JP2017001423A - 後輪転舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵制御する後輪転舵制御装置において、駆動限界値を超えるか否かを確実に検知し、駆動許容範囲外へのアクチュエータ駆動の防止手段の信頼性を高め、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動による車両挙動の不安定化回避と、駆動許容限界を超えることで発生する機械的な干渉によるシステムの破損回避をする。【解決手段】 一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒにより構成される。これら電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒは、転舵指令値に従って転舵装置のアクチュエータ１４，１５を制御するモータ制御目標値演算部２２と、駆動限界監視部２１とを有する。駆動限界監視部２１は、回転角検出器２６Ｌ，…および絶対位置検出器２７Ｌ，…から得られる駆動量の情報を常に監視し、後輪の駆動量が駆動許容範囲を超えないように制限する制御を行う。【選択図】 図２

Description

この発明は、自動車などの車両に適用する後輪転舵制御装置に関する。

従来から、車両の安定走行性能を図る目的で、前輪転舵に加え、後輪を転舵させる後輪転舵装置が知られている。後輪転舵装置の制御装置は、マイクロコンピュータを内蔵し、車両の状態を常に監視するための各種センサ群の値から的確な転舵角やトー角の制御量を決定し、転舵のためのアクチュエータを駆動している。転舵装置は車両の走行性能を左右する重要な機能であり、その異常が発生した場合は、確実に異常を検知し、安全性能を維持することが望まれる。

その異常の一つとして、機械的な制約（アクチュエータのストローク限界など）によって決定される後輪転舵角の限界値を超えた制御が意図せず発生した場合が考えられる。
後輪転舵においては、前記のように転舵角の限界値があり、当然ながら制御範囲はその転舵可能な範囲に限定されるべきである。

車両の後輪転舵制御装置に関わる制御限界を監視する対策例として、例えば特許文献１では、車両の走行中における車輪と車体との上下方向の相対位置関係に基づいて後輪舵角の限度を決定する限度決定部を含み、その限度を超えない大きさに制御するために、テーブル化された目標値と、後輪舵角の目標値とを比較して、その目標値を、車両の状態に応じた制御限度を超えないようにしている。
また、特許文献２では、許容限界値検出手段として、例えばハード的なリミットスイッチを設け、最大転舵角信号によってモータを駆動するパルス信号を強制的にカットするようにしている。

特開２０１０−１６２９２９号公報 特公平４−５３７５２号公報

特許文献１の開示技術では、制御限度を超えない目標値が算出されるが、所望の制御が実行された後、つまり駆動が開始された後に、万一システムに異常が発生しアクチュエータが暴走した場合、意図せぬ制御限度を超えた転舵が実行されてしまう可能性がある。その具体的な対策については記述がなされていない。

特許文献２の開示技術では、ハード的なリミットスイッチを設けているが、このハードスイッチが故障した場合、誤った許容限界値検出信号によって、許容限界を超えてしまう可能性があり、この結果、機械干渉による破損へ発展してしまう。

この発明の目的は、車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵制御する後輪転舵制御装置において、駆動限界値を超えるか否かを確実に検知し、駆動許容範囲外へのアクチュエータ駆動の防止手段の信頼性を高め、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動による車両挙動の不安定化回避と、駆動許容限界を超えることで発生する機械的な干渉によるシステムの破損回避をすることである。

この発明の後輪転舵制御装置は、車両１の後輪１０，１１の転舵角とトー角を制御可能な後輪転舵装置１２を制御する後輪転舵制御装置１３であって、一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒにより構成され、
前記後輪転舵装置１２は、左右の後輪１０，１１を独立して転舵させる一対のアクチュエータ１４，１５を備え、前記一対のアクチュエータ１４，１５は、駆動源となるモータ２５Ｌ，２５Ｒと、このモータ２５Ｌ，２５Ｒの回転角を検出する回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒと、前記一対のアクチュエータ１４，１５の転舵出力部５６の絶対位置の検出が可能な絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒとを有し、
前記一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒは、上位の制御手段９から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータ１４，１５を制御することを基本機能とする装置であって、前記回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒまたは前記絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒから得られる駆動量の情報を常に監視し、前記後輪１０，１１の駆動量が駆動許容範囲の限界値である駆動限界値を超えないように制限する制御を行う駆動限界監視部２１を有することを特徴とする。

