置偏差Δψに基づいて、車輪１２を目標転舵位置ψ^*に転舵させる若しくは維持させるために必要なアクチュエータ３６の力である必要転舵トルクＴｑを決定すればよいのであるが、本転舵装置３４では、実際の転舵位置ψを検出するための転舵位置センサを有していないため、車輪１２の転舵位置ψと転舵モータ３６ａの動作位置との間に特定の関係があることを利用して、転舵モータ３６ａの動作位置に基づいて、必要転舵トルクＴｑを決定する。転舵モータ３６ａの動作位置は、転舵モータ３６ａが回転型のモータであるため、モータ軸の角度位置、すなわち、モータ回転角θである。一方で、モータの動作位置は、モータの動作量、詳しくは、モータの動作位置の基準動作位置からの変化量と考えることができ、モータ回転角θは、基準モータ回転角θ₀からの変位角と考えることができる。モータ回転角θは、３６０°を超えて累積され、また、基準動作位置である基準モータ回転角θ₀は、車両を直進状態とするための位置である直進状態位置である直進状態モータ回転角に設定されている。

本転舵装置３４では、転舵ＥＣＵ５０は、目標転舵位置ψ^*に基づいて、モータ回転角θの目標である目標モータ回転角θ^*を決定する。一方で、転舵モータ３６ａには、自身への電流供給における相の切換えのためにモータ回転角センサ（例えば、ホールＩＣ，レゾルバ等である）を有しており、転舵ＥＣＵ５０は、このモータ回転角センサの検出に基づいて、基準モータ回転角θ₀を基準とした現時点のモータ回転角θである実モータ回転角θを把握している（当該車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態とされていても、モータ回転角センサ，転舵ＥＣＵ５０には、実モータ回転角θを把握するだけの微少電流が供給されるようになっている）。転舵ＥＣＵ５０は、動作位置偏差として、目標モータ回転角θ^*に対するモータ回転角θの偏差であるモータ回転角偏差Δθを求め、このモータ回転角偏差Δθ（＝θ^*－θ）に基づいて、次式に従って、必要転舵トルクＴｑを決定する。
Ｔｑ＝Ｇ_P・Δθ＋Ｇ_D・（ｄΔθ／ｄｔ）＋Ｇ_I・∫Δθｄｔ
上記式は、モータ回転角偏差Δθに基づくフィードバック制御則に従った式である。第１項，第２項，第３項は、それぞれ、比例項，微分項，積分項であり、Ｇ_P，Ｇ_D，Ｇ_Iは、それぞれ，比例ゲイン，微分ゲイン，積分ゲインである。

必要転舵トルクＴｑと転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉとは、特定の関係にある。詳しくは、必要転舵トルクＴｑが転舵モータ３６ａの発揮する力に依存しているため、必要転舵トルクＴｑと供給電流Ｉとは、概ね比例関係にある。そのことに従って、転舵ＥＣＵ５０は、決定された必要転舵トルクＴｑに基づいて、転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉを決定し、その電流Ｉを、転舵モータ３６ａに供給する。

車輪１２が転舵された状態で車両が走行しているときには、当該モジュール１０にはサスペンションジオメトリに基づくセルフアライニングトルク、つまり、車輪１２を直進状態位置に位置させようとする力が作用する。したがって、車輪１２を目標転舵位置ψ^*に維持するためには、何某かの電流Ｉを転舵モータ３６ａに供給する必要がある。以下、この電流Ｉを、維持電流という場合があることとする。必要転舵トルクＴｑを決定するための上記式に積分項が存在し、積分ゲインＧ_Iを適正な値に設定することで、上記式に従って必要転舵トルクＴｑを決定すれば、車輪１２を目標転舵位置ψ^*に維持するための維持トルクが自ずと決定される。したがって、その維持トルクにより、維持電流も自ずと決定されることになる。

なお、上述のように、必要転舵トルクＴｑを介してモータ回転角偏差Δθに基づいて間接的に供給電流Ｉを決定してもよいが、必要転舵トルクＴｑを用いることなく、下記式に従って、モータ回転角偏差Δθに基づいて、直接的に、供給電流Ｉを決定してもよい。
Ｉ＝Ｇ_P’・Δθ＋Ｇ_D’・（ｄΔθ／ｄｔ）＋Ｇ_I’・∫Δθｄｔ
上記式におけるＧ_P’，Ｇ_D’，Ｇ_I’は、それぞれ，比例ゲイン，微分ゲイン，積分ゲインである。

ii）車輪の転舵位置と転舵モータのモータ回転角とのズレとそれへの対処
先に説明したように、車輪１２の転舵位置ψと、転舵モータ３６ａの動作位置であるモータ回転角θとは、それぞれの直進状態位置を整合させるようにして対応付けられている。言い換えれば、車輪１２が直進状態位置に位置するときに、モータ回転角θが基準モータ回転角θ₀に位置するように、モータ回転角θに対する直進状態位置が設定されている。そして、転舵ＥＣＵ５０は、モータ回転角センサの検出によって、基準モータ回転角θ₀を基準とした現時点のモータ回転角θである実モータ回転角θを把握している。

