(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置からの指令信号に基づきアクチュエータが操舵力を発生させる自動操舵モードと、ドライバーが操舵力を発生させる通常操舵モードとの間で操舵モードを切り換え可能な車両のステアリング装置において、
その自動操舵時に、前記アクチュエータが発生する操舵力以外に付加される操舵力に対応する値を検知する手段と、
その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを判断する手段と、
その付加操舵力による操舵方向において検知される障害物と車両との衝突可能性の有無を判断する手段と、
その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が第１設定値以上である時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段と、
その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能性のない時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段とが設けられていることを特徴とする車両のステアリング装置。
【請求項２】
その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能性のある時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えると共にドライバーの操舵を抑制する手段が設けられている請求項１に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】
本発明は、車両を自動操舵することのできるステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、道路から送られる誘導信号や、道路や周囲の状況の検出信号等に基づき制御装置により指令信号を生成し、その指令信号に基づきアクチュエータが発生する操舵力により車両を自動操舵するステアリング装置の開発が進められている。
【０００３】
そのようなステアリング装置においては、緊急事態等に対処するため、自動操舵モードから、ドライバーが操舵力を発生させる通常操舵モードに切り換え可能であることが要望されている。
【０００４】
そこで、そのアクチュエータへの指令信号に対応する指令舵角と実際の舵角との偏差を求める手段を設け、その偏差が設定値以上である時はドライバーが自動操舵に逆らっていると判断し、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えることが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのアクチュエータの発生する操舵力に抗して舵角を実際に変化させる場合、ドライバーの大きな労力と時間とを要する。そのため、緊急事態に迅速に対処できないという問題がある。
【０００６】
また、その自動操舵時に上記アクチュエータが発生する操舵力以外に、走行路における凹凸や横風等の外乱に基づき、車両に外部から操舵力が付加される場合がある。従来の構成では、そのような車両に外部から付加される操舵力を、ドライバーによる操舵力である誤判定し、自動操舵モードから通常操舵モードに誤って切り換えられるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両のステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制御装置からの指令信号に基づきアクチュエータが操舵力を発生させる自動操舵モードと、ドライバーが操舵力を発生させる通常操舵モードとの間で操舵モードを切り換え可能な車両のステアリング装置に適用される。
【０００９】
本発明の特徴の一つは、その自動操舵時に、前記アクチュエータが発生する操舵力以外に付加される操舵力に対応する値を検知する手段と、その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを判断する手段と、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が設定値以上である時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段とが設けられている点にある。
この構成によれば、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加するだけで、実際の舵角を変化させることなく、通常操舵モードに切り換えることができる。これにより、緊急事態等において迅速に自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えることができる。
しかも、その自動操舵中に付加される操舵力が、ドライバーにより付加されたのか、走行路における凹凸や横風等の外乱に基づき車両に外部から付加されたのかを判断するので、その車両に外部から付加される操舵力により、自動操舵モードから通常操舵モードに誤って切り換えられるのを防止できる。
【００１０】
本発明のステアリング装置において、その付加操舵力による操舵方向において検知される障害物と車両との衝突可能性の有無を判断する手段と、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が第１設定値以上である時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段と、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能性のない時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段とが設けられているのが好ましい。
