(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車速センサからの車速信号に基づいて目標舵角比を決定し、実際の舵角比を検出する舵角比センサからの実舵角比を目標舵角比に一致させるように舵角比用電動機の駆動を制御する舵角比制御手段を備えた可変舵角比機構と、操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて目標トルク信号を発生し、この目標トルク信号に基づいてステアリング系に補助操舵力を作用させる電動機の駆動を制御する制御手段を備えた電動パワーステアリング装置と、からなる車両のステアリング装置において、
前記制御手段は、ハンドル操作してから設定時間経過しても前記可変舵角比機構の実舵角比が目標舵角比に一致しない場合に異常を表すタイマ信号を出力する計時手段と、前記計時手段から供給される異常を表す前記タイマ信号に基づいて、前記可変舵角比機構の異常時に操舵トルク信号により求まる操舵補助力を変更する操舵力変更手段とを備えたことを特徴とする車両のステアリング装置。
【請求項２】
前記操舵力変更手段は、前記電動機をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を一定の周期で変化させる周期変更手段を備え、操舵補助力を変更することを特徴とする請求項１記載の車両のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車速に応じて舵角比（操向輪の角度／ハンドルの操舵角）を可変できる可変舵角比機構と、操舵トルクに応じてステアリング系に補助操舵力を作用し、ドライバの手動操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置と、を備えた車両のステアリング装置に係り、特に可変舵角比機構に異常が発生した場合に補助操舵力を変化させてドライバに通知する車両のステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動車のステアリング装置は、特開昭６２−４６７７２号公報に開示されているように、ハンドルの舵角に対する車輪舵角を変化させる伝達比可変手段と、自動車の運転状態を検出する運転状態検出手段と、この運転状態検出手段からの信号に応じて伝達比可変手段を制御するコントローラとを備えたもので、操舵アシスト力を発生するパワーステアリング機構を設けるとともに、ハンドルの操舵速度に応じてハンドル操舵に対する手応え力を変化させる手応え装置が設けられている。
【０００３】
なお、特開昭６２−４６７７２号公報に開示された自動車のステアリング装置のパワーステアリング機構は、油圧のパワーステアリング機構で構成されている。
【０００４】
特開昭６２−４６７７２号公報に開示された自動車のステアリング装置は、ハンドルを操舵して車輪を転舵させると、ハンドル操舵に伴ってパワーステアリング機構が作動され、操舵力がアシストされながら車輪が転舵されるとともに、運転状態検出手段の信号を受けたコントローラにより、伝達比可変手段が作動制御され、ハンドル舵角に対する車輪舵角の伝達比が可変制御される。
【０００５】
特開昭６２−４６７７２号公報に開示された自動車のステアリング装置は、ハンドルの操舵速度に応じて手応え装置によるハンドル操舵に対する手応え力が可変制御され、手応え力の可変制御をハンドルの操舵速度が速くなるほど手応え力が大きくなるようにすると、ハンドルを素速く操舵しても操舵速度は実質的に低く抑えられて油圧式パワーステアリング機構への圧油流量が十分に確保され、圧油流量不足に起因する車輪の転舵遅れが有効に回避されるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６２−４６７７２号公報に開示された自動車のステアリング装置は、手応え装置を備え、圧油流量不足に起因する車輪の転舵遅れが有効に回避されるが、伝達比可変手段に異常が発生し、実際の伝達比（実舵角比）が目標伝達比（目標舵角比）に一致しない場合には、ハンドル操舵に対応して車輪舵角が大き過ぎたり、または小さ過ぎたりして操舵フィーリングが低下する課題がある。
【０００７】
また、伝達比可変手段に異常が発生した場合に、ドライバは伝達比（舵角比）のずれを車両挙動の変化から認識することになるが、初心者にとって車両挙動の変化を正確に認識することが難しく、伝達比（舵角比）のずれが感知しずらい場合が多い。
