(57)【要約】【課題】駆動源を有して車輪の転舵を助勢するための助勢力を発生させる転舵助勢装置を備えた車両用ステアリングシステムの実用性を向上させる。【解決手段】(a)転舵助勢装置が発生させるアシストトルクが、操舵トルクの増加に応じて増加するように規定された標準アシストトルクＴB(ＴS)となるように制御する標準制御と、(b)操舵トルクが増加する過程において第１の設定条件を充足した場合に、標準制御に代えて、アシストトルクが、第１の設定条件を充足した時点における操舵トルクである条件充足時操舵トルクＴS0に対応する標準アシストトルクＴB(ＴS0)から操舵トルクの増加に応じて増加し、かつ、標準アシストトルクより小さく規定された抑制助勢力ＴR(ＴS)となるように制御する助勢力抑制制御を実行可能に構成する。そのような構成によって、運転者の操舵フィーリングの変化を抑えることが可能である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
そのステアリング操作部材の操舵量に応じた転舵量となるように車輪を転舵させる転舵装置と、
前記ステアリング操作部材に加わる操舵力を前記転舵装置に伝達する操舵力伝達機構と、
駆動源を有し、その駆動源が発生させる力に依拠して車輪の転舵を助勢するための助勢力を発生させる転舵助勢装置と、
その転舵助勢装置の前記駆動源を制御して、その転舵助勢装置が発生させる助勢力を、前記ステアリング操作部材の操舵力に基づいて制御する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記制御装置が、
前記転舵助勢装置が発生させる助勢力が、操舵力の増加に応じて増加するように規定された標準助勢力となるように、前記駆動源を制御する標準制御を実行する標準制御部と、
操舵力が増加する過程において第１の設定条件を充足した場合に、前記標準制御に代えて、前記転舵助勢装置が発生させる助勢力が、前記第１の設定条件を充足した時点における操舵力である条件充足時操舵力に対応する標準助勢力から操舵力の増加に応じて増加し、かつ、前記標準助勢力より小さくなるように規定された抑制助勢力となるように、前記駆動源を制御する助勢力抑制制御を実行する助勢力抑制制御部と
を有することを特徴とする車両用ステアリングシステム。
【請求項２】
前記制御装置が、
前記助勢力抑制制御の実行中に前記第１の設定条件を充足しなくなった場合であっても、第２の設定条件を充足するまでは、前記助勢力抑制制御部に前記助勢力抑制制御を継続して実行させるように構成された請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項３】
前記制御装置が、
操舵力が減少する過程においてその操舵力が前記条件充足時操舵力以下となった場合に、前記第２の設定条件を充足したとして、前記助勢力抑制制御から前記標準制御に切り換えるように構成された請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項４】
前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操舵速度が閾速度以上である場合に、前記第１の設定条件を充足したとして、前記助勢力抑制制御部によって前記助勢力抑制制御が実行され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つに記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項５】
前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操舵量が閾操舵量以上である場合に、前記第１の設定条件を充足したとして、前記助勢力抑制制御部によって前記助勢力抑制制御が実行されるように構成された請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項６】
前記標準助勢力が、それの操舵力の増加に対する変化の勾配が漸増するように規定され、
前記抑制助勢力が、それの操舵力の増加に対する変化の勾配が一定となるように規定された請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源を有して車輪の転舵を助勢するための助勢力を発生させる転舵助勢装置を備えた車両用ステアリングシステムに関し、詳しくは、その助勢力の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ステアリングシステムとして、駆動源の発生させる力に依拠して車輪の転舵を助勢する転舵助勢装置を備えたシステム、いわゆるパワーステアリングシステムが存在する。そのパワーステアリングシステムにおいて、車輪の転舵を助勢する力である助勢力は、一般的に、運転者によって操作されるステアリング操作部材に加わる操舵力に基づいて制御される。そして、例えば、駆動源の負担を軽減することを目的として、下記特許文献１に記載されているシステムでは、助勢力を抑制するための制御が行われるように構成される。詳しく言えば、駆動源である電磁モータに流れる電流を検出して、その電流の平均値が規定値以上となった場合に、操舵力の増加に対する助勢力の変化勾配を、その電流の平均値に応じて、通常より徐々に小さくすることで、助勢力を抑制するように構成される。
【特許文献１】特開平８−１３３１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に記載のシステムでは、助勢力を抑制すべく操舵力に対する助勢力の変化勾配を変更しても、操舵力の増加に応じて助勢力が増加するとは限らず、その助勢力を抑制するための制御に変更した際に、転舵助勢装置に発生させる助勢力にギャップが存在するような場合には、運転者の操舵フィーリングが急変することになる。つまり、パワーステアリングシステムにおいて、通常の制御から、助勢力を抑制する制御に切り換える際に、運転者の操舵フィーリングの変化を抑えることによって、そのシステムの実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、転舵助勢装置を備えた車両ステアリングシステムの実用性を向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の車両用ステアリングシステムは、(a)転舵助勢装置が発生させる助勢力が、操舵力の増加に応じて増加するように規定された標準助勢力となるように、その転舵助勢装置の駆動源を制御する標準制御と、(b)操舵力が増加する過程において第１の設定条件を充足した場合に、標準制御に代えて、助勢力が、第１の設定条件を充足した時点における操舵力である条件充足時操舵力に対応する標準助勢力から操舵力の増加に応じて増加し、かつ、標準助勢力より小さく規定された抑制助勢力となるように、駆動源を制御する助勢力抑制制御を実行可能に構成される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用ステアリングシステムでは、比較的簡便な制御である助勢力抑制制御によって、転舵助勢装置が発生させる助勢力を、通常時に実行される標準制御において発生させる助勢力より小さく、操舵力の増加に応じてその制御の開始時点における助勢力より確実に増加させることが可能であり、助勢力の急変を防止するとともに、運転者の操舵フィーリングの変化を抑えることが可能である。そのような利点を有することで、本発明の車両用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】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、請求項１に（２）項の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項２に（３）項の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに（９）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに（１１）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに（５）項および（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項６に、それぞれ相当する。