この構成によれば、自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値が第１設定値以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性があっても、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーによる操舵の必要性が大きくなった場合、例えば前方障害物を避けるためにドライバーが大きな操舵力を付加したような場合、たとえ付加操舵力による操舵方向において別の障害物との衝突可能性があっても、ドライバーによる操舵を行って前方障害物の回避等を行うことで、大きな事故等を防止できる。
また、その自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値が第１設定値未満であって第２設定値以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性がなければ、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加することで通常操舵モードに切り換える際に、安全を確保することができる。
【００１１】
本発明において、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能性のある時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えると共にドライバーの操舵を抑制する手段が設けられているのが好ましい。
そのドライバーの操舵力に対応する値が第１設定値未満であって第２設定値以上の場合、ドライバーによる操舵の緊急性は低い。よって、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性があれば、自動操舵モードから通常操舵モードへ切り換えると共にドライバーの操舵を抑制することで、ドライバーに障害物の存在を認識させることができる。
【００１２】
本発明において、ドライバーが発生させる操舵力は、ステアリングホイールからステアリングシャフトを介して車輪に伝達され、その付加操舵力に対応する値として、その付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクが求められ、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側と車輪側とは、そのトルクに応じて弾性的に相対回転可能とされ、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角に対応する値を時系列に求める手段と、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角に対応する値を時系列に求める手段とが設けられ、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角の変化が、車輪側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力はドライバーにより付加されたと判断し、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角の変化が、ステアリングホイール側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力は車両に外部から付加されたと判断するのが好ましい。
この構成によれば、自動操舵中においてアクチュエータが発生する操舵力以外に操舵力が付加された場合、その付加操舵力に対応する値を、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクに基づき求めることができる。そのトルクの変化がドライバーの付加した操舵力に基づく場合、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角の変化は、車輪側での回転角の変化に先行する。そのトルクの変化が車両に外部から付加される操舵力に基づく場合、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角の変化は、ステアリングホイール側での回転角の変化に先行する。これにより、その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを確実に判断することができる。
【００１３】
本発明において、前記アクチュエータは、そのステアリングシャフトと同心に同行回転するロータと、そのロータを囲むステータと、そのロータの回転角の検出器とを有するブラシレスモータとされ、そのロータの回転角の検出器により、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角に対応する値が時系列に求められ、操舵補助力発生用の油圧アクチュエータと、その油圧アクチュエータにポンプから供給される圧油の油圧を、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクに応じて制御する制御弁とが設けられ、その制御弁は前記ブラシレスモータよりも車輪側に配置され、その制御弁よりも車輪側におけるステアリングシャフトの回転角の第２検出器が設けられ、その第２検出器により、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角に対応する値が時系列に求められ、そのロータの回転角の検出器により求められるステアリングシャフトの回転角と、その第２検出器により求められるステアリングシャフトの回転角との差から、前記トルクが求められるのが好ましい。