【０００８】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的は可変舵角比機構の異常を補助操舵力の変化としてドライバに伝えることができる車両のステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る車両のステアリング装置は、制御手段が、ハンドル操作してから設定時間経過しても可変舵角比機構の実舵角比が目標舵角比に一致しない場合に異常を表すタイマ信号を出力する計時手段と、計時手段から供給される異常を表すタイマ信号に基づいて、可変舵角比機構の異常時に操舵トルク信号により求まる操舵補助力を変更する操舵力変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る車両のステアリング装置は、制御手段に、可変舵角比機構の異常時には、操舵トルク信号により求まる操舵補助力を変更する操舵力変更手段を備えたので、可変舵角比機構の実舵角比が目標舵角比に一致しない場合には、可変舵角比機構の異常と判断し、目標舵角比と実舵角比の偏差に基づいて操舵補助力を変更してドライバに操舵反力の変化として感知させることができる。
【００１１】
また、この発明に係る操舵力変更手段は、電動機をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を一定の周期で変化させる周期変更手段を備え、操舵補助力を変更することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る操舵力変更手段は、電動機をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を一定の周期で変化させる周期変更手段を備えたので、可変舵角比機構の異常を振動する操舵反力の変化としてドライバに感知させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明はハンドルの操舵角（α）と車輪の転舵角（β）の比である舵角比（Ｃ＝β／α）を可変する可変舵角比機構と、ステアリング系に操舵補助力を作用させてドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置とを備え、可変舵角比機構の異常時に電動パワーステアリング装置の補助操舵力を変更し、可変舵角比機構の異常を操舵反力の変化でドライバに伝達し、適切な操舵を実行させるものである。
【００１４】
図１はこの発明に係る車両のステアリング装置の実施の形態基本構成図である。
図１において、車両のステアリング装置１は、可変舵角比機構２と、電動パワーステアリング装置３とから構成する。
車両のステアリング装置１は、ハンドル４、ステアリングシャフト５、自在継ぎ手６、可変操舵比機構２の入力軸７および出力軸（ピニオン）８、出力軸８のピニオンと係合するラック軸９、操向車輪１０を備える。
【００１５】
また、車両のステアリング装置１は、可変操舵比機構２のセンサ系を構成し、車両の車速Ｙを検出する車速センサ１１、実舵角比ＣJを検出する舵角比センサ１２を備える。
さらに、車両のステアリング装置１は、電動パワーステアリング装置３のセンサ系を構成する操舵トルクセンサ１３を備える。
なお、車速センサ１１は、電動パワーステアリング装置３のセンサ系も構成する。
【００１６】
車両のステアリング装置１は、可変操舵比機構２の制御系である舵角比制御手段１４と、電動パワーステアリング装置３の制御系である制御手段１５を備える。
また、車両のステアリング装置１は、可変操舵比機構２の駆動系である舵角比用電動機Ｍ２と、電動パワーステアリング装置３の駆動系である電動機Ｍ１を備える。
【００１７】
ドライバがハンドル４を操作すると、ハンドル舵角に応じた回転角（ねじれ）がステアリングシャフト５および自在継ぎ手６を介して可変操舵比機構２の入力軸７に伝達される。
【００１８】
入力軸７の外周には、入力軸７の中心（Ａ）を偏心させながら中心（Ｏ）で回転する可動ハウジング（図示せず）を備え、この可動ハウジングは舵角比用電動機Ｍ２に接続されたウォームギア（図示せず）により回転される。
ウォームギアにより回転された可動ハウジングの変位量を舵角比センサ１２で検出し、この変位量に対応した電気信号を可変舵角比機構２の実舵角比信号ＣJとして舵角比制御手段１４に供給する。
また、車速センサ１１が検出した車速に対応した電気信号を車速信号Ｖとして舵角比制御手段１４に供給する。
【００１９】
舵角比制御手段１４は、車速センサ１１から供給される車速信号Ｖに対応した目標舵角比信号（ＣS）を発生し、この目標舵角比信号（ＣS）と実舵角比信号ＣJとの偏差（ＣS−ＣJ）に基づいて電動機電圧ＶM2を制御し、舵角比用電動機Ｍ２をＰＷＭ駆動してウォームギアを介して可動ハウジングを回転し、実舵角比信号ＣJと目標舵角比信号（ＣS）が等しくなるよう制御する。
【００２０】
目標舵角比信号（ＣS）とは、ハンドル４の操舵角（α）に対する操向輪１０の転舵角（β）の目標とする比を規定するものであり、例えば仮に目標舵角比信号（ＣS）が０.５に設定された状態で、操舵角（α）を６０度に設定すると転舵角（β）は３０度に設定されるような目標の値である。
【００２１】