【０００８】
（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
そのステアリング操作部材の操舵量に応じた転舵量となるように車輪を転舵させる転舵装置と、
前記ステアリング操作部材に加わる操舵力を前記転舵装置に伝達する操舵力伝達機構と、
駆動源を有し、その駆動源が発生させる力に依拠して車輪の転舵を助勢するための助勢力を発生させる転舵助勢装置と、
その転舵助勢装置の前記駆動源を制御して、その転舵助勢装置が発生させる助勢力を、前記ステアリング操作部材の操舵力に基づいて制御する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記制御装置が、
前記転舵助勢装置が発生させる助勢力が、操舵力の増加に応じて増加するように規定された標準助勢力となるように、前記駆動源を制御する標準制御を実行する標準制御部と、
操舵力が増加する過程において第１の設定条件を充足した場合に、前記標準制御に代えて、前記転舵助勢装置が発生させる助勢力が、前記第１の設定条件を充足した時点における操舵力である条件充足時操舵力に対応する標準助勢力から操舵力の増加に応じて増加し、かつ、前記標準助勢力より小さくなるように規定された抑制助勢力となるように、前記駆動源を制御する助勢力抑制制御を実行する助勢力抑制制御部と
を有することを特徴とする車両用ステアリングシステム。
【０００９】
本項に記載の態様は、転舵助勢装置が発生させる助勢力の増加を抑える必要がある、あるいは、助勢力の増加を抑えた方が望ましい状況下を表す第１の設定条件を、ステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」という場合がある）に加わる操舵力が増加する過程において充足した場合に、通常時に実行される標準制御に代えて助勢力抑制制御が実行されるように構成される。そして、その助勢力抑制制御が、転舵助勢装置が発生させる助勢力を、その条件を充足した時点での助勢力から操舵力の増加に応じて常に増加させるとともに、同じ操舵力に対する標準制御の助勢力より小さなものとする態様である。例えば、操舵力を横軸に、助勢力を縦軸にとった場合において、標準制御における標準助勢力が描く線分を標準特性線と定義し、助勢力抑制制御における抑制助勢力が描く線分を抑制特性線と定義する。その場合において、本項の態様においては、助勢力が、操舵力の増加に応じて標準特性線上を辿って増加し、第１設定条件を充足した場合に、その条件を充足した時点における標準特性線上の点から標準特性線より緩やかに延びる抑制特性線上を辿って増加することになる。つまり、本項の態様によれば、標準制御から助勢力抑制制御へ制御が切り換わる際に、助勢力が急変することや、操舵フィーリングが急変することを防止して、その標準制御から助勢力抑制制御へ制御が切り換わることに起因して運転者が受ける違和感を抑えることが可能である。
【００１０】
本項に記載の「第１の設定条件」は、上述したように、助勢力の増加を抑える必要がある、あるいは、助勢力の増加を抑えた方が望ましい状況下となったことを判定できる条件であればよく、助勢力を抑制する目的は特に限定されず、また、種々のパラメータを利用することが可能である。例えば、助勢力の変化速度等に基づいて助勢力が急増することが予測される場合や、現時点から遡った設定時間内の助勢力（供給電流，供給電力）の平均値，総量等に基づいて駆動源の負担が大きくなっていることが予測される場合等に、第１の設定条件が充足したと判定する態様とすることができる。そのように、第１の設定条件を、上記の駆動源の負担を軽減することを目的として設定すれば、助勢力抑制制御によって、省電力，駆動源の小型化等が可能となる。また、後に詳しく説明するように、第１設定条件に利用するパラメータとして、操作部材の操舵速度や操舵量等を採用することも可能である。
【００１１】
ちなみに、本項に記載の「操舵量」および「転舵量」は、それぞれ、操作部材，転舵装置の中立位置からの量を意味している。また、本項にいう「操舵量に応じた転舵量」とは、操舵量の変化量と転舵量の変化量との比であるステアリングギヤ比が固定された比となるようなものに限定されない。後に詳しく説明するように、操舵力伝達機構が、ステアリングギヤ比が変化するあるいは変更される機能を有して、操舵量に応じた転舵量が変化するようなものも含まれる。
【００１２】
（２）前記制御装置が、
前記助勢力抑制制御の実行中に前記第１の設定条件を充足しなくなった場合であっても、第２の設定条件を充足するまでは、前記助勢力抑制制御部に前記助勢力抑制制御を継続して実行させるように構成された(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００１３】
本項に記載の態様は、第１の設定条件が、助勢力抑制制御の開始条件とされるとともに、その制御の終了条件として、第２の設定件が設定された態様である。つまり、本項の態様においては、操舵力の増加過程において第１の設定条件を充足した場合に、標準制御から助勢力抑制制御に切り換えられ、第２の設定条件を充足した場合に、助勢力抑制制御から標準制御に戻されることになる。また、本項の態様は、第２の設定条件を充足するまでは、助勢力が、操舵力の増減に応じて先に述べた抑制特性線上を増減する態様となる。
【００１４】
（３）前記制御装置が、
操舵力が減少する過程においてその操舵力が前記条件充足時操舵力以下となった場合に、前記第２の設定条件を充足したとして、前記助勢力抑制制御から前記標準制御に切り換えるように構成された(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００１５】
本項に記載の態様は、平たく言えば、先に述べた抑制特性線上を、操舵力の減少過程において標準特性線上まで戻った場合に、標準制御に戻される態様である。本項の態様によれば、助勢力抑制制御から標準制御へ制御が切り換わる際に、助勢力が急変することや、操舵フィーリングが急変することを防止して、その助勢力抑制制御から標準制御へ制御が切り換わることに起因して運転者が受ける違和感をも抑えることが可能である。
【００１６】
（４）前記制御装置が、
前記転舵助勢装置が発生させるべき助勢力が設定力を超える場合に、前記転舵助勢装置が発生させる助勢力をその設定力に制限する助勢力制限部を有する(1)項ないし(3)項のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【００１７】
本項に記載の態様は、駆動源の出力の上限値を考慮して、設定力を定めた態様とすることが可能である。本項の態様においては、助勢力が設定力に達した際に、運転者の操舵フィーリングが急変することになるが、助勢力抑制制御によって、助勢力が設定力に達し難くすることが可能である。
【００１８】
（５）前記標準助勢力が、
それの操舵力の増加に対する変化の勾配が、漸増するように規定された(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【００１９】
本項に記載の態様は、標準制御における助勢力の増加のさせ方を、具体化した態様であり、助勢力が、下に凸な曲線上を変化する態様、つまり、先に述べた標準特性線が下に凸な曲線となる態様である。本項の態様によれば、運転者に操舵が重いと感じさせないようにすることが可能である。
【００２０】
（６）前記抑制助勢力が、
それの操舵力の増加に対する変化の勾配が、一定となるように規定された(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【００２１】
本項に記載の態様は、助勢力抑制制御における助勢力の増加のさせ方を、具体化した態様であり、助勢力が、条件充足時操舵力に対する標準助勢力となる点を通る直線上を変化する態様、つまり、先に述べた抑制特性線が直線となる態様である。本項の態様によれば、助勢力抑制制御において転舵助勢装置が発生させる助勢力を、簡便な演算で決定することが可能であり、助勢力抑制制御部における演算の負荷を軽減することが可能である。ちなみに、本項の態様は、例えば、条件充足時操舵力に依らず変化勾配を同じ勾配とする態様であってもよく、条件充足時操舵力が大きいほど変化勾配を大きくする態様や、条件充足時操舵力が大きいほど変化勾配を小さくする態様であってもよい。その条件充足時操舵力が大きいほど変化勾配を大きくする態様は、条件充足時操舵力が大きいほど、車輪の転舵を助勢することを重視する態様となり、条件充足時操舵力が大きいほど変化勾配を小さくする態様は、条件充足時操舵力が大きいほど、助勢力を抑制することを重視する態様となる。