この構成によると、駆動限界監視部２１は、回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒまたは絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒから得られる駆動量の情報を常に監視する。この監視した駆動量の情報を用い、前記後輪１０，１１の駆動量が駆動許容範囲の限界値である駆動限界値を超えないように制限する制御を行う。
この場合に、回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒおよび絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒを備えていて、検出器異常の場合は正常な方の検出器の検出情報値を用いることができる。また、回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒと絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒとは、検出する箇所が異なるため、単に検出器を二重化した場合に比べて、同時に異常となる恐れが少ない。このように、制御限界値の監視機能に冗長性を持たせたため、検出信頼性が向上する。
これらにより、駆動限界値を超えるか否かを確実に検知し、駆動許容範囲外へのアクチュエータ駆動の防止手段の信頼性を高め、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動による車両挙動の不安定化回避と、駆動許容限界を超えることで発生する機械的な干渉によるシステムの破損回避をすることができる。

この発明において、前記駆動限界監視部２１は、前記上位制御手段９から出力される前記転舵指令値が前記駆動限界値を超えている場合に、前記後輪１０，１１の駆動量が前記駆動限界値を超えないように制限する制御機能を併せ持つようにしても良い。
転舵指令値を生成する手段やその生成のため検出系の異常など、種々の要因で、上位制御手段９から出力される前記転舵指令値が前記駆動限界値を超える恐れがある。そのため、転舵指令値が前記駆動限界値を超えている場合にも、後輪１０，１１の駆動量が駆動限界値を超えないように予め制限する制御を行うことが、より安全性の向上に繋がる。

この発明において、前記駆動限界監視部２１による前記駆動限界値を超えないように制限する制御は、前記アクチュエータ１４，１５の駆動を停止する制御であっても良い。すなわち、後輪転舵を停止する制御であっても良い。
駆動限界値を超えかけた場合、アクチュエータ１４，１５の駆動を停止して後輪転舵を停止することが、駆動限界値外へアクチュエータ１４，１５が駆動することを、より確実に防止でき、また制御も簡単となる。後輪転舵は、主転舵となる前輪転舵と共に車両走行性能を向上させるための補助的な機能であるため、停止しても車両１の通常転舵に支障はなく、停止することが、駆動限界を超えることで発生する車両挙動の不安定等を回避する上で、より確実である。

この場合に、前記駆動限界監視部２１は、前記監視をした駆動量が前記駆動限界値を超え、または超えようとした場合に、他方の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒに異常を通知する機能を有し、前記一対の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒは、相手側の電子制御装置１３Ｌ，１３Ｒの前記駆動限界監視部２１から通知された前記異常の通知に応答して前記アクチュエータ１４，１５の駆動を停止する機能を有するようにしても良い。
この構成の場合、少なくとも左右の後輪１０，１１のいずれか一方で駆動許容範囲を超えた動作をしようとした際に、それを検知し、アクチュエータ１４，１５の駆動を停止することになる。駆動許容範囲を超える動作を行う後輪１０，１１だけでなく、両方の後輪１０，１１の転舵を停止することが、安全上、より好ましい。

この発明の後輪転舵制御装置において、前記回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒおよび前記絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒの異常を検出する検出系故障判定部２４を有し、前記駆動限界監視部２１は、前記検出系故障判定部２４により異常が検出されない場合は、前記回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒおよび前記絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒのうちの任意に定められた方の検出器が出力する駆動量の情報を監視し、前記検出系故障判定部２４により異常が検出された場合は、前記回転角検出器２６Ｌ，２６Ｒおよび前記絶対位置検出器２７Ｌ，２７Ｒのうち異常が検出されていない方の検出器が出力する駆動量の情報を監視するようにしても良い。
これにより、常に、異常のない検出器が出力する駆動量の情報を用いて、駆動限界値を超えないように制限する制御を行うことができ、冗長機能を効果的に発揮することができる。

