(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に、電動機を前記転舵輪のピニオン角が目標ピニオン角に一致するように駆動することにより伝達比を可変する伝達比可変手段を介在させ、前記伝達比を車両状態に応じて制御する制御手段を備えた車両用操舵装置において、
前記伝達比可変手段の作動を制限する制限手段と、
前記電動機の負荷電流を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記負荷電流が所定電流値以上の場合に前記制限手段を作動させる作動制御手段と、
を備え、
前記所定電流値は、前記ステアリングハンドルまたは前記転舵輪からの入力に抗して前記電動機のロータの回転を保持することができる最大電流値であることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に、電動機を前記転舵輪のピニオン角が目標ピニオン角に一致するように駆動することにより伝達比を可変する伝達比可変手段を介在させ、前記伝達比を車両状態に応じて制御する制御手段を備えた車両用操舵装置において、
前記伝達比可変手段の作動を制限する制限手段と、
前記操舵伝達系に設けられた操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクが所定トルク値以上の場合に前記制限手段を作動させる作動制御手段と、
前記所定トルク値は、前記ステアリングハンドルまたは前記転舵輪からの入力に抗して前記電動機のロータの回転を保持することができる最大トルク値であることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ステアリングハンドル操舵角の転舵輪に対する伝達比を可変することができる車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステアリングハンドル操舵角の転舵輪に対する伝達比を可変するステアリング装置として、特開平３−１５３４６７号公報等に開示されているステアリング装置が存在する。このステアリング装置は、ステアリングハンドルと転舵輪に連結されるピニオンとの間のステアリングシャフトに遊星歯車式差動機構による伝達比可変機構を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このステアリング装置は、伝達比可変機構が差動式、即ちステアリングハンドルが電動機（モータ）を介して転舵輪に接続されているため、走行中に転舵輪側から過大な逆入力が印加されると、この逆入力により電動機が動かされてステアリングハンドルの操舵量と転舵輪の操舵量との関係（位相）がずれてしまうおそれがあった。
【０００４】
この発明の課題は、過大な入力があった場合でもステアリングハンドルの操舵量と転舵輪の操舵量との関係を保つことができる車両用操舵装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車両用操舵装置は、ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に、電動機を前記転舵輪のピニオン角が目標ピニオン角に一致するように駆動することにより伝達比を可変する伝達比可変手段を介在させ、前記伝達比を車速等の車両状態に応じて制御する制御手段を備えた車両用操舵装置において、前記伝達比可変手段の作動を制限する制限手段と、前記電動機の負荷電流を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記負荷電流が所定電流値以上の場合に前記制限手段を作動させる作動制御手段とを備え、前記所定電流値は、前記ステアリングハンドルまたは前記転舵輪からの入力に抗して前記電動機のロータの回転を保持することができる最大電流値であることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１記載の車両用操舵装置によれば、通常時においてはステアリングハンドルの回転を伝達比可変手段を介して転舵輪に伝達しているが、伝達比可変手段に過大な逆入力が印加された場合には、作動制御手段により制限手段を作動させ伝達比可変手段の作動を制限する。即ちステアリングハンドルと転舵輪とを直結状態とすることにより、実質的に伝達比可変手段を介さずにステアリングハンドルの回転を転舵輪に伝達する。この車両用操舵装置によれば、伝達比可変手段に対する過大な入力を伝達比可変手段の電動機の負荷電流から検出するので、新たなセンサ等を追加せずに過大な入力の検出を行うことができる。
【０００９】