【００２２】
なお、本項の態様と、先に述べた標準特性線が下に凸な曲線となる態様とを合わせれば、操舵力の増加に応じて標準特性線と抑制特性線との差が大きくなる、つまり、操舵力が大きくなるほど、助勢力を大きく抑制する態様となるのである。
【００２３】
（７）前記操舵力伝達機構が、
前記ステアリング操作部材の操舵量の変化量と前記転舵装置の転舵量の変化量との比であるステアリングギヤ比が変化するあるいは変更される機能を有する(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【００２４】
本項の態様における操舵力伝達機構は、例えば、アクチュエータを有してそのアクチュエータを制御することでステアリングギヤ比を変更可能なもの、いわゆるＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）であってもよく、後に詳しく説明する構造のもの、簡単に言えば、カム等の機構を有して操作部材の操舵量に応じてステアリングギヤ比が機械的に変化する構造のものであってもよい。そして、本項の態様における操舵力伝達機構においては、クイックなステアリングギヤ比である場合、つまり、操舵量の変化量に対する転舵量の変化量が大きいギヤ比である場合には、小さな操舵量で大きく転舵させる必要があるため、大きな助勢力が必要となる。したがって、本項の態様においては、大きな助勢力を発生させる状況下になり易く、助勢力抑制制御が、特に有効である。
【００２５】
（８）前記操舵力伝達機構が、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との一方に一端部が連結され、回転可能に配設された第１シャフトと、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との他方に一端部が連結され、前記第１シャフトの回転軸線と自身の回転軸線とが平行でありかつそれら回転軸線が所定距離だけズレた状態で回転可能に配設された第２シャフトと、
(A) 前記第１シャフトの他端部において、その第１シャフトの回転軸線からその第１シャフトの径方向に前記所定距離より離れた位置に設けられた係合部と、(B) 前記第２シャフトの他端部において、その第２シャフトの径方向に延びるようにして設けられ、前記第１シャフトの係合部を係合させるとともに、その係合部の前記第２シャフトの径方向における移動を許容する案内通路とを含んで構成され、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの一方の回転によって、その第１シャフトおよび第２シャフトのそれぞれの回転位相の差である回転位相差を変化させつつ、他方が回転するように構成された回転伝達機構と
を含んで構成されることで、
前記ステアリング操作部材の操舵量に応じて前記ステアリングギヤ比が変化する機能を有する(7)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２６】
本項に記載の態様は、操舵力伝達機構を、操作部材の操舵量に応じてステアリングギヤ比が変化する構造のものに限定した態様である。本項に記載された「回転伝達機構」は、２本のシャフトの回転位相差を変化させるものであることから、第１シャフトの回転角と第２シャフトの回転角との差が変化する。具体的には、例えば、２本のシャフトの回転角差（回転位相差）がない状態における位置から、操作部材に連結される第１シャフトと第２シャフトとの一方を回転させた場合に、その操作部材側のシャフトが１８０°回転するまでは、転舵装置に連結される第１シャフトと第２シャフトとの他方が、操作部材側のシャフトの回転角より小さい回転角となり、操作部材側のシャフトが１８０°回転した時点で、転舵装置側のシャフトの回転角も１８０°となる構造とすることが可能である。つまり、このような構造の場合、２本のシャフトの回転角差が０から増加し、途中からそれが減少して０に至るのであり、ステアリングギヤ比は、操作部材側のシャフトが回転するにつれて大きくなるのである。なお、そのような構造の操舵力伝達機構によれば、操作部材が中立位置付近に位置する場合に、穏やかで安定感のあるハンドリングを実現させ、操作部材の操舵量が大きくなるにつれてレスポンスの良いハンドリングを実現させることが可能である。
【００２７】
本項に記載の態様においては、操舵力伝達機構が上述のような構造であることから、操作部材の操作可能な範囲が、比較的小さくされることとなる（例えば、ロックトゥロックが３６０°）。そのことにより、操舵力伝達装置の動作量、詳しく言えば、操舵力伝達装置の転舵装置側のシャフトの回転角に対する転舵装置の転舵量が、比較的大きくなるのである。つまり、本項の態様においては、小さな操舵量で大きく転舵させる必要があるため、大きな助勢力が必要となる。したがって、本項の態様においては、大きな助勢力を発生させる状況下になり易く、助勢力抑制制御が、さらに有効である。
【００２８】
（９）前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操舵速度が閾速度以上である場合に、前記第１の設定条件を充足したとして、前記助勢力抑制制御部に前記助勢力抑制制御を実行させるように構成された(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【００２９】
（１０）前記制御装置が、前記閾速度を、前記ステアリング操作部材の操舵力が大きい場合に、それが小さい場合に比較して小さい値に変更するように構成された(9)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００３０】
操作部材の操舵速度は、操舵力に関連し、操舵速度が速いほど操舵力が大きくなると考えられる。したがって、上記２つの項に記載の態様のように、操舵速度に基づけば、操舵力が大きくなると推定されるような場合に、助勢力抑制制御が実行されるようにすることができ、効果的に助勢力を抑制することが可能である。なお、後者の態様によれば、現時点での操舵力に応じて閾速度を適切な大きさに変更できるため、より効果的に助勢力を抑制することが可能となる。
【００３１】
（１１）前記制御装置が、前記ステアリング操作部材の操舵量が閾操舵量以上である場合に、前記第１の設定条件を充足したとして、前記助勢力抑制制御部に前記助勢力抑制制御を実行させるように構成された(1)項ないし(10)項のいずれか１つに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３２】
車両用ステアリングシステムにおいては、操作部材、あるいは、転舵装置に、設定量以上の操舵あるいは転舵を制限すべくストッパが設けられるのが一般的である。つまり、転舵助勢装置を備えるステアリングシステムにおいては、そのストッパ当たりする際の衝撃を比較的大きなものとなる。本項に記載の態様によれば、ストッパ当たりしそうな場合に、助勢力を抑制することで、そのストッパ当たりの衝撃を緩和することが可能である。なお、本項の態様においては、先に述べた閾速度と同様に、閾操舵量を、操舵力が大きい場合にそれが小さい場合に比較して小さい値に変更するように構成することも可能である。
【００３３】
また、第１の設定条件を、本項に記載の操作部材の操舵量と、先に述べた操作部材の操舵速度との両者に基づいて設定することが可能である。例えば、閾操舵量を、操舵速度が大きい場合にそれが小さい場合に比較して小さい値に変更する態様とすることが可能である。また、操舵速度が閾速度以上となった場合に、第１の設定条件を充足したと判定するとともに、操舵速度が閾速度未満であっても、操舵量が閾操舵量以上となった場合には、第１の設定条件を充足したと判定する態様とすることも可能である。
【実施例】
【００３４】
以下、請求可能発明の実施例およびその変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、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態様で実施することができる。また、〔発明の態様〕の各項の説明に記載されている技術的事項を利用して、下記の実施例の変形例を構成することも可能である。