この発明の後輪転舵制御装置は、車両の後輪の転舵角とトー角を制御可能な後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置であって、一対の電子制御装置により構成され、前記後輪転舵装置は、左右の後輪を独立して転舵させる一対のアクチュエータを備え、前記一対のアクチュエータは、駆動源となるモータと、このモータの回転角を検出する回転角検出器と、前記一対のアクチュエータの転舵出力部の絶対位置の検出が可能な絶対位置検出器とを有し、前記一対の電子制御装置は、上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータを制御することを基本機能とする装置であって、前記回転角検出器または前記絶対位置検出器から得られる駆動量の情報を常に監視し、前記後輪の駆動量が駆動許容範囲の限界値である駆動限界値を超えないように制限する制御を行う駆動限界監視部を有するため、車両の左右の後輪をそれぞれ独立して転舵制御する後輪転舵制御装置において、駆動限界値を超えるか否かを確実に検知し、駆動許容範囲外へのアクチュエータ駆動の防止手段の信頼性を高め、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動による車両挙動の不安定化回避と、駆動許容限界を超えることで発生する機械的な干渉によるシステムの破損回避をすることができる。

この発明の一実施形態に係る後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した自動車の概略説明図である。 同後輪転舵制御装置の概念構成を示すブロック図である。 同後輪転舵制御装置における駆動限界監視部等の詳細を示す概念構成のブロック図である。 同後輪転舵装置の一例を示す破断正面図である。 図４の一部を拡大して示す断面図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この実施形態に係る後輪転舵制御装置を適用する後輪転舵装置を搭載した車両である自動車の概略説明図である。
自動車１の左右の前輪２，３は、ステアリングホイール４の操舵角を、例えばラックアンドピニオンからなる主転舵装置である前輪転舵装置５に伝達することで左右に転舵される。ステアリングホイール４の操舵軸に対して設けた舵角センサ６、車速センサ７、およびヨーレートセンサ８の出力は、電子制御ユニット９に入力される。この電子制御ユニット９は、自動車１の全体の協調制御、統括制御等の制御を行うメインの制御手段であり、一般的にＥＣＵまたはＶＣＵと略称されている。

左右の後輪１０、１１は、シャシー（車体）に固定された後輪転舵装置１２により、この後輪転舵装置１２と連結された各タイロッドに対応するナックルアームＮａ，Ｎｂを介して転舵される。後輪転舵装置１２は、左右の後輪１０、１１を一対の転舵モータ２５Ｌ，２５Ｒによりそれぞれ独立に転舵可能である。後輪１０、１１の転舵角については、舵角センサ６、車速センサ７、ヨーレートセンサ８などの、自動車１の走行情報の入力に応じて電子制御ユニット９で決定された目標転舵角を、後輪転舵制御装置１３が受信し、この後輪転舵制御装置１３により左右の後輪１０、１１がそれぞれ独立して制御される。

後輪転舵装置１２は、前輪転舵角に対して後輪１０、１１を同位相、逆位相に転舵する駆動手段を配置する。この駆動手段は、例えば、滑りねじまたはボールねじなどで構成される直動アクチュエータであり、これらに螺合するナットを、減速機を介してモータ２５（２５Ｌ，２５Ｒ）で回転させ、アクチュエータの直進運動に変換している。この直動アクチュエータは左右の後輪１０、１１を独立して駆動させるため、第１のアクチュエータ１４と、第２のアクチュエータ１５とで構成される。第１のアクチュエータ１４は左側の後輪１０を転舵する駆動手段であり、第２のアクチュエータ１５は右側の後輪１１を転舵する駆動手段である。これら第１および第２のアクチュエータ１４、１５の具体例は、後に図４および図５と共に説明する。

図２は、前記構成の後輪転舵装置１２（図１）を制御する後輪転舵制御装置１３の概念構成のブロック図である。
後輪転舵制御装置１３は、それぞれ左右の後輪１０、１１（図１）の転舵を行う第１、第２のアクチュエータ１４、１５を独立して制御する一対の電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒを有し、これら電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒは互いに同じ制御構成となっている。また、第１のアクチュエータ１４の構成部品であるモータ２５Ｌ、回転角検出器２６Ｌ、絶対位置検出器２７Ｌは、第２のアクチュエータ１５についても同一の構成要素を有する。