この構成によれば、自動操舵モードにおいて操舵力を発生させるブラシレスモータのロータがステアリングシャフトと同心に同行回転するので、コンパクトな構造になる。また、そのロータの回転角の検出器により、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側での回転角の変化に対応する値を時系列に求めることができるので、専用の検出器が不要になる。また、そのロータの回転角の検出器と第２検出器の出力とから、付加操舵力に対応するトルクを求めるので、専用のトルクセンサが不要になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１に示すラックピニオン式ステアリング装置１は、ドライバーが発生させる操舵力をステアリングホイールＨからステアリングシャフトを介して車輪Ｗに伝達する。また、後述のブラシレスモータ５０が発生させる操舵力をステアリングシャフトを介して車輪Ｗに伝達する。
【００１６】
そのステアリングシャフトは、そのステアリングホイールＨに連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にトーションバー３を介し連結される出力シャフト４とを備えている。そのトーションバー３はピン５を介し入力シャフト２に連結され、また、セレーション６を介し出力シャフト４に連結されている。その出力シャフト４にピニオン７が形成され、このピニオン７に噛み合うラック８の各端に車輪Ｗが連結される。その入力シャフト２は、その外周に一体化されたスリーブ２ａとベアリング９とを介してモータハウジング１０ｃに支持され、また、ブッシュ１１を介して出力シャフト４に支持されている。その出力シャフト４は、ベアリング１２、１３を介してラックハウジング１０ｂに支持されている。そのラックハウジング１０ｂとモータハウジング１０ｃは、バルブハウジング１０ａを介して一体化されている。
【００１７】
その入力シャフト２は、操舵力に基づく操舵トルクにより回転する。その入力シャフト２の回転はトーションバー３、出力シャフト４を介してピニオン７に伝達される。そのピニオン７の回転によりラック８は軸方向に移動する。このラック８の移動により車輪が転舵される。この際、そのステアリングシャフトのステアリングホイール側の入力シャフト２と車輪Ｗ側の出力シャフト４とは、操舵トルクに応じてトーションバー３が弾性的に捩じれることで、弾性的に同軸中心に相対回転する。
【００１８】
なお、その入出力シャフト２、４とバルブハウジング１０ａとの間にオイルシール１４、１５が設けられている。また、そのラック８を支持するサポートヨーク１６が設けられ、このサポートヨーク１６はバネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。
【００１９】
操舵補助力を発生させる油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）１８が設けられている。その油圧シリンダ１８は、ラックハウジング１０ｂにより構成されるシリンダチューブと、ラック８に一体化されるピストン２０とを有し、そのピストン２０により仕切られる第１油室２１と第２油室２２とを有する。
【００２０】
各油室２１、２２は、操舵力に基づき作動するロータリー式油圧制御弁２３に接続され、この制御弁２３によりポンプ３７から油圧シリンダ１８に供給される圧油の油圧が制御されることで、操舵補助力が発生する。
【００２１】
すなわち、その制御弁２３は、筒状の第１バルブ部材２４と、この第１バルブ部材２４に同軸心に相対回転可能に挿入される第２バルブ部材２５とを備えている。その第１バルブ部材２４は、バルブハウジング１０ａに相対回転可能に挿入され、出力シャフト４にピン２６を介し同行回転可能に取り付けられる。その第２バルブ部材２５は入力シャフト２の外周に一体的に形成されることで、入力シャフト２と同行回転する。これにより、第１バルブ部材２４と第２バルブ部材２５とは、上記ステアリングシャフトにより伝達される操舵トルクに応じてトーションバー３がねじれることで、弾性的に相対回転する。その相対回転量に応じて油圧シリンダ１８にポンプ３７から供給される圧油の油圧が制御される。
【００２２】
すなわち、図２に示すように、その第１バルブ部材２４の内周と第２バルブ部材２５の外周とに軸方向に沿う複数の凹部が周方向等間隔に形成されている。その第１バルブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する右操舵用凹部２７と左操舵用凹部２８とで構成される。その第２バルブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔に位置する圧油供給用凹部２９と圧油排出用凹部３０とで構成される。各右操舵用凹部２７と各左操舵用凹部２８とは周方向に交互に配置され、各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とは周方向に交互に配置される。
【００２３】
各右操舵用凹部２７は、第１バルブ部材２４に形成された第１流路３１およびバルブハウジング１０ａに形成された第１ポート３２から、油圧シリンダ１８の第１油室２１に通じる。
【００２４】