また、実舵角比信号（ＣJ）とは、目標舵角比信号（ＣS）が車速信号Ｖで設定されると、可変操舵比機構２で実際に具現化される値であり、ハンドル４の実際の操舵角（α）に対する出力軸８のピニオンの回転運動をラック軸９の直線運動に変換して操向輪１０を転舵した場合の実際の転舵角（β）の比である。
【００２２】
可変操舵比機構２の原理を図２に基づいて説明する。
図２はこの発明に係る可変操舵比機構の動作原理説明図である。
図２において、Ａ点は入力軸７の回転中心であり、既に説明したように車速信号Ｖに対応した目標舵角比信号（ＣS）に基づいて舵角比用電動機Ｍ２を駆動することにより、可動ハウジングを回転させてＸ1方向またはＸ2方向に移動させることができる。
【００２３】
Ｂ点は出力軸８の回転中心であってＣ点はＢ点から一定距離だけ偏心した位置にあり、Ｃ点とＢ点の関係を石臼に例えるとＣ点が作用点、Ｂ点が石臼の中心となる。
また、Ａ点の回転はＣ点に伝わるので、Ｂ点からＡ点の距離をａ、Ｂ点からＣ点の距離をｂとすると、操舵角αとピニオンの回転角γの関係は数１で表される。
なお、転舵角β＝Ｋ＊γ（Ｋ：定数）で表わされる。
【００２４】
【数１】
ｂ＊ｓｉｎγ＝（ｂ＊ｃｏｓγ−ａ）＊ｔａｎα
【００２５】
なお、図２はハンドル４を時計回り方向（右操舵）の場合について示したものであるが、反時計回り方向（左操舵）の場合にも同様な関係にある。
なお、可変舵角比機構２の具体的構成については、特開平７−２５７４０６号公報により公知であるので、詳細な説明は割愛する。
【００２６】
図３はこの発明に係る可変操舵比機構の操舵角α−ピニオンの回転角γ特性図である。
図３において、操舵角αに対するピニオンの回転角γは、例えば車速Ｖが低車速領域ではＢ点からＡ点の距離ａ＝ａO（＝０）で、ピニオンの回転角γと操舵角αの比は１である。
【００２７】
また、車速が中車速領域ではＢ点からＡ点の距離ａ＝ａ1で、ピニオンの回転角γと操舵角αの比（転舵角比）は１より小さい値となる。
【００２８】
さらに、車速が高車速領域ではＢ点からＡ点の距離ａ＝ａ2で、ピニオンの回転角γと操舵角αの比（転舵角比）は１より更に小さい値となる。
【００２９】
このように、可変操舵比機構２は操舵角αに対するピニオンの回転角γ（結果として転舵角β）を車速が低車速から高車速になるにつれて小さく設定するので、低車速では速い操舵特性が得られ、高車速では安定した操舵特性が得られる。
【００３０】
可変操舵比機構２は、車速をパラメータとした操舵角αに対するピニオンの回転角γを１対１の関係に設定するが、場合によってはドライバがハンドル４を操舵する際の操舵力が増加する場合がある。
ドライバの操舵力を軽減するため、電動パワーステアリング装置３が必要とされる。
【００３１】
図１に戻り、電動パワーステアリング装置３は、操舵トルクセンサ１３でハンドル４の操舵トルクを検出し、電気信号に変換した操舵トルク信号Ｔを制御手段１５に供給する。
また、車速センサ１１で車両の車速を検出し、電気信号に変換した車速信号Ｖを制御手段１５に供給する。
【００３２】
制御手段１５は、車速信号Ｖをパラメータとして操舵トルク信号Ｔに基づいて目標トルク信号（ＩT）を発生し、目標トルク信号（ＩT）に対応した電動機電圧ＶM1で電動機Ｍ１をＰＷＭ駆動する。
【００３３】
電動機Ｍ１の電動機トルクでラック軸に補助操舵力を作用することにより、ドライバの操舵力を軽減する。
【００３４】
可変操舵比機構２に何等かの原因で異常が生じた場合には、目標舵角比信号（ＣS）と実舵角比信号ＣJとの偏差Δ（＝ＣS−ＣJ）が０値にならないため、この偏差Δを電動パワーステアリング装置３の制御手段１５に取り込み、制御手段１５で電動機Ｍ１を駆動する電動機電圧ＶM1（ＰＷＭ）のデューティ比を変更し、操舵補助力を変更することによってドライバに可変操舵比機構２の異常を操舵反力の変化で伝える。
【００３５】
図４はこの発明に係る車両のステアリング装置の実施の形態要部ブロック構成図である。
図４において、車両のステアリング装置１は、可変舵角比機構２と、電動パワーステアリング装置３とからなる。
【００３６】
まず、可変舵角比機構２について説明する。
可変舵角比機構２は、車速センサ１１、舵角比センサ１２、舵角比制御手段１４、舵角比用電動機Ｍ２を備える。
車速センサ１１は、車両のスピードメータ等で構成し、車速を電気信号に変換し、車速信号Ｖとして舵角比制御手段１４に供給する。
【００３７】
舵角比センサ１２は、変位センサ等で構成し、舵角比用電動機Ｍ２で可変舵角比機構２のウォームギアの回転に伴って回転する可変ハウジングの変位量ＴMを検出し、この変位量を電気信号に変換し、実舵角比信号ＣJとして舵角比制御手段１４の偏差演算手段２２に供給する。
【００３８】
舵角比制御手段１４は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、メモリ、アナログ回路等で構成し、目標舵角比設定手段２１、偏差演算手段２２、舵角比駆動制御手段２３、舵角比用電動機駆動手段２４を備える。