したがって、第１のアクチュエータ１４およびその電子制御装置１３Ｌについて、それぞれ構成要素に符号を付して説明し、第２のアクチュエータ１５およびその電子制御装置１３Ｒの各構成部品については、図示を省略する。これ以降、後輪転舵制御装置１３の説明のために、原則、電子制御装置１３Ｌと第１のアクチュエータ１４を用いる。

第１のアクチュエータ１４の電子制御装置１３Ｌは、マイクロプロセッサ１６、上位の制御手段である電子制御ユニット９から得られる指令側の入力信号の入力インターフェース部１７、第１のアクチュエータ１４から得られる検出側の入力信号の入力インターフェース部１８、出力インターフェース部１９、およびモータ駆動部２０を有する。なお指令側および検出側の入力インターフェース部１７、１８は、互いに別の電子素子であっても、一つの電子素子の一部ずつであっても良い。

電子制御ユニット９で決定された後輪転舵角の目標値は、指令側の入力インターフェース部１７を介してマイクロプロセッサ１６に送信され、さらにマイクロプロセッサ１６内で後述の駆動限界監視部２１を経由してモータ制御目標値演算部２２へ送信される。

マイクロプロセッサ１６では、転舵モータ２５Ｌの制御を実行するため、モータ制御目標値演算部２２で演算された結果（この実施形態では、転舵角から算出されたモータ２５Ｌの回転数）に基づくモータ駆動指令が、後述の指令値制御部２８と出力インターフェース部１９を経由してモータ駆動部２０へ送信される。

転舵モータ２５Ｌとして、例えばブラシレスモータを使用した場合、制御の基本は、トルク（電流）、速度、位置の制御となり、この実施形態のシステムの制御対象は位置（舵角）であるため、マイクロプロセッサ１６に実装される図示外の制御系は、電流制御系の上位に速度制御系と位置制御系を構成する複合制御系となる。よって、モータ駆動指令値は、電子制御ユニット９からの指令によって算出された演算結果の他、モータ電流検出値や回転角検出値などのフィードバック値に基づき目標舵角に到達するよう制御される。

絶対位置検出器２７Ｌは、第１のアクチュエータ１４の絶対位置、つまり転舵出力部の絶対位置を監視する。転舵出力部は、例えば、ナックルアームＮａ，Ｎｂ（図１）に連結された直動するロッド５６であり、その進退位置の絶対位置をアクチュエータ１４の絶対位置として検知する。絶対位置の検知は、電源投入時、例えば、車両のイグニッション（図示せず）がオンの時点で行われ、その後の制御は、検出された絶対位置を基準に回転角検出器２６Ｌから得られる回転角で位置制御を実施する。これらの制御系は例えばソフトウエアの演算によって制御を行うようにマイクロプロセッサ１６に実装される。

ここで、この実施形態における課題とその対策について説明する。この課題は、上位制御手段である電子制御ユニット９から転舵指令値が入力され、後輪１０，１１を転舵させるアクチュエータ１４，１５の駆動源となるモータ２５Ｌ、２５Ｒを駆動させようとする場合に、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動による車両挙動の不安定化回避と、駆動限界を超えることで発生する機械的な干渉によるシステムの破損を回避することである。

この対策につき説明する。この実施形態では、この課題の解決のために、マイクロプロセッサ１６は、駆動限界監視部２１、相互監視部２３、検出系故障判定部２４、および指令値制御部２８を備える。それぞれの役割を説明する。

＜駆動限界監視部２１について＞
駆動限界監視部２１では、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動を即座に検知する。駆動限界監視部２１は、前記回転角検出器２６Ｌまたは前記絶対位置検出器２７Ｌから得られる駆動量の情報を常に監視し、前記後輪１０の駆動量が駆動許容範囲の限界値である駆動限界値を超えないように制限する制御を行う。

図３に駆動限界監視部２１の詳細概念図を示す。
駆動許容範囲は設計的に決まるため、その駆動許容範囲の限界である駆動限界値は限界値格納部２１ａにあらかじめ格納される。この値は、車両の挙動に応じで可変であっても構わない。
上位制御手段である電子制御ユニット９から出力される転舵指令値θｉｎは指令値比較部２１ｂに入力され、限界値格納部２１ａに格納された駆動限界値と比較される。この時点で、転舵指令値θｉｎが駆動限界値を超えている場合は、指令値異常と診断し、転舵実行自体をあらかじめ中止する。例えば、モータ制御目標値演算部２２へ転舵指令値θｉｎが入力されないようにする（中止処理の詳細は省略する）。