ところが、何等かの原因で、車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとの関係がズレることがあり得る。例えば、上述のように、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態とされていても、転舵ＥＣＵ５０は、実モータ回転角θを把握しているが、整備，メンテナンス等によって転舵ＥＣＵ５０，モータ回転角センサへの電流供給が完全に断たれた場合には、再度電流が供給されても、転舵ＥＣＵ５０は、実モータ回転角θを見失うことになる。詳しく言えば、本転舵装置３４では、比較的大きな減速比の減速機３６ｂが採用されているため、転舵モータ３６ａの１回転に対して車輪１２の転舵位置ψが数°しか変化しない。その一方で、モータ回転角センサは、転舵モータ３６ａの３６０°内の角度位置しか特定できず、転舵ＥＣＵ５０は、その特定された角度位置と、設定されている基準モータ回転角θ₀とに基づいて、実モータ回転角θを積算している。そのため、電流の供給が遮断された後に再度電流が供給された場合、現在位置している３６０°内において基準モータ回転角θ₀を設定するしかない。例えば、電流の供給が遮断されている間に、車輪１２がある程度動かされると、転舵モータ３６ａが３６０°を超えて回転させられてしまう。転舵モータ３６ａが３６０°を超えて回転させられた場合には、実モータ回転角θを適正に把握することができなくなってしまい、その結果、車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとの間にズレが発生してしまうのである。ちなみに、この車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとのズレは、モータ回転角θの基準となる基準モータ回転角θ₀の直進状態位置からのズレと考えてもよい。

車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとの間に上記ズレが生じている場合、そのズレの原因に拘わらず、例えば、車両を直進させるために、車輪１２の転舵位置ψを直進状態位置に維持させるべく、転舵モータ３６ａのモータ回転角θを直進状態位置に位置させても、実際の転舵位置ψは、直進状態位置とならない。簡単に言えば、直進状態位置から車輪１２が転舵されたままで車両が直進してしまうことになり、タイヤ１２ａの摩耗が助長されることとなる。これは一例ではあるが、車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとの間のズレは、このような問題を引き起こす。

そこで、本転舵装置３４では、車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとのズレを解消すべく、モータ回転角θの基準である基準モータ回転角θ₀を再設定するための処理、別の言い方をすれば、モータ回転角θについての直進状態位置の設定を変更する基準変更処理を行うようにされている。

基準変更処理は、車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとのズレが生じている場合、車両が直進していると認定されたことを条件に、転舵ＥＣＵ５０によって、上述の転舵制御に代えて実行される。詳しく説明すれば、転舵ＥＣＵ５０は、まず、車両が直進している状態において、上記ズレが生じたままで、実モータ回転角θを取得し、その実モータ回転角θを、再設定前のモータ回転角θについての直進状態位置である再設定前直進モータ回転角θ_Mに設定する。そして、転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉを０とする。すなわち、転舵モータ３６ａへの電流Ｉの供給を停止する。

転舵モータ３６ａへの電流Ｉの供給を停止すると、アクチュエータ３６が転舵トルクを発生しなくなり、車輪１２の転舵位置ψは、セルフアライニングトルクによって、直進状態位置に位置させられることになる。転舵ＥＣＵ５０は、実モータ回転角θの再設定前直進モータ回転角θ_Mからの変化量であるモータ回転角変化量ｄθを監視し、そのモータ回転角変化量ｄθが、閾変化量ｄθ_TH 以上となり、かつ、実モータ回転角θの変化速度であるモータ回転角変化速度ｄθ／ｄｔが、閾変化速度（ｄθ／ｄｔ）_TH 以下となったことを条件として、そのときの実モータ回転角θを、基準モータ回転角θ₀に設定する。つまり、モータ回転角θの直進状態位置をその基準モータ回転角θ₀と一致させるようにして、モータ回転角θの直進状態位置の設定の変更が行われるのである。ちなみに、上記条件は、転舵モータ３６ａの動作位置が設定量以上変化し、かつ、転舵モータ３６ａの動作位置の変化速度が設定速度以下であることを意味し、簡単に言えば、モータ回転角θが充分に変化しかつその変化が止まっていることを意味する。