【００３９】
目標舵角比設定手段２１は、ＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて決定した図１４に示す車速信号Ｖ−目標舵角比ＣSデータを記憶しておき、車速センサ１１から車速信号Ｖが供給されると対応する目標舵角比ＣSデータを読み出し、目標舵角比信号ＣSを偏差演算手段２２に供給する。
【００４０】
なお、目標舵角比信号ＣSは、図１に示すハンドル４の操舵角αに対する操向車輪１０の目標転舵角βSの比（βS／α）を表し、図１４に示すように、車速信号Ｖが大きくなるに従って減少するように設定する。
また、実舵角比信号ＣJは、目標舵角比信号ＣSによって可変舵角比機構２が駆動され、ハンドル４の操舵角αに対する操向車輪１０の実転舵角βJの比（βJ／α）を表す。
【００４１】
偏差演算手段２２は、減算機能を備え、目標舵角比設定手段２１から供給される目標舵角比信号ＣSと舵角比センサ１２から供給される実舵角比信号ＣJとの偏差ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）を演算し、偏差信号ΔＣを舵角比駆動制御手段２３および電動パワーステアリング装置３の制御手段１５（計時手段２８および操舵力変更手段２９）に供給する。
【００４２】
舵角比駆動制御手段２３は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）コントローラ、ＰＷＭ信号，オン信号，オフ信号の混成信号を発生する制御信号発生手段等で構成し、偏差演算手段２２から供給される偏差信号ΔＣに基づいて駆動制御信号Ｖ02を舵角比用電動機駆動手段２４に供給する。
【００４３】
舵角比用電動機駆動手段２４は、比較的小電力の容量を有する４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）等で構成し、舵角比駆動制御手段２３から供給される駆動制御信号Ｖ02に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）の電動機電圧ＶM2を発生して舵角比用電動機Ｍ２をＰＷＭ駆動し、舵角比用電動機Ｍ２を正回転または逆回転させる。
【００４４】
なお、舵角比制御手段１４は、舵角比センサ１２から実舵角比信号ＣJを偏差演算手段２２に供給することにより、負帰還（ＮＦＢ：Negative Feedback）制御を形成する。
【００４５】
この負帰還（ＮＦＢ：Negative Feedback）制御により、可変舵角比機構２は、短い時間で目標舵角比信号ＣSと実舵角比信号ＣJとの偏差ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）は０となり、実舵角比信号ＣJは目標舵角比信号ＣSに一致（ＣJ＝ＣS）する。
例えば、舵角比が０.５に設定されている場合、図１に示すハンドル４を３０度回転（操舵角３０°）させると操向輪１０も追従して３０度（転舵角３０°）回転することになる。
【００４６】
次に、電動パワーステアリング装置３について説明する。
電動パワーステアリング装置３は、車速センサ１１、操舵トルクセンサ１３、制御手段１５、電動機Ｍ１を備える。
操舵トルクセンサ１３は、差動トランス等を用いた変位センサ等で構成し、図１に示すハンドル４に加えられる操舵トルクを電気信号に変換し、操舵トルク信号Ｔを制御手段１５に供給する。
また、車速センサ１１は、車速信号Ｖを制御手段１５に供給する。
【００４７】
電動機トルク検出手段４５は、電動機Ｍ１に流れる電動機電流ＩMから対応する電動機トルク信号ＩMTを発生し、電動機トルク信号ＩMTを制御手段１５に供給する。
【００４８】
制御手段１５は、マイクロプロセッサを基本にした各種演算手段、処理手段、メモリ、アナログ回路等で構成し、目標トルク信号設定手段２５、偏差演算手段４６、駆動制御手段２６、電動機駆動手段２７、計時手段２８、操舵力変更手段２９を備える。
【００４９】
目標トルク信号設定手段２５は、ＲＯＭ等のメモリで構成し、予め設計値や実験値に基づいて決定した図１３に示す車速信号Ｖをパラメータとした操舵トルク信号Ｔ−目標トルク信号ＩTデータを記憶しておき、操舵トルクセンサ１３から操舵トルク信号Ｔと車速センサ１１から車速信号Ｖが供給されると対応する目標トルク信号ＩTデータを読み出し、目標トルク信号ＩTを偏差演算手段４６に供給する。
【００５０】
偏差演算手段４６は、減算機能を備え、目標トルク信号設定手段２５から供給される目標トルク信号ＩTと電動機トルク検出手段４５から供給される電動機トルク信号ＩMTとの偏差ΔＩ（＝ＩT−ＩMT）を演算し、偏差信号ΔＩを駆動制御手段２６に供給する。
【００５１】