転舵指令値θｉｎが駆動限界値を超えていない場合（つまり正常範囲内の指令値の場合）は、転舵指令値θｉｎはモータ制御目標値演算部２２へ入力され、モータ制御が実行される。

モータ制御が実行された後に発生する意図しない駆動（誤動作など）によって、駆動限界値を超えてしまうことを監視するために、駆動値比較部２１ｃで検出系故障判定部２４から出力される回転角検出器２６Ｌの回転角検出信号Ｒ０から生成される絶対位置情報、または絶対位置検出器２７Ｌから得られる絶対位置情報Ｐ０のいずれかと、常時比較がなされる。

回転角検出器２６Ｌの回転角検出信号Ｒ０から生成される絶対位置情報と絶対位置検出器２７Ｌから得られる絶対位置情報Ｐ０は、検出系故障判定部２４の結果に基づき、駆動限界値との比較のためにそのいずれかが選択されるが、それらの検出系が正常時は、どちらが選択されても構わない。
検出系故障判定部２４の役割については、後述する。

ここで、駆動値比較部２１において、現在の絶対位置情報Ｐ０と、限界値格納部２１ａとの値を比較し、絶対位置情報Ｐ０が限界値格納部２１ａに格納されている駆動限界値より大きい場合、即座に検出信号ＥＮＢを無効化する。この検出信号ＥＮＢは、指令値制御部２８へ入力される。

＜指令値制御部２８について＞
指令値制御部２８では、検出信号ＥＮＢに基づき、指令値を制限する。具体的には、万一、絶対位置情報Ｐ０が限界値格納部２１ａに格納されている駆動限界値を超えてしまった場合は、モータ駆動信号を即時停止する。

＜相互監視部２３について＞
図２に示す相互監視部２３は、例えば、それぞれの制御目標を相互演算しその比較結果の一致／不一致でマイクロプロセッサ１６の異常な状態やソフトウエアの暴走などを監視し、いずれか一方の電子制御装置１３Ｌ（１３Ｒ）で異常（この実施例が焦点とする「駆動限界による異常」とは別のシステム側の異常を示す）が発生した場合は、通信手段３０を経由して他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）へ、その情報を送信する。相互監視部２３は、さらに、各電子制御装置１３Ｌ、１３Ｒの自己診断機能を有するようにしても良い。
相互監視部２３では、加えて、駆動限界監視部２１で検知された「駆動限界値を超える異常」や、検出系故障判定部２４で判定された検出系の異常も監視し、万一異常が検出された場合、通信手段３０を経由して、他方の制御装置へ情報を送信する。
他方の電子制御装置１３Ｒ（１３Ｌ）は、その送信された情報に基づく異常な状態の種類や程度に応じて制御を中断したり、モータ駆動力を停止する等の処置を実施する手段（図示せず）を有する。

＜検出系故障判定部２４について＞
意図せぬ駆動限界範囲外への駆動を阻止するために位置検出系の信号を参照する必要があるが、これらに異常が発生した場合、正しい診断が不可能になる。そのために検出系故障判定部２４によってその異常を判断する。回転角検出器２６Ｌの回転角検出情報Ｒ０、もしくは絶対位置検出器２７Ｌの絶対位置情報Ｐ０の少なくとも一方の絶対検出系に異常が発生しても、当面の制御が可能である場合、正常な位置検出系から得られる絶対位置情報を利用することで、意図せぬ駆動限界範囲外への駆動を監視することが可能となる。よって、監視すべき絶対位置情報が２重化され検出の信頼性を向上させることができる。