各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部材２４に形成された第２流路３３およびバルブハウジング１０ａに形成された第２ポート３４から、油圧シリンダ１８の第２油室２２に通じる。
【００２５】
各圧油供給用凹部２９は、第１バルブ部材２４に形成された第３流路３５と、バルブハウジング１０ａに形成された入口ポート３６を介してポンプ３７に通じる。
【００２６】
各圧油排出用凹部３０は、第２バルブ部材２５に形成された第１排出路３８、入力シャフト２とトーションバー３の内外周間の通路４７、バルブハウジング１０ａに形成された排出ポート４０を介してタンク４１に通じる。
【００２７】
これにより、第１バルブ部材２４と第２バルブ部材２５の内外周間に形成された弁間油路４２を介して、その油圧シリンダ１８の各油室２１、２２とポンプ３７とが接続される。そのポンプ３７はモータ６４により駆動され、例えば、そのポンプ駆動用モータ６４の回転速度に応じた流量の圧油を吐出するベーンポンプやギヤポンプにより構成できる。その弁間油路４２において、第１バルブ部材側凹部と第２バルブ部材側凹部の間は、両バルブ部材２４、２５の相対回転により開度が変化する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされる。各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が操舵トルクに応じ変化することで、油圧シリンダ１８に作用する油圧が制御される。図３は、その油圧回路を示す。
【００２８】
図２は、操舵が行なわれていない直進操舵位置での両バルブ部材２４、２５の相対位置を示しており、この状態においては各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は一定である。
【００２９】
直進操舵位置から右方へ操舵すると、操舵トルクに応じたトーションバー３の捩じれによる両バルブ部材２４、２５の相対回転量に応じて、各右操舵用凹部２７と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開度および各左操舵用凹部２８と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｂの開度が大きくなり、各左操舵用凹部２８と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度および各右操舵用凹部２７と各圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｄの開度が小さくなる。これにより、ポンプ３７から第１油室２１へ操舵トルクに応じた圧油が供給され、第２油室２２からタンク４１へ油が還流され、車両の右方への操舵補助力がラック８に作用する。
【００３０】
直進操舵位置から左方へ操舵すると、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に変化するので、車両の左方への操舵補助力がラック８に作用する。
【００３１】
図１に示すように、操舵力発生用のアクチュエータとして３相ブラシレスモータ５０が設けられている。そのブラシレスモータ５０は、上記モータハウジング１０ｃの内部において、入力シャフト２にスリーブ２ａを介して同心に同行回転するように取り付けられるロータ５１と、そのロータ５１を囲むようにモータハウジング１０ｃに取り付けられるステータ５２と、そのロータ５１の回転角を検出する検出器とを有する。その検出器は、入力シャフト２にスリーブ２ａを介して一体化される回転子５３ａと、モータハウジング１０ｃに取り付けられる固定子５３ｂとを有する第１レゾルバ５３により構成される。上記制御弁２３は、このブラシレスモータ５０よりも車輪Ｗ側に配置される。
【００３２】
その制御弁２３よりも車輪Ｗ側において、ステアリングシャフトの回転角を検出する第２レゾルバ６５が設けられている。その第２レゾルバ６５は、上記出力シャフト４に一体化される回転子６５ａと、上記ラックハウジング１０ｂに取り付けられる固定子６５ｂとを有する。
【００３３】
そのブラシレスモータ５０のステータ５２のコイルと、第１レゾルバ５３の固定子５３ｂとは、制御装置６１に接続される。その制御装置６１に、モード切り換えスイッチ６２と、入力装置６３と、上記ポンプ駆動用モータ６４と、第２レゾルバ６５の固定子６５ｂと、車体に取り付けられる複数の障害物検知センサ６６、６７、６８、６９と、車速センサ７０とが接続される。
【００３４】
そのモード切り換えスイッチ６２の操作により、自動操舵モードと通常操舵モードとの間で車両の操舵モードを切り換えることが可能とされている。その自動操舵モードにおいては、制御装置６１からの指令信号に基づきブラシレスモータ５０が操舵力を発生させ、その通常操舵モードにおいてはドライバーが操舵力を発生させる。
【００３５】
その入力装置６３に、例えば、走行路やガードレールに設けられた発信器から発信される標識信号や、他車両に設けられた発信器から発信される衝突危険性を報知する警報信号や、道路の走行ラインの検知信号等の誘導信号が入力される。自動操舵モードにおいて誘導信号が入力装置６３から入力されると、制御装置６１は、その誘導信号に従って車両を操舵するのに必要な目標舵角と、第１レゾルバ５３から入力される実際の操舵角との偏差をなくすための指令信号として、ブラシレスモータ５０の駆動電流を出力する。そのブラシレスモータ５０が発生する操舵力は、通常操舵モードにおいてドライバーが発生させる操舵力と同様に、ステアリングシャフトを介して車輪Ｗに伝達される。
【００３６】