駆動制御手段２６は、ＰＩＤ（比例・積分・微分）コントローラ、ＰＷＭ信号，オン信号，オフ信号の混成信号を発生する電動機制御信号発生手段等で構成し、偏差演算手段４６から偏差信号ΔＩが供給されると、偏差信号ΔＩにＰＩＤ（比例・積分・微分）制御を施し、ＰＷＭ信号，オン信号，オフ信号の混成信号である電動機制御信号ＶO1を電動機駆動手段２７に供給する。
【００５２】
また、駆動制御手段２６は、電動機制御信号発生手段にＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生手段を備え、操舵力変更手段２９から供給されるデューティ比係数ＫDに基づいてＰＷＭ信号のデューティを変更し、変更したデューティのＰＷＭ信号を電動機制御信号ＶO1として電動機駆動手段２７に供給する。
【００５３】
図５はこの発明に係る駆動制御手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。
図５において、駆動制御手段２６は、ＰＩＤコントローラ３１、電動機制御信号発生手段３２を備える。
ＰＩＤコントローラ３１は、偏差演算手段４６から偏差信号ΔＩが供給されると、偏差信号ΔＩにＰＩＤ（比例・積分・微分）制御を施し、ＰＩＤ制御信号ＩHを電動機制御信号発生手段３２に提供する。
【００５４】
電動機制御信号発生手段３２は、オン・オフ信号発生手段３３、ＰＷＭ信号発生手段３４を備える。
オン・オフ信号発生手段３３は、ＰＩＤコントローラ３１から供給されるＰＩＤ制御信号ＩHに基づいてオン信号ＶON（例えば、Ｈレベル）、オフ信号ＶOF（例えば、Ｌレベル）を発生し、電動機制御信号ＶO1として電動機駆動手段２７に供給する。
【００５５】
ＰＷＭ信号発生手段３４は、デューティ比設定手段、乗算手段等を備える。
デューティ比設定手段は、ＰＩＤコントローラ３１から供給されるＰＩＤ制御信号ＩHに対応したデューティ比（ＤH）を決定し、決定したデューティ比（ＤH）を乗算手段に供給する。
乗算手段は、操舵力変更手段２９から供給されるデューティ比係数ＫDとデューティ比（ＤH）を乗算（ＫD＊ＤH）したデューティ比（ＤHO）を決定し、デューティ比（ＤHO）のＰＷＭ信号ＶPWMを電動機制御信号ＶO1として電動機駆動手段２７に供給する。
【００５６】
電動機駆動手段２７は、大電力の容量を有する４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）またはＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）等で構成し、駆動制御手段２６から供給される駆動制御信号Ｖ01に基づいてＰＷＭ（パルス幅変調）の電動機電圧ＶM1を発生して電動機Ｍ１をＰＷＭ駆動し、電動機Ｍ１を正回転または逆回転させる。
【００５７】
計時手段２８は、タイマ手段で構成し、舵角比制御手段１４の偏差演算手段２２から供給される偏差信号ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）をトリガとして計時を開始し、偏差信号ΔＣが予め設定した設定時間ＴKを超えて継続する場合には、例えばＨレベルのタイマ信号ＴOを操舵力変更手段２９に供給する。
また、計時手段２８は、偏差信号ΔＣの継続時間が設定時間ＴK以下の場合には、Ｌレベルのタイマ信号ＴOを操舵力変更手段２９に供給する。
【００５８】
なお、設定時間ＴKは、可変舵角比機構２が正常な場合に図１に示すハンドル４を操作した後に、目標舵角比信号ＣSと実舵角比信号ＣJとの偏差ΔＣが０となるまでの時間よりわずか長めの時間に設定する。
【００５９】
偏差信号ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）は、可変舵角比機構２が正常な場合には設定時間ＴK経過後には常に０値となる。
一方、偏差信号ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）は、可変舵角比機構２に異常が発生した場合には実舵角比信号ＣJとの偏差ΔＣが０値とならず、プラス（ΔＣ＞０）またはマイナス（ΔＣ＜０）の有限値となり、この有限値の状態が設定時間ＴKを超えて継続する。
【００６０】
操舵力変更手段２９は、絶対値変換手段、信号発生手段、係数発生手段等を備え、計時手段２８から供給されるタイマ信号ＴO、および舵角比制御手段１４の偏差演算手段２２から供給される目標舵角比信号ＣSと実舵角比信号ＣJとの偏差ΔＣである偏差信号ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）の絶対値｜ΔＣ｜に基づいて、定数１のデューティ比係数ＫD（＝１）、一定の周期で変化するデューティ比係数ＫD（＝ＫD1）、定数１を超えるデューティ比係数ＫD（＝ＫD2）または定数１を下回るデューティ比係数ＫD（＝ＫD3）を駆動制御手段２６（ＰＷＭ信号発生手段３４の乗算手段）に供給する。