また、請求項２記載の車両用操舵装置は、ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に、電動機を前記転舵輪のピニオン角が目標ピニオン角に一致するように駆動することにより伝達比を可変する伝達比可変手段を介在させ、前記伝達比を車速等の車両状態に応じて制御する制御手段を備えた車両用操舵装置において、前記伝達比可変手段の作動を制限する制限手段と、前記操舵伝達系に設けられた操舵トルク検出手段と、前記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクが所定トルク値以上の場合に前記制限手段を作動させる作動制御手段とを備え、前記所定トルク値は、前記ステアリングハンドルまたは前記転舵輪からの入力に抗して前記電動機のロータの回転を保持することができる最大トルク値であることを特徴とする。
【００１０】
この請求項２記載の車両用操舵装置によれば、伝達比可変手段に対する過大な入力を操舵伝達系に設けた操舵トルク検出手段により検出するので、入力に対する遅れを最小限にして過大な入力の検出を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照して、この発明の実施の形態にかかる車両用操舵装置の説明を行う。
【００１２】
図１は、車両用操舵装置２の構成図である。図中、符号１０で示すものは、ステアリングハンドルであり、このステアリングハンドル１０は上部ステアリングシャフト１２ａの上端に接続されている。また、この上部ステアリングシャフト１２ａの下端は可変ギヤ比ユニット１４の入力側に接続されており、下部ステアリングシャフト１２ｂの上端が可変ギヤ比ユニット１４の出力側に接続されている。
【００１３】
また、下部ステアリングシャフト１２ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１６内においてラックバー１８に噛合されている。更に、ラックバー１８の両端には、それぞれタイロッド２０の一端が接続されると共に各タイロッド２０の他端にはナックルアーム２２を介して転舵輪２４が接続されている。
【００１４】
また、上部ステアリングシャフト１２ａには、ステアリングハンドル１０の操舵角を検出する舵角センサ２６が設けられ、下部ステアリングシャフト１２ｂには、転舵輪２４の操舵角（ピニオン角）を検出する出力角センサ２８及び操舵トルクを検出するトルクセンサ２９が設けられている。この舵角センサ２６により検出されたステアリングハンドル１０の操舵角、出力角センサ２８により検出された転舵輪２４の操舵角及びトルクセンサ２９により検出された操舵トルクは、ＥＣＵ（電子制御装置）３０に入力される。更に、ＥＣＵ３０には、車両速度を検出する車速センサ３２から出力される車両速度が入力される。
【００１５】
また、下部ステアリングシャフト１２ｂのトルクセンサ２９とピニオンとの間には、電動パワーステアリング装置が設けられている。即ち下部ステアリングシャフト１２ｂには、ベベルギヤ３４が固定されておりこのベベルギヤ３４にパワーアシスト用モータ３６の回転軸に固定されているベベルギヤ３６ａが噛合されている。
【００１６】
なお、ＥＣＵ３０は、可変ギヤ比ユニット１４のモータ４０（図２参照）を制御するための制御信号をモータドライバ３８を介して出力すると共に可変ギヤ比ユニット１４のソレノイドアクチュエータ５６（図２参照）を制御するための制御信号を出力する。また、ＥＣＵ３０は、パワーアシスト用モータ３６に対して、このパワーアシスト用モータ３６を制御するための制御信号を出力する。
【００１７】
ここで、可変ギヤ比ユニット１４は、図２に示すようにモータ４０及び減速機４２を備えて構成されている。モータ４０はモータハウジング４４内に固定されたステータ４６及びロータ４８を備えて構成されており、減速機４２は、遊星歯車機構を用いた減速機として構成されている。即ち、ロータ４８と共に回転する回転軸５０が遊星歯車機構を構成するサンギヤ（図示せず）に接続され、キャリア５２が上部ステアリングシャフト１２ａの下端に接続されている。
【００１８】
また、モータハウジング４４の外部下面には、スライドピン５４を回転軸５０の軸線と平行な方向に変位させるためのソレノイドアクチュエータ５６が設けられている。このソレノイドアクチュエータ５６は、ＥＣＵ３０からの制御信号により駆動されるものであり、ＥＣＵ３０から制御信号が入力された場合にスライドピン５４を回転軸５０の軸線と平行な方向に変位させる。
【００１９】
また、ロータ４８の下面４８ａには、図３に示すようにスライドピン５４が挿入されるピン穴４８ｂが円周状にほぼ等間隔で複数個設けられている。即ちこの可変ギヤ比ユニット１４においてはスライドピン５４、ソレノイドアクチュエータ５６及びスライドピン５４が挿入されるピン穴４８ｂを有するロータ４８等により制限手段が構成されている。なお、モータ４０側のモータハウジング４４は下部ステアリングシャフト１２ｂの上端に接続されている。また、モータ４０には、スパイラルケーブル５８を介して制御信号が供給されている。
【００２０】
この車両用操舵装置２においては、ＥＣＵ３０が舵角センサ２６により検出された操舵角、出力角センサ２８により検出されたピニオン角、車速センサ３２により検出された車両速度を読み込み目標ピニオン角の演算を行う。
【００２１】