また、その制御装置６１は、その自動操舵時に、ブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外に付加される操舵力に対応する値として、その付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクを、その第１レゾルバ５３と第２レゾルバ６５の出力から求める。
【００３７】
すなわち、その入力シャフト２と出力シャフト４とは、操舵トルクに応じてトーションバー３が弾性的に捩じれることで、弾性的に同軸中心に相対回転する。よって、その第１レゾルバ５３により検出される入力シャフト２の回転角と、第２レゾルバ６５により検出される出力シャフト４の回転角との差は、そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクに対応する。
【００３８】
図４の（１）は、その第１レゾルバ５３の出力と入力シャフト２の回転角との関係を示す。制御装置６１は、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクが零で、操舵角が零である時の第１レゾルバ５３の出力Ｅａｏを、入力シャフト２の基準位置Ｐでの基準出力として記憶する。制御装置６１は、その第１レゾルバ５３の実際の出力と基準出力Ｅａｏとの差から、ロータ５１の回転角とステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角を時系列に求める。
【００３９】
図４の（２）は、その第２レゾルバ６５の出力と出力シャフト４の回転角との関係を示す。制御装置６１は、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクが零で、操舵角が零である時の第２レゾルバ６５の出力Ｅｂｏを、出力シャフト４の基準位置Ｐでの基準出力として記憶する。制御装置６１は、その第２レゾルバ６５の実際の出力と基準出力Ｅｂｏとの差から、ステアリングシャフトの車輪Ｗ側での回転角を時系列に求める。
【００４０】
各レゾルバ５３、６５の出力は正弦波形であるため、出力が同一であっても回転角が異なる場合がある。そこで、その第１レゾルバ５３の基準出力Ｅａｏと第２レゾルバ６５の基準出力Ｅｂｏとを異なるものとしている。これにより、両レゾルバ５３、６５の出力を互いに比較することで、回転角を正確に求めることができ、基準位置を求めるための専用の検出器が不要になるのでコストを低減できる。
【００４１】
なお、ステアリングシャフトの回転角が各レゾルバ５３、６５の出力の正弦波形の１周期を超える場合に対応するため、制御装置６１は、各レゾルバ５３、６５の出力の正弦波形の１周期毎にパルス信号を生成し、そのパルス毎に正弦波形の１周期分のステアリングシャフトの回転角を、各レゾルバ５３、６５の実際の出力と基準出力Ｅｂｏとの差から求める回転角に加算する。
【００４２】
制御装置６１は、その第１レゾルバ５３により求められるステアリングシャフトの回転角と、その第２レゾルバ６５により求められるステアリングシャフトの回転角との差から、ステアリングシャフトにより伝達される全トルクを求め、そのステアリングシャフトにより伝達される全トルクから、上記ブラシレスモータ５０が発生させる操舵力によるトルクを差し引くことで、上記付加操舵力に基づくトルクを求める。なお、そのブラシレスモータ５０が発生させる操舵力によるトルクは、そのブラシレスモータ５０の駆動電流値から求めることができる。
【００４３】
制御装置６１は、その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを判断する。すなわち、そのステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角の変化が、車輪Ｗ側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力はドライバーにより付加されたと判断する。一方、そのステアリングシャフトの車輪Ｗ側での回転角の変化が、ステアリングホイールＨ側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力は車両に外部から付加されたと判断する。本実施形態では、そのステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角速度と車輪Ｗ側での回転角速度とを比較し、回転角速度の大きい方において回転角の変化が先行していると判断する。
【００４４】
制御装置６１は、その付加操舵力による操舵方向において検知される障害物と車両との衝突可能性の有無を判断する。
本実施形態では、図５に示すように、上記障害物検知センサ６６、６７、６８、６９は、車両Ｖの左右側方と左右後側方における他車両やガードレール等の障害物を検知するもので、車両からレーザや超音波等のレーダ波を発射する発信器と、そのレーダ波の受信器と、その受信したレーダ波の増幅器とを有する。制御装置６１は、そのレーダ波の発信から受信までの時間差に基づき障害物までの距離を演算し、また、上記各レゾルバ５３、６５からの信号により上記付加操舵力の操舵方向を判断し、その操舵方向において予め定めた一定距離内に障害物が検知された場合は衝突可能性が有ると判断する。
【００４５】
制御装置６１は、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が第１設定値以上である時、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える。また、その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能性のない時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える。