【００６１】
操舵力変更手段２９は、Ｈレベルのタイマ信号ＴOが供給された場合には有限値の偏差信号ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）を取り込み、偏差信号ΔＣの絶対値｜ΔＣ｜に対応したデューティ比係数ＫD1，ＫD2，ＫD3を駆動制御手段２６（ＰＷＭ信号発生手段３４の乗算手段）に供給する。
また、操舵力変更手段２９は、Ｌレベルタイマ信号ＴOが供給された場合には、定数１のデューティ比係数ＫDを駆動制御手段２６（ＰＷＭ信号発生手段３４の乗算手段）に供給する。
【００６２】
図６はこの発明に係る操舵力変更手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。
図６において、操舵力変更手段２９は、周期変更手段３５、係数発生手段３６を備える。
【００６３】
周期変更手段３５は、絶対値変換手段、電圧（Ｖ）−周波数（ｆ）変換手段を備え、プラス（＋）またはマイナス（−）の極性を有する偏差信号ΔＣ（＝ＣS−ＣJ）を絶対値｜ΔＣ｜に変換し、絶対値｜ΔＣ｜（電圧値）に対応した周波数ｆOの信号に変換して周波数信号ｆOを係数発生手段３６に提供する。
【００６４】
係数発生手段３６は、レベルシフト手段、係数出力手段を備え、周期変更手段３５から供給される周波数信号ｆOの基準を定数１とした一定振幅（例えば、波高値１）の一定の周期（ＴX＝１／ｆO）で変化（例えば、正弦波）するデューティ比係数ＫD1を出力する。
【００６５】
図７はこの発明に係る操舵力変更手段の特性図である。
（ａ）に偏差の絶対値｜ΔＣ｜−周波数ｆO特性図、（ｂ）図にデューティ比係数ＫD1の時間ｔ特性図を示す。
（ａ）図において、周波数ｆOは偏差の絶対値｜ΔＣ｜に比例した特性を示し、偏差ΔＣOでは周波数ｆOAの信号を発生する。
【００６６】
（ｂ）図において、一例としてデューティ比係数ＫD1は、定数１を中心に波高値１の正弦波信号を形成する。
【００６７】
図８は図６に示す操舵力変更手段のデューティ比係数ＫD1で変更されたＰＷＭ信号の波形図である。
図８において、ＰＷＭ信号発生手段３４のデューティ比設定手段で決定されるデューティ比（ＤH）に基づくＰＷＭ信号ＶPWMO（実線表示）は、デューティ比係数ＫD1でデューティ比が一定の周期で変更され、ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）となる。
【００６８】
ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）は、図７の（ｂ）図に示すデューティ比係数ＫD1のレベルがそれぞれ１.２，１.５，１.２，１，０.８，０.５の場合を表す。
ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）は一定の周期で変化するので、ドライバは、操舵力が周期的に変化し、操舵反力が振動的に変化することから可変舵角比機構２の異常を感知することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態ではデューティ比係数ＫD1を正弦波で構成したが、鋸歯状波（Saw-Tooth Wave）や三角波等の周期関数波形で構成してもよい。
また、周波数ｆOを偏差の絶対値｜ΔＣ｜に拘らず一定値としてもよい。
さらに、偏差の絶対値｜ΔＣ｜が増大するに伴い、デューティ比係数ＫD1の波高値を増大するようにしてもよい。
【００７０】
この発明に係る車両のステアリング装置１は、制御手段１５に、可変舵角比機構２の異常時には、操舵トルク信号Ｔにより求まる操舵補助力を変更する操舵力変更手段２９を備えたので、可変舵角比機構２の実舵角比が目標舵角比に一致しない場合には、可変舵角比機構２の異常と判断し、目標舵角比と実舵角比の偏差に基づいて操舵補助力を変更してドライバに操舵反力の変化として感知させることができる。
【００７１】
また、この発明に係る操舵力変更手段２９は、電動機Ｍ１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＰＷＭ信号ＶPWMのデューティ比を一定の周期で変化させる周期変更手段２９を備えたので、可変舵角比機構２の異常を振動する操舵反力の変化としてドライバに感知させることができる。
【００７２】
さらに、この発明に係る制御手段１５は、計時手段２８を備え、ハンドル４を操作してから設定時間ＴK経過しても実舵角比ＣJが目標舵角比ＣSに一致しない場合には、操舵補助力を変更するので、可変舵角比機構２の異常を確実に判定してから操舵補助力を変更することができる。
【００７３】
図９はこの発明に係る操舵力変更手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
図９において、操舵力変更手段３７は、比較手段３８、デューティ増加手段３９を備える。