上記ズレの検出は、例えば、車両が直進していると認定されている場合において、上記転舵制御によって転舵モータ３６ａに供給されている電流Ｉが、設定電流Ｉ₀以上であるか否かによって行えばよい。上記ズレが生じている場合、転舵モータ３６ａのモータ回転角θが直進状態位置としての基準モータ回転角θ₀とされていても、車輪１２の転舵位置ψは直進状態位置からは外れており、そのことに起因するセルフアライニングトルクに対抗するために、ある程度の必要転舵トルクＴｑを発生させるべく、転舵モータ３６ａには、ある程度の電流Ｉが供給されている。したがって、その供給電流Ｉが設定電流Ｉ₀以上となっている場合に、上記ズレが生じていると判定すればよい。

上記ズレの検出は、例えば、転舵ＥＣＵ５０が、上記転舵制御においてステアリングホイール５４の操作位置δに基づいて決定される目標モータ回転角θ^*が直進状態位置に決定され、かつ、実モータ回転角θがその直進状態位置に維持されていることを条件に、自身が決定する転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉに基づいて行うことができる。

本ステアリングシステムは、前後左右４つの車輪１２に対応して４つの転舵装置３４を備えており、それら４つの転舵装置３４が、操作装置５２のコントローラである操作ＥＣＵ６０によって統括制御される。本ステアリングシステムでは、操作ＥＣＵ６０が、ステアリング操作に関する情報に頼らずに、各転舵装置３４から送信される転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉの情報に基づいて、当該車両が直進していると認定して、言い換えれば、各転舵装置３４の転舵モータ３６ａのモータ回転角θが直進状態位置に維持されていると推定して、各転舵装置３４における車輪１２の転舵位置ψと転舵モータ３６ａのモータ回転角θとの間のズレを検出するようにされている。

詳しく説明すれば、操作ＥＣＵ６０は、４つの転舵装置３４の３つ以上のものの各々における転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉが、上記設定電流Ｉ₀未満である場合に、車両が直進していると認定する。そして、その認定の下、４つの転舵装置３４の１つにおける転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉが、上記設定電流Ｉ₀以上である場合に、その１つの転舵装置３４において、転舵モータ３６ａのモータ回転角θと車輪１２の転舵位置ψとの間にズレが生じていると認定する。操作ＥＣＵ６０は、上記ズレが生じている転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０に、上記ズレが生じている旨の情報、および、車両が直進していると認定した旨の情報を送信し、その転舵ＥＣＵ５０は、それらの情報に基づいて、そのズレを解消すべく、モータ回転角θについての直進状態位置の設定を変更する上記基準変更処理を行うようにされている。

なお、上記実施例の転舵装置３４，ステアリングシステムでは、上記ズレの検出、および、車両が直進状態であることの認定は、転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉに基づいて行われるようにされていたが、先に説明したように、転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉと上記必要転舵トルクＴｑとは特定の関係にあるため、供給電流Ｉに代えて、転舵制御において決定される必要転舵トルクＴｑに基づいて、上記ズレの検出、および、車両が直進状態であることの認定を行ってもよい。具体的には、ある転舵装置３４において、モータ回転角θが直進状態位置に維持されているときの必要転舵トルクＴｑが設定トルク以上である場合に、上記ズレが生じていると認定し、３つ以上の転舵装置３４の各々における必要転舵トルクＴｑが設定トルク未満である場合に、当該車両が直進していると認定することが可能である。

iii）制御フロー
本ステアリングシステムにおいて、上記転舵制御，上記基準変更処理は、各転舵ＥＣＵ５０が、それぞれ、転舵制御プログラム，モータ回転角基準変更処理プログラムを実行することによって行われ、上記車両の直進認定、および、各転舵装置３４における車輪１２の転舵位置ψとモータ回転角θとのズレの検出は、操作ＥＣＵ６０が、直進認定／ズレ検出プログラムを実行することによって行われる。以下に、それらのプログラムに従った処理について、順次、簡単に説明する。

図３にフローチャートを示す転舵制御プログラムは、転舵ＥＣＵ５０によって、短い時間ピッチ（例えば、数ｍ～数十ｍsec）で繰り返し実行される。このプログラムに従った処理では、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、ステアリングホイール５４の操作位置δが取得され、続くＳ２において、取得された操作位置δに基づいて、車輪１２の転舵位置ψの制御目標となる目標転舵位置ψ^*が決定され、Ｓ３において、決定された目標転舵位置ψ^*に基づいて、モータ回転角θの制御目標となる目標モータ回転角θ^*が決定される。