【００３５】
＜車両用ステアリングシステムの全体構成＞
図１に、請求可能発明の実施例である車両用ステアリングシステムの全体構成を示す。本ステアリングシステムは、運転者によって操作されるステアリング操作部材としてのステアリングホイール１０と、一端部においてステアリングホイール１０を保持するステアリングコラム１２と、車輪を転舵する転舵装置１４と、ステアリングコラム１２と転舵装置１４との間に位置するインタミディエイトシャフト（以下、「Ｉ／Ｍシャフト」と略す場合がある）１６とを含んで構成されている。さらに、Ｉ／Ｍシャフト１６の一端部とステアリングコラム１２の備える出力シャフト１８とは、ユニバーサルジョイント２０によって連結され、Ｉ／Ｍシャフト１６の他端部と転舵装置１４の備える入力シャフト２２の一端部とは、もう１つのユニバーサルジョイント２４によって連結されている。
【００３６】
本システムは、図１において右側、つまり、ステアリングホイール１０側が車両後方を、左側、つまり、転舵装置１４側が車両前方を向くように配設されており、Ｉ／Ｍシャフト１６は、車室とエンジン室とを区画するダッシュパネル２６に設けられた穴を通るようにして配設されており、Ｉ／Ｍシャフト１６のその穴を通る部分はブーツ２８に被われている。
【００３７】
転舵装置１４は、入力シャフト２２と、外殻部材としてのハウジング３０と、車輪を転舵するための転舵ロッド３２とを備えており、その転舵ロッド３２は、それの軸線方向に移動可能にそのハウジング３０に保持されるとともに、車幅方向に延びるように配設されている。転舵ロッド３２は、それの両端部が、左右の前輪の各々を保持するステアリングナックル（図示省略）に連結されている。また、入力シャフト２２は、ハウジング３０に回転可能に保持され、そのハウジング３０内において、転舵ロッド３２と係合している。入力シャフト２２の車両前方側の端部にはピニオン（図示省略）が形成されており、転舵ロッド３２の軸線方向における中間部に形成されたラック（図示省略）がそのピニオンと噛合することで、転舵ロッド３２と入力シャフト２２とが係合しているのである。
【００３８】
ステアリングコラム１２は、インパネリインフォースメント３４に設けられたステアリングサポート３６において、車体の一部に固定支持される。ステアリングコラム１２は、支持された状態では、図に示すように、車両前方側が下方に位置するように傾斜した姿勢で配置されることになる。ステアリングコラム１２には、それの前方部に前方ブラケット３８が設けられるとともに、その前方ブラケット３８より車両後方側にブレークアウェイブラケット（以下、「Ｂ.Ａ.ＢＫＴ」と略す場合がある）４０が設けられており、それら前方ブラケット２４とＢ.Ａ.ＢＫＴ４０との各々が、ステアリングサポート２２に取り付けられることで、ステアリングコラム１２は、２箇所において支持される。支持されたステアリングコラム１２は、後方に位置する部分がインパネ４２から車両後方側に突出する状態とされ、その突出する後端部に、ステアリングホイール１０が取り付けられている。ステアリングコラム１２のインパネ４２から突出する部分は、コラムカバー４４によって覆われ、また、下部は、インパネロアカバー４６によってカバーされる。
【００３９】
図２に、ステアリングコラム１２の側面断面図を示す。ステアリングコラム１２は、大きくは、ステアリングホイール１０を保持するとともに軸線方向に伸縮可能とされたコラムセクション５０と、電動式パワーステアリング機能を実現する主体となるＥＰＳセクション５２とに区分することができ、それら２つのセクション５０，５２が一体化されたものとなっている。以下、それら各セクションについて、順に説明する。
【００４０】
コラムセクション５０は、ステアリングホイール１０を車両後方側の端部において保持するメインシャフト５４と、そのメインシャフト５４を挿通させた状態で回転可能に保持するハウジングとしてのコラムチューブ５６とを含んで構成されている。メインシャフト５４は、車両後方側つまり上方側に位置させられるアッパシャフト５８と、車両前方側つまり下方側に位置させられるロアシャフト６０とを含んで構成されている。アッパシャフト５８はパイプ状に、ロアシャフト６０はロッド状に形成され、アッパシャフト５８の前方部にロアシャフト６０の後方部が挿入されている。アッパシャフト５８とロアシャフト６０とはスプライン嵌合されており、アッパシャフト５８とロアシャフト６０とは、回転軸線方向に相対移動可能かつ相対回転不能な状態で接続されている。つまり、メインシャフト５４は、回転軸線方向に伸縮可能な構造とされている。なお、ロアシャフト６０は、それの後方側のシャフト本体部６２と、そのシャフト本体部６２の前方側のそのシャフト本体部６２の外径より大きな外径の円形フランジ部６４とから構成されており、その円形フランジ部６４において、後に説明するＥＰＳセクション５２に連結されている。なお、ステアリングコラム１２では、ロアシャフト６０のシャフト本体部６２とアッパシャフト５８とによって、メインシャフト５４のシャフト本体部が構成されている。
【００４１】
コラムチューブ５６は、車両後方側（上方）に位置させられるアッパチューブ６６と、車両前方側（下方）に位置させられるロアチューブ６８とを含んで構成されている。アッパアチューブ６６およびロアチューブ６８は、ともに筒状のものであり、第１筒部材としてのアッパチューブ６６の前方部に第２筒部材としてのロアチューブ６８の後方部が嵌入されている。ロアチューブ６８は、段付形状とされており、それの後方の部分においてアッパチューブ６６の内径より小さな外径の小径部７０と、前方の部分においてアッパチューブ６６の内径より大きな外形の大径部７２と、小径部７０と大径部７２とをつなぐ段差部７４とを有している。ロアチューブ６８の小径部７０とアッパチューブ６６との間には、図示を省略するライナが設けられており、このライナを介することによって、ロアチューブ６８がアッパチューブ６６にがたつきなく嵌入されるとともに、アッパチューブ６６とロアチューブ６８との回転軸線方向の相対移動を容易ならしめている。つまり、コラムチューブ５６は、回転軸線方向に伸縮可能な構造とされている。
【００４２】
また、アッパチューブ６６の後端部には、ラジアルベアリング７６が配設され、ロアチューブ６８の大径部７２には、後述するＥＰＳセクション５２の一部を介してラジアルベアリング７８が配設されている。それらベアリング７６，７８によって、メインシャフト５４は回転可能に保持されている。このような構造とされていることで、コラムセクション５０は、メインシャフト５４の回転を担保しつつ、伸縮可能とされているのである。
【００４３】
図３に、ＥＰＳセクション５２の側面断面図を示す。ＥＰＳセクション５２は、ステアリングホイール１０に加えられた操舵力を転舵装置に対して出力するための出力シャフト１８と、駆動源としての電磁モータ８０を有してそのモータ８０によって出力シャフト１８の回転出力を助勢する転舵助勢装置８２（以下、単に「助勢装置８２」という場合がある）と、出力シャフト１８を回転可能に保持するとともに助勢装置８２を収容するＥＰＳハウジング８４とを含んで構成されている。出力シャフト１８は、出力側シャフト８６，入力側シャフト８８，トーションバー９０の３つが一体化されたものとして構成されている。出力側シャフト８６は、ＥＰＳハウジング８４の車両前方側から延出しており、その延出する部分において、ユニバーサルジョイント２０を介して、Ｉ／Ｍシャフト１６に接続され、転舵装置１４へ回転を出力する。
【００４４】
出力側シャフト８６は、中空構造とされており、その出力側シャフト８６の車両後方側の部分に入力側シャフト８８が挿入している。出力側シャフト８６の内周面と入力側シャフト８８の外周面との間には、軸受９２が介在させられており、出力側シャフト８６と入力側シャフト８８とは相対回転可能とされている。入力側シャフト８８は、車両前方側の端面に開口して回転軸線方向に延びる有底穴を有している。トーションバー９０の一端部は、その有底穴の底部にピン９４によって固定されており、また、トーションバー９０のもう一方の端部は、出力側シャフト８６を回転軸線方向に貫通する貫通穴の前方側の端部にピン９６によって固定されている。このような構成により、出力シャフト１８は、トーションバー９０の捩りを許容し、その分だけ自身も捩じられるものとされているのである。また、出力側シャフト８６は、その外周において２つのラジアルベアリング９８，１００を介してＥＰＳハウジング８４に回転可能に保持され、入力側シャフト８８は、その外周においてニードルベアリング１０２を介してＥＰＳハウジング８４に回転可能に保持されている。