ＥＣＵ３０は、モータドライバ３８を介して可変ギヤ比ユニット１４に対して制御信号の出力を行い、モータ４０を駆動することによりピニオン角が目標ピニオン角に一致するよう制御すると共に、パワーアシスト用モータ３６に制御信号を出力することにより、このパワーアシスト用モータ３６を駆動して操舵力のアシストを行う。
【００２２】
次に、この車両用操舵装置２のモータロック制御について説明する。まず、図４を参照して目標ピニオン角θＰMとピニオン角θＰとの偏差に基づく制御について説明する。
【００２３】
まず、ＥＣＵ３０が舵角センサ２６により検出された操舵角θＨ、出力角センサ２８により検出されたピニオン角θＰ、車速センサ３２により検出された車両速度Ｖを読み込む（ステップ１０）。次に、操舵角θＨに基づいて目標ピニオン角θＰMの演算を行う（ステップ１１）。なお、Ｋは車両速度Ｖに基づく定数である。
【００２４】
次に、ピニオン角θＰと目標ピニオン角θＰMとの差の絶対値、即ち偏差が所定値Ａより大きいか否かの判断を行う（ステップ１２）。ここでピニオン角θＰと目標ピニオン角θＰMとの偏差が所定値Ａより大となる場合としては、可変ギヤ比ユニット１４が正常に作動しているがパワーステアリング装置による操舵力のアシストが行われない場合（車両のエンジンが停止している場合、パワーステアリング装置の油圧系に異常がある場合等）、舵角センサ２６又は出力角センサ２８に異常が生じている場合等がある。
【００２５】
ステップ１２の処理において、ピニオン角θＰと目標ピニオン角θＰMとの偏差が所定値Ａより大きいと判断された場合には、ＥＣＵ３０によりモータロック制御が行われる（ステップ１３）。即ち、ＥＣＵ３０は、可変ギヤ比ユニット１４のソレノイドアクチュエータ５６に対して制御信号の出力を行いスライドピン５４をロータ４８の下面４８ａに設けられているピン穴４８ｂに挿入する方向に変位させる。これによりスライドピン５４がピン穴４８ｂに挿入され、ロータ４８とモータハウジング４４が直接的に連結された状態になりステアリングハンドル１０と転舵輪２４とが直結状態とされる。
【００２６】
従って、可変ギヤ比ユニット１４の作動が停止されることになり、ステアリングハンドル１０側から過大な入力、即ちモータ４０の保持トルク以上の入力があった場合、転舵輪２４側から過大な逆入力があった場合であっても、これらの過大な入力による位相ずれの発生を低減することができる。
【００２７】
一方、上述のステップ１２の処理において、ピニオン角θＰと目標ピニオン角θＰMとの偏差が所定値Ａより大きくないと判断された場合には、ＥＣＵ３０により出力される制御信号に基づいて可変ギヤ比ユニット１４による通常の制御が行われる（ステップ１４）。
【００２８】
なお、この車両用操舵装置２においては、可変ギヤ比ユニット１４に対する電流の供給が停止された場合等のモータ４０の故障時においても、ステアリングハンドル１０と転舵輪２４とが直結状態とされる。従って、可変ギヤ比ユニット１４が作動しなくなった場合においても、ロータ４８とモータハウジング４４とを直結状態とすることにより、ステアリングハンドル１０側又は転舵輪２４側からの過大な入力による位相ずれの発生を防止することができる。
【００２９】
次に、図５を参照して、この車両用操舵装置２のモータ４０の負荷電流値に基づく制御について説明する。まず、ＥＣＵ３０は、可変ギヤ比ユニット１４のモータ４０の負荷電流の検出を行い（ステップ２０）、モータ４０の負荷電流値が所定値Ｂより大きいか否かの判断を行う（ステップ２１）。即ちモータ４０の負荷電流値から実操舵トルクを推定し、この操舵トルクの推定値がモータの保持トルクよりも大きいか否かの判断を行う。
【００３０】
ここでモータ４０の負荷電流値が所定値Ｂより大きいと判断された場合には、ＥＣＵ３０によりモータロック制御が行われる（ステップ２２）。即ち、ＥＣＵ３０は、負荷電流値が所定値Ｂより大きい場合には、操舵トルクがモータの保持トルクを超えているとして、上述の目標ピニオン角θＰMとピニオン角θＰとの偏差に基づく制御の場合と同様にしてスライドピン５４をロータ４８の下面４８ａに設けられているピン穴４８ｂに挿入し、ロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする。
【００３１】
従って、可変ギヤ比ユニット１４の作動が停止されることになり、ステアリングハンドル１０側又は転舵輪２４側からモータ４０の保持トルク以上の過大な入力があった場合であっても、この入力による位相ずれの発生を低減することができる。また、モータ４０の負荷電流値に基づいてロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とするため、上述の目標ピニオン角θＰMとピニオン角θＰとの偏差に基づいてロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする場合に比較して位相ずれの発生を更に低減することができ、トルクセンサを用いる必要もない。  一方、上述のステップ２１の処理において、モータ４０の負荷電流値が所定値Ｂより大きくないと判断された場合には、ＥＣＵ３０により出力される制御信号に基づいて可変ギヤ比ユニット１４による通常の制御が行われる（ステップ２３）。