【００４６】
図６のフローチャートは、その制御装置６１による操舵モードの切り換え制御手順を示す。
その制御装置６１は、まず、現時点が自動操舵モードか否かを判断する（ステップ１）。自動操舵モードであれば、ブラシレスモータ５０を駆動することで自動操舵を行う（ステップ２）。
その自動操舵時に、そのブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外の付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加された外乱なのかを判断する（ステップ３）。その付加操舵力が外乱である場合は自動操舵を継続する。
その付加操舵力がドライバーにより付加された場合、その付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１以上か否かを判断する（ステップ４）。
そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１未満である場合、第２設定値Ｔ２以上か否かを判断する（ステップ５）。第２設定値Ｔ２未満であれば自動操舵を継続する。
そのステアリングシャフトにより伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１未満であって第２設定値Ｔ２以上である場合、障害物との衝突可能性の有無を判断する（ステップ６）。障害物との衝突可能性がある場合は自動操舵を継続する。
ステップ４において付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１以上である場合、すなわち、ドライバーが大きな操舵力を自動操舵に抗して作用させている場合、ドライバーによる緊急操舵の意思が大きいと考えられるので、ブラシレスモータ５０の駆動電流を遮断することで自動操舵を解除する（ステップ７）。また、ステップ６において障害物との衝突可能性がない場合、ドライバーによる緊急操舵の意思は高くないが、自動操舵を解除しても危険性はないため、自動操舵を解除する。あるいは、ステップ１において自動操舵モードでない場合、自動操舵を解除する。その自動操舵の解除により通常操舵モードに切り換えられる。
その第１設定値Ｔ１は、ドライバーによる操舵の緊急性が高い時にドライバーが発生する操舵力に基づき設定することができる。その第２設定値Ｔ２は、ドライバーが操舵の意思を示す時にドライバーが発生する操舵力に基づき設定することができる。
【００４７】
また、その制御装置６１は、そのポンプ駆動用モータ６４の回転速度を、操舵補助の必要時に操舵補助速度にし、操舵補助を必要としない時に待機速度にする。
すなわち、上記操舵トルクが設定値以上であれば、その制御装置６１はポンプ駆動用モータ６４の回転速度を操舵補助速度とする指示信号を出力する。その操舵補助速度は、そのポンプ３７から送り出される圧油の流量が操舵補助に必要な流量になるように予め設定される速度である。その操舵補助速度は、車速センサ７０により検知される車速に応じて変化するものとされる。すなわち、低車速では操舵補助力を大きくして車両の旋回性能を向上し、高車速では操舵補助力を小さくして車両の走行安定性を向上できるように、その操舵補助速度は決定される。これにより、通常操舵モードおよび自動操舵モードの双方において、操舵補助力が発生する。
また、その操舵トルクの値が設定値未満であれば、制御装置６１はポンプ駆動用モータ６４の回転速度を待機速度とする指示信号を出力する。その待機速度は、上記操舵補助速度よりも小さな予め設定される速度であって、本実施形態では零とされるが、零よりも大きな値であってもよい。これにより、省エネルギー化を図ることができる。
【００４８】
上記構成によれば、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加するだけで、実際の舵角を変化させることなく、通常操舵モードに切り換えることができる。これにより、緊急事態等において迅速に自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えることができる。しかも、その自動操舵中に付加される操舵力が、ドライバーにより付加されたのか、車両に外部から付加されたのかを判断するので、外乱により自動操舵モードから通常操舵モードに誤って切り換えられるのを防止できる。
また、自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値Ｔが第１設定値Ｔ１以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両Ｖとの衝突可能性があっても、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーによる操舵の必要性が大きくなった場合、例えば前方障害物を避けるためにドライバーが大きな操舵力を付加したような場合、たとえ付加操舵力による操舵方向において別の障害物との衝突可能性があっても、ドライバーによる操舵を行って前方障害物の回避等を行うことで、大きな事故等を防止できる。また、その自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応する値Ｔが第１設定値Ｔ１未満であって第２設定値Ｔ２以上になると、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性がなければ、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーが操舵力を付加することで通常操舵モードに切り換える際に、安全を確保することができる。