【００４５】
助勢装置８２は、上記電磁モータ８０と、その電磁モータ８０のモータ軸に連結されたウォーム１０４と、そのウォーム１０４に噛合させられるウォームホイール１０６とを含んで構成されている。そのウォームホイール１０６は、出力シャフト１８の出力側シャフト８６に固定されており、出力側シャフト８６に対して相対回転不能とされている。このような構造により、電磁モータ８０によってウォーム１０４に回転力が付与され、ウォームホイール１０６に回転力が付与される。つまり、助勢装置８２は、電磁モータ８０によって出力シャフト１８の回転出力が助勢されて、車輪の転舵を助勢するための助勢力を発生させる構造とされている。
【００４６】
また、ＥＰＳセクション５２は、操舵力を検出するための相対変位量センサ１０８を備えている。その相対変位量センサ１０８は、トーションバー９０の車両前方部が固定される出力側シャフト８６と、トーションバー９０の車両後方部が固定される入力側シャフト８８との間に設けられており、それら出力側シャフト８６と入力側シャフト８８との相対回転変位量を検出するものである。そして、その相対回転変位量に基づいて操舵力（操舵トルク）を推定することが可能であり、その操舵力の大きさに応じた助勢力を発生させるように電磁モータ８０の作動が制御される。
【００４７】
また、出力シャフト１８は、メインシャフト５４の回転軸線と自身の軸線とが平行であり、かつ、それら回転軸線が所定量ズレた状態で配設されており、メインシャフト５４の車両前方側の端部に連結されている。詳しく言えば、まず、メインシャフト５４を構成するロアシャフト６０は、それの円形フランジ部６４の前方側の端面に、図３のＡ−Ａ’断面図である図４に示すように、円形フランジ部６４の径方向に延びる溝１１４が形成されている。一方、入力側シャフト８８には、それの後方側の端部に、円環状の円環プレート１１６が固定的に嵌合されている。その円環プレート１１６の後方側の端面とロアシャフト６０の円形フランジ部６４の前方側の端面とは、小さな間隔をあけて向かい合っている。そして、円環プレート１１６には、ピン１１８が車両後方側に突出する状態で固定されている。そのピン１１８の突出する部分には、ニードルベアリング１２０を介して、円筒形状のローラ１２２が設けられている。そのローラ１２２の外径は、溝１１４の幅より僅かに小さくされている。そのローラ１２２が溝１１４に係合することで、入力側シャフト８８、つまり、出力シャフト１８が、メインシャフト５４を構成するロアシャフト６０に連結されている。
【００４８】
つまり、ステアリングコラム１２においては、ピン１１８，ニードルベアリング１２０，ローラ１２２とによって、円環プレート１１６から入力側シャフト８８の回転軸線の延びる方向に突出する突出部が構成されており、その突出部と出力シャフト１８と円環プレート１１６とによって、第１シャフトとしての転舵装置側シャフトが構成されているのである。その転舵装置側シャフトのシャフト本体部は、入力側シャフト８８と出力側シャフト８６とによって構成されている。ちなみに、操作部材側シャフトとしてのメインシャフト５４は、第２シャフトとして機能している。
【００４９】
運転者によってステアリングホイール１０が回転操作されると、メインシャフト５４が自身の回転軸線回りに回転する。その際、ロアシャフト６０の円形フランジ部６４に形成された溝１１４に係合するローラ１２２は、溝１１４の有する１対の側壁面１２６によってそのロアシャフト６０の周方向への変位が規制されるとともに、その溝１１４によってそのシャフト６０の径方向への移動が許容される。つまり、１対の側壁面１２６が１対の案内面として機能し、溝１１４が案内通路として機能するのである。ロアシャフト６０の回転に伴って、ローラ１２２が溝１１４内を移動させられる際に、そのロアシャフト６０の回転力が、ローラ１２２，ピン１１８，円環プレート１１６等を介して、入力側シャフト８８に伝達されて、その入力側シャフト８８が自身の回転軸線回りに回転するのである。つまり、ステアリングコラム１２は、ロアシャフト６０の回転軸線回りの回転を、自身の回転軸線がロアシャフト６０の回転軸線からずれて配設された入力側シャフト８８に伝達する回転伝達機構を備えるものとされてる。なお、その回転伝達機構は、溝１１４，ローラ１２２，ピン１１８，ニードルベアリング１２０等を含んで構成されている。上述のような構造によって、ステアリングコラム１２は、ステアリングホイール１０に入力された操舵力を、Ｉ／Ｍシャフト１６等を介して転舵装置１８に伝達するのである。つまり、ステアリングコラム１２とＩ／Ｍシャフト１６とを含んで、ステアリングホイール１０の操舵力を転舵装置１８に伝達する操舵力伝達機構が構成されている。
【００５０】
ステアリングコラム１２は、ＥＰＳセクション５２の前方端部と、コラムセクション５０のアッパチューブ６６とにおいて、車体の一部に取り付けられている。ＥＰＳセクション５２のＥＰＳハウジング８４には、先に説明した前方ブラケット３８が固定的に設けられており、この前方ブラケット３８には、軸挿通穴１３０が設けられている。ステアリングサポート３６には、軸穴１３２が穿設された軸受部材１３４が固定されており、前方ブラケット３８の軸挿通穴１３０と軸受部材１３４の軸穴１３２とに、支持軸１３６が挿通されることで、ステアリングコラム１２は、その支持軸１３６を中心に揺動可能に支持される。
【００５１】
一方、コラムセクション５０は、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０に保持され、そのＢ.Ａ.ＢＫＴ４０がステアリングサポート３６に取り付けられている。詳しく説明すれば、図５に示すように、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０は、アッパチューブ６６に固定された被保持部材１４０を保持する保持部材１４２と、その保持部材１４２に固定されてステアリングサポート３６に取り付けられる取付プレート１４４とを有しており、その取付プレート１４４に設けられたスロット１４６を利用してステアリングサポート３６に締結されている。被保持部材１４０，保持部材１４２には、それぞれ長穴１４８，１５０が穿設され、それらにはロッド１５２が貫通しており、図では省略するが、そのロッド１５２を利用して保持部材１４２が被保持部材１４０を挟持するようにされている。この挟持力によって、アッパチューブ６６の変位が禁止される構造とされている。操作レバー１５４を操作することによって、その挟持力を弱めることが可能とされており、挟持力が弱められた状態では、ロッド１５２の長穴１４８に沿った移動が許容されることで、アッパチューブ６６のロアチューブ６８に対する軸線方向の移動が、アッパシャフト５８のロアシャフト６０に対する軸線方向の移動とともに許容され、コラムセクション５０の伸縮が許容される。また、ロッド１５２の長穴１５０に沿った移動が許容されることで、前方ブラケット３８に挿通された支持軸１３６を中心としたステアリングコラム１２の揺動が許容されることになる。つまり、ステアリングコラム１２は、そのような構造のチルト・テレスコピック機構１５６を備えているのである。
【００５２】
車両の衝突に起因して運転者がステアリングホイール１０に二次衝突した場合には、Ｂ.Ａ.ＢＫＴ４０がステアリングサポート３６から離脱するとともに、コラムセクション５０が収縮させられる。ステアリングコラム１２には、二次衝突の衝撃を吸収する衝撃吸収機構１５７が設けられており、ステアリングコラム５６の収縮に伴ってＥＡプレート１５８が変形させられることによって、二次衝突の衝撃が効果的に吸収される。
【００５３】
先に述べた転舵助勢装置８２は、図１に示すステアリング電子制御ユニット１８０（以下、「ＥＣＵ１８０」という場合がある）によって、助勢力の制御が行われる。ＥＣＵ１８０は、転舵助勢装置８２のモータ８０の駆動回路であるインバータ１８２が接続されており、そのインバータ１８２を制御することでモータ８０の制御を行うものとされている。なお、そのインバータ１８２は、図示を省略する電源に接続されており、モータ８０には、電源から電力（電流）が供給される。そして、供給電流は、インバータ１８２がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）によるパルスオン時間とパルスオフ時間との比（デューティ比）を変更することによって行われる。