比較手段３８は、絶対値変換手段、コンパレータ等を備え、計時手段２８から供給されるタイマ信号ＴOがＨレベルの時に、偏差信号ΔＣを絶対値｜ΔＣ｜に変換し、この絶対値｜ΔＣ｜と基準値ＣKを比較し、絶対値｜ΔＣ｜が基準値ＣKを超える（｜ΔＣ｜＞ＣK）場合、Ｈレベルの比較信号ＨO1をデューティ増加手段３９に供給する。
【００７４】
また、比較手段３８は、タイマ信号ＴOがＬレベルの時もしくは絶対値｜ΔＣ｜が基準値ＣK以下（｜ΔＣ｜≦ＣK）場合には、Ｌレベルの比較信号ＨO1をデューティ増加手段３９に供給する。
なお、基準値ＣKは０値（ＣK＝０）に設定してもよい。
【００７５】
デューティ増加手段３９は、デューティ比増加係数発生手段を備え、比較手段３８からＨレベルの比較信号ＨO1が供給される場合には、定数１を一定の値増加したデューティ比係数ＫD2（＞１）を出力する。
また、デューティ増加手段３９は、比較手段３８からＬレベルの比較信号ＨO1が供給される場合には、定数１のデューティ比係数ＫD2（＝１）を出力する。
【００７６】
図１０は図９に示す操舵力変更手段のデューティ比係数ＫD2特性図およびデューティ比係数ＫD2で変更されたＰＷＭ信号の波形図である。
（ａ）図に比較信号ＨO1−デューティ比係数ＫD2特性図、（ｂ）図にデューティ比係数ＫD2で変更されたＰＷＭ信号の波形図を示す。
【００７７】
（ａ）図において、デューティ比係数ＫD2は、比較信号ＨO1がＨレベルの場合には例えば１.５のデューティ比係数ＫD2を出力し、比較信号ＨO1がＬレベルの場合には１のデューティ比係数ＫD2を出力する。
【００７８】
（ｂ）図において、ＰＷＭ信号ＶPWMO（実線表示）は、デューティ比係数ＫD2でデューティ比が変更され、ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）となる。
偏差信号ΔＣの絶対値｜ΔＣ｜が基準値ＣKを超え、デューティ比係数ＫD2が１.５に変更された場合、ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）のデューティ比はＰＷＭ信号ＶPWMO（実線表示）の１.５倍となり、補助操舵力が大きくなる結果、ドライバは、ハンドルの操舵力が急に軽くなり、操舵反力が急に小さくなることから可変舵角比機構２の異常を認識することができる。
【００７９】
このように、この発明に係る操舵力変更手段３７は、電動機８をＰＷＭ駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を一定の値増加させるデューティ増加手段３９を備えので、可変舵角比機構２の異常を操舵反力を小さくしてドライバに感知させることができる。
【００８０】
図１１はこの発明に係る操舵力変更手段の別実施の形態要部ブロック構成図である。
図１１において、操舵力変更手段４０は、比較手段４１、デューティ減少手段４２を備える。
比較手段４１は、絶対値変換手段、コンパレータ等を備え、計時手段２８からのタイマ信号ＴOがＨレベルの時に、偏差信号ΔＣを絶対値｜ΔＣ｜に変換し、この絶対値｜ΔＣ｜と基準値ＣKを比較し、絶対値｜ΔＣ｜が基準値ＣKを超える（｜ΔＣ｜＞ＣK）場合、Ｈレベルの比較信号ＨO2をデューティ減少手段４２に供給する。
【００８１】
また、比較手段４１は、タイマ信号ＴOがＬレベルの時もしくは絶対値｜ΔＣ｜が基準値ＣK以下（｜ΔＣ｜≦ＣK）場合には、Ｌレベルの比較信号ＨO2をデューティ減少手段４２に供給する。
なお、基準値ＣKは０値（ＣK＝０）に設定してもよい。
【００８２】
デューティ減少手段４２は、デューティ比減少係数発生手段を備え、比較手段４１からＨレベルの比較信号ＨO2が供給される場合には、定数１を一定の値減少したデューティ比係数ＫD3（＜１）を出力する。
また、デューティ減少手段４２は、比較手段４１からＬレベルの比較信号ＨO2が供給される場合には、定数１のデューティ比係数ＫD3（＝１）を出力する。
【００８３】
図１２は図１１に示す操舵力変更手段のデューティ比係数ＫD3特性図およびデューティ比係数ＫD3で変更されたＰＷＭ信号の波形図である。
（ａ）図に比較信号ＨO2−デューティ比係数ＫD3特性図、（ｂ）図にデューティ比係数ＫD3で変更されたＰＷＭ信号の波形図を示す。
【００８４】
（ａ）図において、デューティ比係数ＫD3は、比較信号ＨO2がＨレベルの場合には例えば０.５のデューティ比係数ＫD3を出力し、比較信号ＨO2がＬレベルの場合には１のデューティ比係数ＫD3を出力する。
【００８５】
（ｂ）図において、ＰＷＭ信号ＶPWMO（実線表示）は、デューティ比係数ＫD3でデューティ比が変更され、ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）となる。