その自動操舵中においてブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外の付加操舵力が、ステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角の変化と、車輪Ｗ側での回転角の変化の何れが先行するかに基づき、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付加されたのかを確実に判断できる。
その自動操舵モードにおいて操舵力を発生させるブラシレスモータ５０のロータ５１は、ステアリングシャフトと同心に同行回転するので、制御装置６１による制御に対する応答が迅速で、コンパクトでシンプルな構造になる。また、そのブラシレスモータ５０の第１レゾルバ５３により、そのステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角の変化に対応する値を時系列に求めることができるので、専用の検出器が不要になる。また、その第１レゾルバ５３と第２レゾルバ６５の出力から、付加操舵力に対応するトルクを求めるので、専用のトルクセンサが不要になる。これにより、構造をシンプルでコンパクトにして、製造コストを低減できる。また、各レゾルバ５３、６５は、固定子５３ｂ、６５ｂに対して回転子５３ａ、６５ａを回転させるだけで出力調節できるので、組み付けが容易である。
【００４９】
図７は本発明の第１変形例のフローチャートを示す。上記実施形態のフローチャートとの相違は、ドライバーの付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１未満であって第２設定値Ｔ２以上である場合、障害物との衝突可能性が有れば、自動操舵を解除して通常操舵モードへ切り換え（ステップ８）、しかる後に操舵を抑制し（ステップ９）、衝突可能性がなくなるまで操舵抑制を継続する点にある。この場合、その操舵抑制は、ブラシレスモータ５０により、ドライバーによる付加操舵力による操舵方向と反対方向の操舵力を付与したり、ポンプ駆動用モータ６４の回転数を低下させることで行える。他は上記実施形態と同様である。そのドライバーの操舵力に対応する値Ｔが第１設定値Ｔ１未満であって第２設定値Ｔ２以上の場合、ドライバーによる操舵の緊急性は低い。よって、その付加操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能性があれば、自動操舵モードから通常操舵モードへ切り換えると共にドライバーの操舵を抑制することで、ドライバーに障害物の存在を認識させることができる。
【００５０】
図８、図９は本発明の第２変形例を示す。上記実施形態との相違は、第２レゾルバ６５に代えて、トルクセンサ１０７をブラシレスモータ５０と制御弁２３との間に設けた点にある。
【００５１】
そのトルクセンサ１０７は、バルブハウジング１０ａにより保持される第１、第２検出コイル１３３、１３４と、制御弁２３の第１バルブ部材２４に同行回転可能に連結部材１４０を介して連結される磁性材製の第１検出リング１３６と、入力シャフト２に同行回転可能に連結される磁性材製の第２検出リング１３７とを有する。
その第１検出リング１３６の一端面と第２検出リング１３７の一端面とは互いに対向するように配置され、各検出リング１３６、１３７の対向端面に、それぞれ歯１３６ａ、１３７ａが周方向に沿って複数設けられている。
その第２検出リング１３７の他端側は一端側よりも外径の小さな小径部１３７ｂとされている。
その第１検出コイル１３３は第１検出リング１３６と第２検出リング１３７の対向間を覆うように配置され、第２検出コイル１３４は第２検出リング１３７を覆うように配置され、各検出コイル１３３、１３４は、バルブハウジング１０ａに取り付けられる基板に形成される信号処理回路１４１に接続される。その信号処理回路１４１において、第１検出コイル１３３は抵抗１４５を介して発振器１４６に接続され、第２検出コイル１３４は抵抗１４７を介して発振器１４６に接続され、各検出コイル１３３、１３４は差動増幅回路１４８に接続される。
これにより、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクによりトーションバー３が捩れ、両検出リング１３６、１３７が弾性的に相対回転すると、各検出リング１３６、１３７の歯１３６ａ、１３７ａの対向面積が変化する。その面積変化により、その歯１３６ａ、１３７ａの対向間における第１検出コイル１３３の発生磁束に対する磁気抵抗が変化することから、その変化に応じ第１検出コイル１３３の出力が変化し、その出力に対応した伝達トルクが検出される。そのトルク検出信号は制御装置６１に入力される。
また、第２検出コイル１３４は第２検出リング１３７の小径部１３７ｂに対向する。その小径部１３７ｂの外径は、操舵抵抗の作用していない状態で、第２検出コイル１３４の発生磁束に対する磁気抵抗と第１検出コイル１３３の発生磁束に対する磁気抵抗とが等しくなるように設定されている。これにより、温度変動による第１検出コイル１３３の出力変動は、温度変動による第２検出コイル１３４の出力変動に等しくなるので差動増幅回路１４８により打ち消され、操舵トルクの検出値の温度による変動が補償される。
また、上記実施形態における入力シャフト２とバルブハウジング１０ａとの間のオイルシール１４に代えて、連結部材１４０と入力シャフト２との間と、連結部材１４０とバルブハウジング１０ａとの間にオイルシール１１４が配置される。
他は上記実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００５２】