【００５４】
また、ＥＣＵ１８０は、先に述べた操舵トルクを推定するための相対変位量センサ［θ］１０８や、操作部材の操舵量としてのステアリングホイール２０の中立位置を基準とした操作角を検出する操作角センサ［δ］１８４等の各種センサが接続されている。ＥＣＵ１８０は、それらのセンサからの信号に基づいて、転舵助勢装置８２の作動の制御を行うものとされている。また、ＥＣＵ１８０のコンピュータが備えるＲＯＭには、転舵助勢装置８２の制御に関するプログラム，各種のデータ等が記憶されている。
【００５５】
＜回転伝達機構の機能＞
ステアリングコラム１２においては、互いの軸線が平行にズレた状態で配設された第１シャフトとしての出力シャフト１８と第２シャフトとしてのメインシャフト５４とが、詳しく言えば、出力シャフト１８の入力側シャフト８８とメインシャフト５４のロアシャフト６０とが、上記回転伝達機構によって連結されている。そのことから、ロアシャフト６０の回転位相と入力側シャフト８８の回転位相とがズレて、それら２本のシャフト６０，８８の回転位相の差である回転位相差が変化するものとされている。以下に、具体的に図を用いて説明する。
【００５６】
図６に、ロアシャフト６０の円形フランジ部６４とその円形フランジ部６４に連結される入力側シャフト８８とその円形フランジ部６４に形成された溝１１４に係合するローラ１２２との断面図（図３のＡ−Ａ’断面図に相当する）を示す。図６（ａ）は、ステアリングホイール１０が車輪の転舵中立位置に対応する位置、つまり、中立操作位置にあるときの状態を、図６（ｂ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から左旋回方向に９０゜回転操作された位置にあるときの状態を、図６（ｃ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右旋回方向に９０゜回転操作された位置にあるときの状態を、図６（ｄ）は、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に１８０゜回転操作された位置にあるときの状態を、それぞれ示している。
【００５７】
図から解るように、ステアリングホイール１０が中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に９０゜回転操作された場合には、ロアシャフト６０は自身の回転軸線を中心に９０°回転するが、入力側シャフト８８は自身の回転軸線を中心に９０°までは回転せずに、入力側シャフト８８の回転角は９０°未満となる。そして、ステアリングホイール１０が、さらに回転操作されて、中立操作位置から右、若しくは左旋回方向に１８０゜回転操作された場合に、ロアシャフト６０および入力側シャフト８８は共に１８０°回転する。ロアシャフト６０の回転角αと入力側シャフト８８の回転角βとの関係は、図７に示すように、ステアリングホイール１０が中立操作位置から１８０°未満回転操作される場合には、入力側シャフト８８の回転角βはロアシャフト６０の回転角αより小さく、ステアリングホイール１０が中立操作位置から１８０°回転操作されると、入力側シャフト８８の回転角βがロアシャフト６０の回転角αと同じとなる。つまり、ロアシャフト６０の回転位相が、ロアシャフト６０の回転位相と入力側シャフト８８の回転位相とが一致する特定回転位相となる場合、具体的にいえば、ロアシャフト６０の回転角αが０°若しくは１８０°となる場合には、各回転角α，βがともに同じとなり、回転位相差は０となる。一方、ロアシャフト６０の回転角αが０°から１８０°に変化する間に、回転位相差は徐々に増加し、ある回転角からは逆に、徐々に減少し、０となるのである。この場合の２本のシャフト６０，８８のギヤ比（ｄβ／ｄα）、つまり、ロアシャフト６０の回転速度（ｄα／ｄｔ）に対する入力側シャフト８８の回転速度（ｄβ／ｄｔ）の比（ｄβ／ｄα）は、図８に示すように、ロアシャフト６０の回転角αに応じて変化する。
【００５８】
図から解るように、ロアシャフト６０の回転角αが０°の場合には、ギヤ比（ｄβ／ｄα）は最も小さく、ロアシャフト６０の回転角αが大きくなるにつれてギヤ比（ｄβ／ｄα）は大きくなる。つまり、ステアリングコラム１２においては、ステアリングホイール１０の操作角が小さい場合においては、穏やかで安定感のあるハンドリングが実現され、ステアリングホイール１０の操作角が大きくなるにつれて、レスポンスの良いハンドリングが実現されるのである。なお、本システムにおいては、ステアリングホイール１０の操作範囲が、図示を省略する操作範囲制限機構によって、中立操作位置から左右約１８０゜に制限されている。
【００５９】
ちなみに、図８の縦軸に示されているｅは、ローラ１２２が溝１１４に係合する位置の入力側シャフト８８の回転軸線からのオフセット量Ｌ（図４）に対する入力側シャフト８８の回転軸線とロアシャフト６０の回転軸線とのズレ量ｄ（図４）の比率であり、ステアリングホイール１０の操作フィーリングを左右するものとなっている。
【００６０】
＜ステアリングシステムの制御＞
ＥＣＵ１８０における転舵助勢制御は、前述した転舵助勢装置８２に関する制御であり、詳しくは、それが有するモータ８０の制御である。この制御では、まず、相対変位量センサ１０８によって検出されるトーションバー９０の上端部と下端部との相対回転変位量θに基づいて、ステアリングホイール１０に加えられた操舵力としての操舵トルクＴSが推定される。次いで、その推定された操舵トルクＴSに応じた助勢力である目標アシストトルクＴA*を発生させるように、モータ８０への目標となる供給電流i*＝Ｋi・ＴA*（Ｋi：ゲイン）が決定される。そして、その目標供給電流ｉ*に基づいて、目標となるデューティ比が決定され、そのデューティ比に基づいた指令がインバータ１８２に送信される。インバータ１８２は、その適切なデューティ比の下、インバータ１８２の備えるスイッチング素子の開閉が制御されて、目標アシストトルクＴA*を発生させるようにモータ８０を作動させる。以下に、目標アシストトルクＴA*の決定方法について、詳しく説明する。
【００６１】
i）標準制御
目標アシストトルクＴA*は、基本的には、図９に実線で示すように、操舵トルクＴSの増加に応じて増加するように規定された標準アシストトルクＴB(ＴS)となるように、決定される。その標準アシストトルクＴB(ＴS)は、図からも分かるように、それの変化勾配が操舵トルクＴSの増加に対して漸増するように規定されており、運転者が操舵が重いと感じないような操舵フィーリングが得られるようになっている。なお、目標アシストトルクＴA*は、モータ８０の出力の上限値を考慮して、制限トルクＴAlimit以下に制限されるようになっている。
【００６２】
ii）助勢力抑制制御の意義
本ステアリングシステムは、先に述べたように、ステアリングホイール１０の操作角に応じてステアリングギヤ比ｄβ／ｄαが変化する構造の操舵力伝達機構を備えている。そのため、ステアリングホイール１０の操作範囲が、中立操作位置から左右に約１８０゜とされているため、一般的な車両に比較して、操作範囲が小さく、ステアリングギヤ比が比較的大きい構成、簡単に言えば、ステアリングホイール１０の操作角に対する転舵装置の転舵量が大きい構成となっている。つまり、小さな操舵で大きく転舵させる必要があるため、本ステアリングシステムにおいては、比較的大きなアシストトルクが必要となる。また、その操舵力伝達機構においては、操作角が大きくなるほど、ステアリングギヤ比も大きくなるため、そのような場合には、より大きなアシストトルクが必要となり、本システムでは、アシストトルクが制限トルクＴAlimitに比較的容易に達し得る。
【００６３】
目標アシストトルクが、制限されると、運転者の操舵フィーリングは急変することになる。そこで、その操舵フィーリングの急変を防止すべく、本ステアリングシステムでは、標準アシストトルクＴB(ＴS)に従ったアシストトルクを発生させる標準制御に代えて、アシストトルクを抑制する制御である助勢力抑制制御を実行可能に構成される。
【００６４】
iii）助勢力抑制制御