次のＳ４において、現時点での転舵モータ３６ａのモータ回転角である実モータ回転角θが、モータ回転角センサの検出に基づいて取得され、Ｓ５において、目標モータ回転角ψ^*に対する実モータ回転角θの偏差であるモータ回転角偏差Δθが決定される。次のＳ６において、決定されたモータ回転角偏差Δθに基づき、フィードバック制御則に関する上述の式に従って、アクチュエータ３６が発生させるべき転舵トルクである必要転舵トルクＴｑが決定され、Ｓ７において、決定された必要転舵トルクＴｑに基づいて、転舵モータ３６ａに供給すべき電流である供給電流Ｉが決定される。そして、Ｓ８において、決定された供給電流Ｉについての情報が、ＣＡＮ６２を介して、操作ＥＣＵ６０に送られ、Ｓ９において、その決定された供給電流Ｉが、転舵モータ３６ａに供給される。

図４にフローチャートを示す直進認定／ズレ検出プログラムは、操作ＥＣＵ６０によって、ある程度の時間（例えば、５～１０分）を置いて、繰り返し実行される。そのプログラムに従った処理では、まず、Ｓ２１において、ブレーキシステム（図示省略）からの情報に基づく車両走行速度（以下、「車速」という場合がある）ｖが、設定車速ｖ₀以上であるか否かが判定される。車速ｖが設定車速ｖ₀未満の場合には、充分なセルフアライニングトルクが得られないために、当該プログラムは終了させられる。

車速ｖが設定車速ｖ₀以上の場合には、Ｓ２２において、左前輪１２に対して設けられた転舵装置３４において決定されている転舵モータ３６への供給電流Ｉである左前輪供給電流Ｉ_FLが、上記設定電流Ｉ₀未満であるか否かが判定され、左前輪供給電流Ｉ_FLが設定電流Ｉ₀未満である場合には、Ｓ２３において、初期値が０である左前輪１２に対する直進カウンタCFLの値が１とされる。Ｓ２２，Ｓ２３と同様の処理が、Ｓ２４～Ｓ２９において、右前輪１２，左後輪１２，右後輪１２のそれぞれの供給電流Ｉ_FR，Ｉ_RL，Ｉ_RRに対して繰り返される。

続くＳ３０において、左前輪１２，右前輪１２，左後輪１２，右後輪１２のそれぞれのの直進カウンタCFL，CFR，CRL，CRRが合計されて、カウンタ計C_TOTALが求められる。次のＳ３１において、カウンタ計C_TOTALが３以上であるか否かが判定され、カウンタ計C_TOTALが３以上である場合には、Ｓ３２において、当該車両が直進している旨の認定情報が、各転舵ＥＣＵ５０に送信される。車両が直進しているとの認定がなされた場合には、Ｓ３３において、直進カウンタCFL，CFR，CRL，CRRのいずれかの値が０であるか否かが判定される。直進カウンタCFL，CFR，CRL，CRRのいずれかの値が０である場合には、そのいずれかに相当する車輪１２の転舵装置３４において、車輪１２の転舵位置ψと転舵モータ３６ａのモータ回転角θとの間に上述のズレが生じていると認定される。言い換えれば、上記ズレが生じている車輪１２が認定される。そして、Ｓ３４において、その転舵装置３４の転舵ＥＣＵ５０に、上記ズレが生じている旨の情報が送信される。

車両が直進状態ではない場合，いずれの車輪１２に対して設けられた転舵装置３４においても上記ズレが生じていないと認定された場合、および、いずれかの車輪１２に対して上記ズレが生じていると認定された場合も、Ｓ３５において、直進カウンタCFL，CFR，CRL，CRRの値が０にリセットされて、当該プログラムの実行が終了させられる。

図５にフローチャートを示すモータ回転角基準変更処理プログラムは、操作ＥＣＵ６０から、当該車両が直進している旨の情報、および、自身が制御する転舵装置３４において上記ズレが生じている旨の情報を受信したことを条件に、転舵ＥＣＵ５０によって、上述の転舵制御プログラムに代えて、短い時間ピッチ（例えば、数ｍ～数十ｍsec）で繰り返し実行される。

モータ回転角基準変更処理プログラムに従う処理では、まず、Ｓ４１において、実モータ回転角θが取得される。次のＳ４２において、初期処理回避フラグFSの値が“１”であるか否かが判定される。初期処理回避フラグFSは、初期値が“０”であり、当該プログラムの実行が初回ではない場合に、値が“１”とされるフラグである。初期処理回避フラグFSの値が“０”である場合には、Ｓ４３において、初期処理回避フラグFSの値が“１”とされ、Ｓ４４において、再設定前直進モータ回転角θ_Mが、取得された実モータ回転角θとされる。Ｓ４２において初期処理回避フラグFSの値が“１”ではないと判定された場合には、Ｓ４３，Ｓ４４の処理はスキップされる。