上記第２変形例によれば、自動操舵時に、ブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外に付加される操舵力に対応する値として、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクをトルクセンサ１０７により求める。そのトルクセンサ１０７により検出されるトルクは、ステアリングシャフトの車輪Ｗ側での回転角に対応する。制御装置６１は、そのトルクセンサ１０７により検出されるトルクを時系列に求める。制御装置６１は、第１レゾルバ５３により求められるステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角の変化が、トルクセンサ１０７により検出されるトルクの変化に先行する時、その付加操舵力はドライバーにより付加されたと判断する。一方、そのトルクセンサ１０７により検出されるトルクの変化が、ステアリングホイールＨ側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力は車両に外部から付加されたと判断する。
この第２変形例においては、制御弁２３とトルクセンサ１０７はトーションバー３を共用しているので、トーションバー３の剛性低下を防止できる。
【００５３】
図１０は本発明の第３変形例を示す。上記第２変形例との相違は、ブラシレスモータ５０に代えてブラシ付モータ１５０を用い、そのモータ１５０の回転を電磁クラッチ１５１と減速機構１５２とを介して入力シャフト２に伝達している。また、第１レゾルバ５３に代えて、舵角センサ１５３をステアリングホイールＨと減速機構１５２との間に設けている。この場合、自動操舵モードの解除は、その電磁クラッチ１５１による回転伝達の遮断、または、その電磁クラッチ１５１による回転伝達の遮断とモータ１５０の駆動停止とにより行われる。また、そのステアリングシャフトのステアリングホイールＨ側での回転角を、その舵角センサ１５３の出力により時系列に求める。他は第２変形例と同様とされている。
【００５４】
図１１は本発明の第４変形例を示す。上記第２変形例との相違は、操舵補助力を油圧アクチュエータに代えて電動アクチュエータを用いて付与する点にある。すなわち、トルクセンサ１０７により検知されるトルクに応じた操舵補助力を付与できるように、制御装置６１からの信号に基づきモータ１６０の出力を電磁クラッチ１６１と減速機構１６２とを介して出力シャフト４に伝達する。他は第２変形例と同様とされている。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。
例えば、付加操舵力に対応する値は、上記実施形態では付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクとしたが、特に限定されるものではなく、例えば、そのトルクの変化加速度や、そのトルクの時間積分値としてもよい。
また、ステアリングホイールと操舵力発生用アクチュエータとの間に、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクを検出するトルクセンサを設けてもよい。この場合、付加操舵力に基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクを、上記のようにステアリングシャフトにより伝達される全トルクからアクチュエータにより発生されるトルクを差し引くことなく、直接に求めることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、自動操舵モードと通常操舵モードとを選択できる車両のステアリング装置において、自動操舵モードにおいて緊急事態が生じたような場合、外乱の影響を受けることなくドライバーの意思に応じて迅速に通常操舵モードに切り換えることができ、また、障害物との衝突の危険性を回避でき、さらに構造をコンパクトでシンプルにして低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の断面図
【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図
【図３】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の油圧回路図
【図４】本発明の実施形態の車両のステアリング装置のステアリングシャフトの回転角に対する（１）は第１レゾルバの出力の関係、（２）は第２レゾルバの出力の関係を示す図
【図５】本発明の実施形態の車両の障害物検知センサの配置説明用平面図
【図６】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の第１変形例の車両のステアリング装置の制御手順を示すフローチャート
【図８】本発明の第２変形例の車両のステアリング装置の断面図
【図９】本発明の第２変形例の車両のステアリング装置のトルクセンサの出力処理回路図
【図１０】本発明の第３変形例の車両のステアリング装置の断面図
【図１１】本発明の第４変形例の車両のステアリング装置の構成説明図
【符号の説明】
２  入力シャフト
４  出力シャフト
１８  油圧シリンダ
２３  制御弁
５０  ブラシレスモータ
５１  ロータ
５２  ステータ
５３  第１レゾルバ
６１  制御装置
６５  第２レゾルバ
６６、６７、６８、６９  障害物検知センサ
１０７  トルクセンサ
１５０  モータ
１５３  舵角センサ
１６０  モータ
Ｈ  ステアリングホイール
Ｖ  車両
Ｗ  車輪
【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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