本システムでは、操舵トルクＴSが増加する過程において開始条件を充足した場合に、標準制御から助勢力抑制制御に切り換えられる。その開始条件は、操作角センサ１８４により検出された操作角δと、そのセンサ１８４の検出結果から得られるステアリングホイール１０の操舵速度ωとをパラメータとして、設定されている。具体的には、まず、操舵速度ωが閾速度以上であることが、１つ目の条件である。ただし、その閾速度は、図１０に示すように、操舵トルクＴSが大きい場合に、それが小さい場合に比較して小さな値に設定されている。ちなみに、閾速度は、操舵トルクに代えて、目標アシストトルクや、その供給電流，供給電力等に応じて変更されるように構成することもできる。
【００６５】
そして、操舵速度ωが閾速度ωB(ＴS)以下である場合には、２つ目の条件として、操作角δが閾操作角以上であるか否かが判断される。つまり、操舵速度ωが閾速度ωB(ＴS)以下であっても、操作角δが閾操作角δB(ω)以上である場合には、標準制御から助勢力抑制制御に切り換えられるのである。その閾操作角は、図１１に示すように、操舵速度ωに応じて設定されており、操舵速度ωが大きい場合に、それが小さい場合に比較して小さな値に設定されている。
【００６６】
操舵トルクＴSの増加過程において上記の開始条件を充足した場合に実行される助勢力抑制制御においては、目標アシストトルクＴA*は、操舵トルクＴSに応じて規定された抑制アシストトルクＴR(ＴS)となるように決定される。その抑制アシストトルクＴR(ＴS)は、図９に一点鎖線で示すように（２つの例を記載している）、上記開始条件を充足した時点における操舵トルクである条件充足時操舵トルクＴS0に対応する標準アシストトルクＴB(ＴS0)から、操舵トルクの増加に応じて増加するとともに、同じ操舵トルクＴSに対する標準アシストトルクＴB(ＴS)より小さくなるように規定されている。具体的に言えば、抑制アシストトルクＴR(ＴS)は、それの変化勾配が、操舵トルクＴSの増加に対して一定（変化勾配：ｋ）となるように規定されている。なお、本システムでは、条件充足時操舵トルクＴS0に依らず、抑制アシストトルクＴR(ＴS)の変化勾配は、同じ勾配とされる。つまり、助勢力抑制制御では、目標アシストトルクＴA*は、次式に従って決定されるようになっている。
ＴA*＝ＴB(ＴS0)＋ｋ・（ＴS−ＴS0）
【００６７】
助勢力抑制制御は、終了条件を充足するまで、継続して実行される。そして、操舵トルクＴSが、上記条件充足時操舵トルクＴS0以下となることが、終了条件として設定されている。つまり、本システムでは、助勢力抑制制御の実行中に操舵トルクＴSが減少する過程になると、アシストトルクは、増加過程において辿った線分上を戻っていくように変化し、操舵トルクが条件充足時操舵トルクＴS0に戻った後は、標準アシストトルクＴB(ＴS)で規定される線分上を辿るように変化する、つまり、標準制御に戻されることになる。なお、助勢力抑制制御においても、目標アシストトルクＴA*は、制限トルクＴAlimit以下に制限されるようになっている。
【００６８】
＜制御プログラム＞
上述した転舵助勢装置８２の制御は、図１２にフローチャートを示す転舵助勢制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされている間、短い時間間隔をおいて、ＥＣＵ１８０により繰り返し実行されることによって行われる。以下に、その制御のフローを、図に示すフローチャートを参照しつつ、簡単に説明する。
【００６９】
転舵助勢制御プログラムにより処理では、標準制御と助勢力抑制制御とのうちいずれの制御を実行しているかを示す実行制御フラグＦＬが採用されており、そのフラグＦＬのフラグ値は、標準制御が実行されている場合に、０に、助勢力抑制制御が実行されている場合に、１にされるようになっている。この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）およびＳ２において、相対変位量センサ１０８により検出された出力側シャフト８６と入力側シャフト８８との相対回転変位量θに基づいて、操舵トルクＴSが推定される。次いで、Ｓ３において、実行している制御を切り換えるための処理、つまり、先に述べた開始条件あるいは終了条件を充足するか否かを判定する処理が、図１３にフローチャートを示す実行制御切換処理サブルーチンが実行されることにより行われる。
【００７０】
その実行制御切換処理では、まず、Ｓ２１において、実行制御フラグＦＬのフラグ値が確認される。実行制御フラグＦＬのフラグ値が０である場合には、現時点では標準制御が実行されているため、助勢力抑制制御に切り換えるか否かの判定が、Ｓ２２以下において行われる。逆に、実行制御フラグＦＬのフラグ値が１である場合には、現時点では助勢力抑制制御が実行されているため、標準制御に切り換えるか否かの判定が、Ｓ２９において行われる。
【００７１】
実行制御フラグＦＬのフラグ値が０である場合には、まず、Ｓ２２において、ステアリングホイール１０の操舵力が増加する過程にあるか否かが確認され、増加過程にある場合のみ、先に述べた開始条件を充足するか否かの判定が行われる。具体的には、Ｓ２３，２４において、操作角センサ１８４によりステアリングホイール１０の操作角δが取得されれるとともに、その操作角δに基づいてステアリングホイール１０の操舵速度ωが演算される。次いで、Ｓ２５において、その操舵速度ωが、図１０に示した閾速度ωB(ＴS)以上か否かが判定され、Ｓ２６において、操作角δが、図１１に示した閾操作角δB(ω)以上か否かが判定される。いずれの条件も充足しない場合には、助勢力を抑制する必要がないため、実行制御フラグＦＬのフラグ値は変更されず、０のままとされる。
【００７２】
また、いずれかの条件を充足した場合、詳しく言えば、操舵速度ωが閾速度ωB(ＴS)以上である場合、あるいは、操舵速度ωが閾速度ωB(ＴS)以下であっても操作角δがその操舵速度ωに対する閾操作角δB(ω)以上となった場合には、標準制御から助勢力抑制制御に切り換えられる。具体的には、Ｓ２７において、転舵助勢制御プログラムのＳ２において推定された操舵トルクＴSが、条件充足時操舵トルクＴS0として認定されるとともに、Ｓ２８において、実行制御フラグＦＬのフラグ値が１に変更される。
【００７３】
一方、Ｓ２１において、実行制御フラグＦＬのフラグ値が１である場合には、Ｓ２９において、先に述べた終了条件を充足するか否かの判定、具体的に言えば、転舵助勢制御プログラムのＳ２において推定された操舵トルクＴSが、条件充足時操舵トルクＴS0以下か否かが判定される。操舵トルクＴSが、条件充足時操舵トルクＴS0より大きければ、実行制御フラグＦＬのフラグ値は変更されず、１のままとされ、条件充足時操舵トルクＴS0以下であれば、Ｓ３０において、フラグ値が０に変更される。
【００７４】
上記の実行制御切換処理が終了した後、転舵助勢制御プログラムのＳ４において、実行制御フラグＦＬのフラグ値が、再び確認される。実行制御フラグＦＬのフラグ値が０である場合には、Ｓ５以下の標準制御が実行され、フラグ値が１である場合には、Ｓ６以下の助勢力抑制制御が実行される。詳しく言えば、標準制御が実行される場合には、図９に実線で示した標準アシストトルクＴB(ＴS)のマップデータに基づいて、目標アシストトルクＴA*が決定される。また、助勢力抑制制御が実行される場合には、目標アシストトルクＴA*が、式ＴA*＝ＴB(ＴS0)＋ｋ・（ＴS−ＴS0）に従って、決定される。
【００７５】
上記のように、目標アシストトルクＴA*が決定された後には、Ｓ７において、その目標アシストトルクＴA*が、制限トルクＴAlimitより大きいか否かが判定され、その制限トルクＴAlimitより大きい場合には、目標アシストトルクＴA*が、制限トルクＴAlimitとされる。次いで、Ｓ９において、その決定された目標アシストトルクＴA*に基づき、目標となる供給電流ｉ*が決定される。そして、Ｓ１０において、その決定された目標供給電流ｉ*に基づいて、モータ８０の制御を行うためのデューティ比が決定され、そのデューティ比に基づいた指令がインバータ１８２に送信される。このような処理により、転舵助勢装置８２のモータ８０の作動が制御されることで、転舵助勢装置３０は、必要とされる助勢力を発生させることになる。
【００７６】
＜制御装置の機能構成＞