Ｓ４５において、転舵モータ３６ａへの供給電流Ｉが０に決定される。つまり、転舵モータ３６ａへの電流Ｉの供給が停止される。続くＳ４６において、今回以前の当該プログラムの実行において取得された実モータ回転角θに基づいて、転舵モータ３６ａへの電流Ｉの供給が停止した後の実モータ回転角θの変化量であるモータ回転角変化量ｄθが特定される。次のＳ４７，Ｓ４８において、それぞれ、モータ回転角変化量ｄθが閾変化量ｄθ_TH 以上であるか否かが、実モータ回転角θの変化速度であるモータ回転角変化速度ｄθ／ｄｔが、閾変化速度（ｄθ／ｄｔ）_TH 以下であるか否かが判定される。モータ回転角変化量ｄθが閾変化量ｄθ_TH 以上であり、かつ、モータ回転角変化速度ｄθ／ｄｔが、閾変化速度（ｄθ／ｄｔ）_TH 以下である場合には、Ｓ４９において、直進状態位置の設定を変更すべく、現時点での実モータ回転角θが基準モータ回転角θ₀として設定され、Ｓ５０において、初期処理回避フラグFSの値が“０”にリセットされる。そして、Ｓ５１において、上述の転舵制御を再開すべき旨の決定がなされる。

Ｓ４７においてモータ回転角変化量ｄθが閾変化量ｄθ_TH 未満であると判定された場合、若しくは、Ｓ４８においてモータ回転角変化速度ｄθ／ｄｔが閾変化速度（ｄθ／ｄｔ）_TH を超えていると判定された場合には、Ｓ４９～Ｓ５１の処理はスキップされて当該プログラムの１回の実行が終了させられる。

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〕 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 ４４：動作変換機構 ５０：転舵電子制御ユニット〔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 ６０：操作電子制御ユニット ６２：ＣＡＮ

Claims (6)

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、
   駆動源としての電動モータと、その電動モータの動作を車輪の転舵動作に変換する動作変換機構と、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位置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、
   前記コントローラが、
   前記電動モータの動作位置が直進状態位置に維持されているときの前記電動モータへの供給電流に基づいて検出された前記電動モータの動作位置と車輪の転舵位置とのズレを解消すべく、前記直進状態位置の設定を変更する基準変更処理を実行するように構成された転舵装置。
2. 前記コントローラが、
   車輪が転舵されるべき転舵位置に対応する電動モータの動作位置である目標動作位置を決定し、その目標動作位置に対する実際の前記電動モータの動作位置の偏差である動作位置偏差に基づいて、前記電動モータへの供給電流を決定するように構成された請求項１に記載の転舵装置。
3. 前記ズレが、
   前記電動モータの動作位置が直進状態位置に維持されているとき、若しくは、維持されていると推定されているときの前記電動モータへの供給電流が設定電流以上である場合に認定されるものである請求項１または請求項２に記載の転舵装置。
4. 前記コントローラが、前記基準変更処理において、
   車両が直進状態にあるときに前記電動モータへの電流の供給を停止し、電流の供給が停止された状態での前記電動モータの動作位置が前記直進状態位置となるように、直進状態位置の設定を変更するように構成された請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の転舵装置。
5. 前記コントローラが、前記基準変更処理において、
   前記電動モータへの電流の供給を停止した時点から前記電動モータの動作位置が設定量以上変化し、かつ、現時点において前記電動モータの動作位置の変化速度が設定速度以下であることを条件として、前記直進状態位置の設定を変更するように構成された請求項４に記載の転舵装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の転舵装置が、車両が備える３以上の車輪の各々に対して設けられたステアリングシステムであって、
   前記３以上の車輪のうちの１つに対して設けられた転舵装置において前記電動モータへの供給電流が設定電流以上であり、かつ、前記３以上の車輪のうちの残りの各々に対して設けられた転舵装置において前記電動モータへの供給電流が設定電流未満である場合に、前記３以上の車輪のうちの前記１つに対して設けられた転舵装置において、前記電動モータの動作位置と車輪の転舵位置との間にズレが生じていると認定し、
   前記３以上の車輪のうちの前記１つに対して設けられた転舵装置において、前記ズレを解消すべく、前記直進状態位置の設定を変更する基準変更処理を実行するように構成されたステアリングシステム。

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