位置検出系の異常は、図３に示す異常検出部２４ａで実施する。
検出系故障判定部２４によるによる故障診断方法としては種々の方法が採れるが、転舵指令値θinに対し、絶対位置検出器２７Ｌの絶対位置情報Ｐ０と回転角検出器２６Ｌの回転角検出情報Ｒ０とは、後輪転舵装置１２（図１参照）の所定部分の位置とその位置を変える駆動源である転舵モータ２５Ｌ（図１参照）の回転位置との情報であるから、一定の関係がある。したがって、その関係を試験やシミュレーションにより調べてテーブル（図示せず）等に設定しておき、転舵指令値θinに対し、絶対位置検出器２７Ｌの絶対位置情報Ｐ０と回転角検出器２６Ｌの回転角検出情報Ｒ０の関係が前記テーブルに設定された範囲に対して許容値を超えるまで外れていると、その許容値を超えた出力系が異常であると判定する。この結果回転角検出器２６Ｌや絶対位置検出器２７Ｌの異常を検出することが可能となる。

なお、前記実施形態では、絶対位置検出系は１系統のみの出力を有す位置検出器を例に挙げたが、システムの冗長性と検出の信頼性をさらに高めるために絶対位置検出器２７Ｌの絶対位置情報Ｐ０を正逆反転させた冗長出力を設けても良い。これにより、絶対対位置検出器２７Ｌの２絶対位置情報のうちの少なくとも一方の出力に異常が検出された場合、他方は正常であるため、絶対位置信号は電源ＯＮ時に絶対位置を検出する目的に限定して使用される場合は、当面の制御を続行させることができる。
この目的のために、別の例として検出器を２つ搭載して二重化することも可能である。

ところで、回転角検出器２６Ｌの回転角検出情報Ｒ０は回転角情報となるため、位置情報変換部２４ｂで絶対位置情報へ換算される。換算方法は、電源投入時、例えば、車両のイグニッション（図示せず）がオンの時点で絶対位置検出器２７Ｌから得られる絶対位置情報を起点に回転角から絶対位置情報への変換が可能である。
例えば、回転角検出器２６Ｌにレゾルバを使用した場合、モータの位置制御に使う位置情報をレゾルバのＲＤコンバータ（図２には記載していない）から出力される二相パルス信号をマイクロプロセッサ１６内でアップダウンカウントすることで実現する。

以上の機能によって、駆動限界値を超えるか否かを確実に検知し、駆動許容範囲外へのアクチュエータ駆動の防止手段の信頼性を高め、意図せぬ駆動許容範囲外への駆動による車両挙動の不安定化回避と、駆動許容限界を超えることで発生する機械的な干渉によるシステムの破損回避をするという効果が、良好に実現可能となる。

次に、図４、図５と共に、制御対象となる転舵装置１２の具体的な構成例を説明する。図４に示すように、それぞれのアクチュエータ１４、１５は互いに同じ機械構成とされ、後輪転舵装置１２の中央線Ｘ−Ｘに対してほぼ対称構造とされるため、これ以降、第１のアクチュエータ１４を用いて構造を説明する。なお、第１のアクチュエータ１４の各構成部品の符号にＬ、第２のアクチュエータ１５の各構成部品の符号にＲを付けるが、区別する必要がない場合には、Ｒ、Ｌを省略する（５６〜８９までの符号）。

第１のアクチュエータ１４は、このアクチュエータ１４の転舵出力部となるロッド５６と、台形ねじ５８と、スラスト軸受機構５９と、ラジアル軸受６０と、減速機６４と、モータ２５とを有する。台形ねじ５８は、ロッド５６の内径部に形成された雌ねじ５６ａと、シャフト５７の一端部に形成した雄ねじ５７ａとが螺合する。スラスト軸受機構５９は、シャフト５７を回転可能に支持すると共にスラスト方向の動きを拘束する。ラジアル軸受６０は、シャフト５７をラジアル方向に回転支持する。

減速機６４は、シャフト５７のフランジ５７ｂを遊星歯車機構のキャリアとし、その側面にピン６１で回転可能に支持した遊星歯車６２と、この遊星歯車６２と噛み合う内歯車６３とを有する。モータ２５は、減速機６４の太陽歯車６５ａをその先端に形成した中空モータシャフト６５と、ステータ６６とを有する。これら台形ねじ５８と減速機６４とモータ２５は全てロッド５６と同一軸上に配置される。中空モータシャフト６５の一部分にはＮ、Ｓを交互に着磁した磁石６８が固定される。中空モータシャフト６５は軸受８９でハウジング７２に支持されている。シャフト５７は滑り軸受８８でロッド５６に支持されている。