本ステアリングシステムの制御装置であるＥＣＵ１８０は、上述した転舵助勢制御プログラムの実行により、上述したような種々の処理を実行する。この種々の処理の実行によって、ＥＣＵ１８０は、図１４に示すような機能部を有していると考えることができる。ＥＣＵ１８０は、前述した標準アシストトルクＴB(ＴS)となる助勢力を転舵助勢装置８２に発生させる標準制御を実行する標準制御部２００と、抑制アシストトルクＴR(ＴS)となる助勢力を発生させる助勢力抑制制御を実行する助勢力抑制制御部２０２とを有している。その標準制御部２００は、転舵助勢制御プログラムのＳ５，Ｓ９，Ｓ１０の処理を実行する部分が相当し、助勢力抑制制御部２０２は、プログラムのＳ６，Ｓ９，Ｓ１０の処理を実行する部分が相当する。また、ＥＣＵ１８０は、実行制御切換処理サブルーチンを実行して、前述した開始条件を充足する場合に標準制御から助勢力抑制制御に切り換えるとともに、終了条件を充足する場合に助勢力抑制制御から標準制御に切り換える機能部として、実行制御切換部２０４を有している。さらに、ＥＣＵ１８０は、それら標準制御および助勢力抑制制御との両者において、転舵助勢制御プログラムのＳ７，８の処理を実行して、転舵助勢装置８２に発生させるべき助勢力が設定力である制限トルクＴAlimitを超える場合に、転舵助勢装置８２に発生させる助勢力を設定力に制限する助勢力制限部２０６を有している。
【００７７】
＜本ステアリングシステムの効果＞
以上説明したように、本システムでは、上記の助勢力抑制制御によって、標準制御から助勢力抑制制御に切り換わる際と、助勢力抑制制御から標準制御に切り換わる際との両者において、アシストトルクが急変することはなく、運転者の操舵フィーリングの変化も比較的小さくされるため、制御の切り換わりに起因して運転者が受ける違和感を抑えることが可能である。また、助勢力抑制制御によって、目標アシストトルクが制限トルクに容易に達し難くされて、制限トルクに達することにより操舵フィーリングが急変する事態となることが、極力回避されるようになっている。
【００７８】
さらに、助勢力抑制制御の開始条件は、操舵速度に基づいて設定されていることにより、モータ８０の負担が大きくなることが予測されるような場合に、効果的に助勢力を抑制して、モータ８０の負担を軽減することが可能である。ちなみに、標準制御における標準アシストトルクは、車両の乗員が多い場合を考慮して、比較的高めに設定されているため、乗員が少ない場合には、操舵トルクが小さくても操舵速度が速くなる。そして、モータ８０がその操舵速度に追従できないような場合には、運転者の操舵フィーリングが急変することになるが、助勢力抑制制御の開始条件が、操舵速度に基づいて設定されていることによって、その乗員が少ない場合の操舵に起因して操舵フィーリングが急変する事態となることが、極力回避されるようになっている。
【００７９】
さらにまた、開始条件が操舵量に基づいて設定されていることにより、ステアリングホイール１０が操作範囲制限機構によって制限されることが予測される場合に、助勢力を抑制することで、そのステアリングホイール１０が操作範囲制限機構によって制限される際の衝撃を効果的に緩和することが可能である。
【００８０】
なお、本ステアリングシステムは、先に述べたように、ステアリングホイール１０の操作角に応じてステアリングギヤ比が変化する構造の操舵力伝達機構を備えていることから、ステアリングホイール１０のロックトゥロックが３６０°となっている。そのことにより、一般的な車両に比較して、同じ操舵量でも転舵量が大きいため、大きな助勢力が必要となる場合が多い。大きな助勢力を発生させる状況下になりやすい本ステアリングシステムにおいては、上述した助勢力抑制制御が、特に有効である。
【００８１】
＜変形例＞
上記の実施例では、助勢力抑制制御において転舵助勢装置８２に発生させるべき助勢力である抑制アシストトルクＴR(ＴS)は、それの変化勾配が、条件充足時操舵トルクＴS0に依らず同じ勾配とされていたが、その条件充足時操舵トルクＴS0に応じて、勾配が変更されるように構成することも可能である。例えば、第１の変形例のステアリングシステムは、図１５（ａ）に示すように、抑制アシストトルクＴR(ＴS)が、条件充足時操舵トルクＴS0に対応する標準アシストトルクと原点Ｏとを通る直線で規定されている。つまり、その第１変形例のシステムでは、条件充足時操舵トルクＴS0が大きくなるほど、傾きが大きくなるため、条件充足時操舵トルクＴS0が大きくなるほど、車輪の転舵を重視することとなる。また、例えば、第２の変形例のステアリングシステムは、図１５（ｂ）に示すように、抑制アシストトルクＴR(ＴS)が、条件充足時操舵トルクＴS0に対応する標準アシストトルクと、標準アシストトルクＴB(ＴS)が規定されている操舵力より大きな操舵力において設定された固定点Ａとを通る直線で規定されている。つまり、その第２変形例のシステムでは、条件充足時操舵トルクＴS0が大きくなるほど、傾きが小さくなるため、条件充足時操舵トルクＴS0が大きくなるほど、助勢力の抑制を重視することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】請求可能発明の実施例である車両用ステアリングシステムを示す模式図である。
【図２】図１の車両用ステアリングシステムの備えるステアリングコラムを示す断面図である。
【図３】ステアリングコラムの備えるＥＰＳセクションを示す断面図である。
【図４】図３に示すＡＡ’線における断面図である。
【図５】ステアリングコラムの備えるコラムセクションを保持するブレークアウェイブラケットを示す斜視図である。
【図６】ステアリングホイールが回転操作される際の図３に示すＡＡ’線における断面図である。
【図７】操作部材側シャフトの回転角と転舵装置側シャフトの回転角との関係を示すグラフである。
【図８】操作部材側シャフトの回転角に応じて変化する操作部材側シャフトと転舵装置側シャフトとのギヤ比を示すグラフである。
【図９】操舵トルクと図３に示す転舵助勢装置に発生させるべきアシストトルクとの関係を示す図である。
【図１０】助勢力抑制制御を開始するための条件のパラメータである操舵速度の操舵トルクに対する大きさを示す図である。
【図１１】助勢力抑制制御を開始するための条件のパラメータである操舵量の操舵速度に対する大きさを示す図である。
【図１２】図１に示すステアリング電子制御ユニットによって実行される転舵助勢制御プログラムを表すフローチャートである。
【図１３】図１２の転舵助勢制御プログラムの一部分である実行制御切換処理サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】図１に示すステアリング電子制御ユニットの機能に関するブロック図である。
【図１５】変形例のステアリングシステムにおける操舵トルクと転舵助勢装置に発生させるべきアシストトルクとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材）    １２：ステアリングコラム（操舵力伝達機構）    １４：転舵装置    １６：インタミディエイトシャフト（操舵力伝達機構）    １８：出力シャフト（第１シャフト）    ５０：コラムセクション    ５２：ＥＰＳセクション    ５４：メインシャフト（第２シャフト）    ８０：電磁モータ（駆動源）    ８２：転舵助勢装置    ８６：出力側シャフト    ８８：入力側シャフト
９０：トーションバー    １０８：相対変位量センサ［θ］    １１４：溝（案内通路）
１１６：円環プレート    １１８：ピン    １２０：ニードルベアリング    １２２：ローラ    １２６：１対の側壁面    １８０：ステアリング電子制御ユニット（ＥＣＵ）    １８２：インバータ    １８４：操作角センサ［δ］    ２００：標準制御部    ２０２：助勢力抑制制御部    ２０４：実行制御切換部    ２０６：助勢力制限部
【００８４】
α：ロアシャフトの回転角    β：入力側シャフトの回転角    ｄβ／ｄα：ギヤ比    Ｌ：係合位置のオフセット量    ｄ：２本のシャフトのズレ量    ｅ：比率    δ：操作角（操舵量）    θ：相対回転変位量    ＴS：操舵トルク（操舵力）    ＴA*：目標アシストトルク    ｉ*：目標供給電流    ＴB(ＴS)：標準アシストトルク    ＴAlimit：制限トルク    ω：操舵速度    ωB(ＴS)：閾速度    δB(ω)：閾操作角    ＴR(ＴS)：抑制アシストトルク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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