偏差信号ΔＣの絶対値｜ΔＣ｜が基準値ＣKを超え、デューティ比係数ＫD3が０.５に変更された場合、ＰＷＭ信号ＶPWM（破線表示）のデューティ比はＰＷＭ信号ＶPWMO（実線表示）の０.５倍となり、補助操舵力が小さくなる結果、ドライバは、操舵力が急に重くなり、操舵反力が急に大きくなることから可変舵角比機構２の異常を認識することができる。
【００８６】
このように、この発明に係る操舵力変更手段４０は、電動機８をＰＷＭ駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を一定の値減少させるデューティ減少手段４２を備えたので、可変舵角比機構２の異常を操舵反力を大きくしてドライバに感知させることができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る車両のステアリング装置は、制御手段に、可変舵角比機構の異常時には、操舵補助力を変更する操舵力変更手段を備え、可変舵角比機構の実舵角比が目標舵角比に一致しない場合には、可変舵角比機構の異常と判断し、操舵補助力を変更してドライバに操舵反力の変化として感知させることができるので、可変舵角比機構の異常を操舵反力の変化としてドライバに確実に伝えることができる。
【００８８】
また、この発明に係る操舵力変更手段は、電動機をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するＰＷＭ信号のデューティ比を一定の周期で変化するので、可変舵角比機構の異常を操舵反力の変化としてドライバに確実に伝えることができる。
【００８９】
よって、操舵反力の変化により、ドライバに可変舵角比機構の異常を正確に伝えることができる車両のステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る車両のステアリング装置の実施の形態基本構成図
【図２】この発明に係る可変操舵比機構の動作原理説明図
【図３】この発明に係る可変操舵比機構の操舵角α−ピニオンの回転角γ特性図
【図４】この発明に係る車両のステアリング装置の実施の形態要部ブロック構成図
【図５】この発明に係る駆動制御手段の一実施の形態要部ブロック構成図
【図６】この発明に係る操舵力変更手段の一実施の形態要部ブロック構成図
【図７】この発明に係る操舵力変更手段の特性図
【図８】図６に示す操舵力変更手段のデューティ比係数ＫD1で変更されたＰＷＭ信号の波形図
【図９】この発明に係る操舵力変更手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図１０】図９に示す操舵力変更手段のデューティ比係数ＫD2特性図およびデューティ比係数ＫD2で変更されたＰＷＭ信号の波形図
【図１１】この発明に係る操舵力変更手段の別実施の形態要部ブロック構成図
【図１２】図１１に示す操舵力変更手段のデューティ比係数ＫD3特性図およびデューティ比係数ＫD3で変更されたＰＷＭ信号の波形図
【図１３】操舵トルク信号Ｔ−目標トルク信号ＩTデータ特性図
【図１４】車速信号Ｖ−目標舵角比ＣSデータ特性図
【符号の説明】
１…車両のステアリング装置、２…可変舵角比機構、３…電動パワーステアリング装置、４…ハンドル、７…入力軸、８…出力軸（ピニオン）、９…ラック軸、１０…操向車輪、１１…車速センサ、１２…舵角比センサ、１３…操舵トルクセンサ、１４…舵角比制御手段、１５…制御手段、２１…目標舵角比設定手段、２２，４６…偏差演算手段、２３…舵角比駆動制御手段、２４…舵角比用電動機駆動手段、２５…目標トルク信号設定手段、２６…駆動制御手段、２７…電動機駆動手段、２８…計時手段、２９，３７，４０…操舵力変更手段、３１…ＰＩＤコントローラ、３２…電動機制御信号発生手段、３３…オン・オフ信号発生手段、３４…ＰＷＭ信号発生手段、３５…周期変更手段、３６…係数発生手段、３８，４１…比較手段、３９…デューティ増加手段、４２…デューティ減少手段、４５…電動機トルク信号検出手段。
【図１】
0003681557.tif 000002
【図２】
0003681557.tif 000003
【図３】
0003681557.tif 000004
【図４】
0003681557.tif 000005
【図５】
0003681557.tif 000006
【図６】
0003681557.tif 000007
【図７】
0003681557.tif 000008
【図８】
0003681557.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003681557.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003681557.tif 000013
【図１３】
0003681557.tif 000014
【図１４】
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