ロッド５６は、ハウジング７２の端部で滑り軸受８７により支持されるとともに、回転防止機構６９で回転を拘束され、軸方向の移動のみ可能とされる。回転防止機構６９は、軸受７０で支持された円柱状のストッパ７１の先端７１ａを、ロッド５６に形成した長穴５６ｂに挿入した構成である。軸受７０はハウジング７２に固定され、ロッド５６が軸方向に移動した際にはストッパ７１の先端７１ａは長穴５６ｂに沿って移動し、ロッド５６の回転防止と機械的リミットとして機能し、ロッド５６の移動範囲を制限する。

モータ２５には回転角を検出する回転角検出器２６が固定される。回転角検出器２６は、例えばレゾルバであり、中空モータシャフト６５の一端部にレゾルバのロータ７３ａ、このロータ７３ａに対峙するハウジング７２にレゾルバのステータ７３ｂが固定される。中空モータシャフト６５の両端は軸受で回転支持され、この中空モータシャフト６５の中空孔６５ｂにはロッド５６が挿入される。中空孔６５ｂの内部に台形ねじ５８が配置されるため、後輪転舵装置１２の軸方向長さを短くすることができる。

モータ２５を回転すると、減速機６４で減速されてシャフト５７の端部に形成した雄ねじ５７ａが回転し、その回転量に応じてロッド５６が左右に移動し、ロッド５６の先端に固定された図示外のボールジョイントを介してナックルアームＮａ（図１）を動かして後輪１０（図１）のトー角を調整する。

後輪１０（図１）の転舵角は、ロッド５６の絶対位置を絶対位置検出器２７で検出することで把握する。検出情報は後輪転舵制御装置１３（図１）に入力される。絶対位置検出器２７は、例えば、アナログ出力のホールＩＣ７５と磁石７６を用いた磁気検出器である。ロッド５６に固定されたホルダ７７内に磁石７６を固定し、磁石７６に対峙するハウジング７２側にホールＩＣ７５を固定している。

この絶対位置検出器２７は、ホールＩＣ７５に印加される磁束変化を位置出力に変換することでロッド５６の絶対位置を検出する。ホールＩＣ７５としてプログラム可能なものを用いれば、予めロッド１６の位置と磁束密度の関係をプログラムすることで絶対位置精度を向上することができる。

図５を用いて、スラスト軸受機構５９について説明する。
シャフト５７の端面に形成した内径部５７ｃには、連結軸７８Ｌ、スラスト軸受７９、軌道輪８０、およびスペーサ８１がそれぞれ挿入される。連結軸７８Ｌには、スラスト力を受けるフランジ７８ａが形成されている。スラスト軸受７９は、保持器付でありフランジ７８ａの両側に設けられる。軌道輪８０はスラスト軸受７９の転走面となる。

内径部５７ｃに隣接した側面５７ｄには、リング板８２と押え板８３が配置され、ボルト８４で押え板８３をシャフト５７の側面５７ｄ側に押さえこみ、スラスト軸受７９に予圧が与えられる。シャフト５７の内部にスラスト軸受機構５９を配置することで軸方向の長さを短縮することが可能となる。

第１のアクチュエータ１４側の連結軸７８Ｌの一端面に、雌ねじ７８Ｌｂが形成されている。第２のアクチュエータ１５側の一端部に、雄ねじ７８Ｒａが形成されている。これら雌ねじ７８Ｌｂと雄ねじ７８Ｒａとが、ハウジング８５の中央壁８５ａに開けた孔８５ｂを介して螺合され、それぞれの連結軸７８Ｌ、７８Ｒはハウジング８５に固定される。なお、シャフト５７のラジアル方向振れを抑えるため、ハウジング８５とシャフト５７の円筒外径部５７ｅとの間にラジアル軸受８６が挿入される。ラジアル軸受８６としては、例えば、外輪付きの針状ころ軸受を用いる。

ハウジング７２（Ｌ）、７２（Ｒ）とハウジング８５は連結されて１つのハウジングとされ、その中に第１および第２のアクチュエータ１４，１５が組み込まれる。
図４に示すように、第１のアクチュエータ１４のロッド５６Ｌを左右に移動すると、ロッド５６Ｌと連結される左の後輪１０（図１）が転舵され、トー角が調整される。また、第２のアクチュエータ１５のロッド５６Ｒを移動すると、ロッド５６Ｒと連結される右の後輪１１（図１）が転舵され、トー角が調整される。後輪転舵装置１２がシャシー（車体）に固定される方式でありながら、左右の後輪１０、１１（図１）を左右独立に転舵することができる。

図５に示すように、第１のアクチュエータ１４の連結軸７８Ｌと、第２のアクチュエータ１５の連結軸７８Ｒとがハウジング８５の中央壁８５ａを介して螺合されているため、第１のアクチュエータ１４のシャフト５７Ｌ（図４）と第２のアクチュエータ１５のシャフト５７Ｒ（図４）に加わる負荷がハウジング８５の中央壁８５ａに均等に印加されるため、左右後輪１０、１１（図１）のバランスを確保できる。
なお、ここではハウジング７２Ｌ、７２Ｒ、８５は３つに分割されているが、これらをねじ締結して一体化したものを１つのハウジングとして呼ぶ。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…自動車（車両）
９…電子制御ユニット（上位の制御手段）
１０，１１…後輪
１２…後輪転舵装置
１３…後輪転舵制御装置
１３Ｌ，１３Ｒ…電子制御装置
１４，１５…アクチュエータ
１６…マイクロプロセッサ
２４…検出系故障判定部
３６…駆動限界監視部
２５Ｌ，２５Ｒ…モータ
２６Ｌ，２６Ｒ…回転角検出器
２７Ｌ，２７Ｒ…絶対位置検出器
５６…ロッド（転舵出力部）

Claims (5)

1. 車両の後輪の転舵角とトー角を制御可能な後輪転舵装置を制御する後輪転舵制御装置であって、一対の電子制御装置により構成され、
   前記後輪転舵装置は、左右の後輪を独立して転舵させる一対のアクチュエータを備え、前記一対のアクチュエータは、駆動源となるモータと、このモータの回転角を検出する回転角検出器と、前記一対のアクチュエータの転舵出力部の絶対位置の検出が可能な絶対位置検出器とを有し、
   前記一対の電子制御装置は、上位の制御手段から入力される転舵指令値に従って前記アクチュエータを制御することを基本機能とする装置であって、前記回転角検出器または前記絶対位置検出器から得られる駆動量の情報を常に監視し、前記後輪の駆動量が駆動許容範囲の限界値である駆動限界値を超えないように制限する制御を行う駆動限界監視部を有することを特徴とする後輪転舵制御装置。
2. 請求項１に記載の後輪転舵制御装置において、前記駆動限界監視部は、前記上位制御手段から出力される前記転舵指令値が前記駆動限界値を超えている場合に、前記後輪の駆動量が前記駆動限界値を超えないように制限する制御機能を併せ持つ後輪転舵制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の後輪転舵制御装置において、前記駆動限界監視部による前記駆動限界値を超えないように制限する制御は、前記アクチュエータの駆動を停止する制御である後輪転舵制御装置。
4. 請求項３に記載の後輪転舵制御装置において、前記駆動限界監視部は、前記監視をした駆動量が前記駆動限界値を超え、または超えようとした場合に、他方の電子制御装置に異常を通知する機能を有し、前記一対の電子制御装置は、相手側の電子制御装置の前記駆動限界監視部から通知された前記異常の通知に応答して前記アクチュエータの駆動を停止する機能を有する後輪転舵制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の後輪転舵制御装置において、前記回転角検出器および前記絶対位置検出器の異常を検出する検出系故障判定部を有し、前記駆動限界監視部は、前記検出系故障判定部により異常が検出されない場合は、前記回転角検出器および前記絶対位置検出器のうちの任意に定められた方の検出器が出力する駆動量の情報を監視し、前記検出系故障判定部により異常が検出された場合は、前記回転角検出器および前記絶対位置検出器のうち異常が検出されていない方の検出器が出力する駆動量の情報を監視する後輪転舵制御装置。

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