【００３２】
次に、図６を参照してトルクセンサ２９により検出した操舵トルク値に基づく制御について説明する。まず、ＥＣＵ３０は、トルクセンサ２９により操舵トルクの検出を行い（ステップ３０）、この検出したトルク値が所定値Ｃより大きいか否かの判断を行う（ステップ３１）。即ち検出したトルク値がモータ４０の保持トルク以上か否かの判断を行う。
【００３３】
ここでトルク値が所定値Ｃより大きいと判断された場合には、ＥＣＵ３０によりモータロック制御が行われる（ステップ３２）。即ち、ＥＣＵ３０は、上述の目標ピニオン角θＰMとピニオン角θＰとの偏差に基づく制御の場合と同様にしてスライドピン５４をロータ４８の下面４８ａに設けられているピン穴４８ｂに挿入し、ロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする。
【００３４】
従って、可変ギヤ比ユニット１４の作動が停止されることになり、ステアリングハンドル１０側又は転舵輪２４側から過大な入力があった場合でも、この過大な入力による位相ずれの発生を防止することができる。即ち、上述の目標ピニオン角θＰMとピニオン角θＰとの偏差に基づいてロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする場合及びモータ４０の負荷電流値に基づいてロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする場合には、位相ずれの発生を低減することはできるが少ないながらも位相ずれが発生する。
【００３５】
しかしながら、トルクセンサ２９により検出したトルク値に基づいてロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする場合には位相ずれの発生を防止することができる。即ち、モータ４０の負荷電流値に基づいてロータ４８とモータハウジング４４を直結状態とする場合に比較して入力に対する遅れを最小限にすることができ位相ずれの発生を防止することができ信頼性を向上させることができる。
【００３６】
一方、上述のステップ３１の処理において、トルク値が所定値Ｃより大きくないと判断された場合には、ＥＣＵ３０により出力される制御信号に基づいて可変ギヤ比ユニット１４による通常の制御が行われる（ステップ３３）。
【００３７】
なお、上述の実施の形態にかかる車両用操舵装置２は、電動パワーステアリング装置を備えているが、これに限定されるものではなく油圧式のパワーステアリング装置に変更することも可能である。
【００３８】
また、上述の実施の形態にかかる車両用操舵装置２は、トルクセンサ２９を備えているが電動パワーステアリング装置に内蔵されているトルクセンサを用いるようにしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、伝達比可変手段に過大な逆入力が印加された場合には、作動制御手段により制限手段を作動させ伝達比可変手段の作動を制限するため位相ずれの発生を低減することができる。
伝達比可変手段に対する過大な入力を伝達比可変手段の電動機の負荷電流か検出するので、新たなセンサ等を追加せずに過大な入力の検出を行うことができる。
【００４１】
また、請求項２記載の発明によれば、伝達比可変手段に対する過大な入力を操舵系に設けたトルク検出手段により検出するので、入力に対する遅れを最小限にして過大な入力の検出を行うことができ位相ずれの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる車両用操舵装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる車両用操舵装置の可変ギヤ比ユニットの構成図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる可変ギヤ比ユニットのモータのロータ端面を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる可変ギヤ比ユニットの目標ピニオン角θＰMとピニオン角θＰとの偏差に基づく制御を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態にかかる可変ギヤ比ユニットのモータの負荷電流値に基づく制御を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態にかかる可変ギヤ比ユニットの操舵トルク値に基づく制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２…車両用操舵装置、１０…ステアリングハンドル、１２ａ…上部ステアリングシャフト、１２ｂ…下部ステアリングシャフト、１４…可変ギヤ比ユニット、１６…ステアリングギヤボックス、１８…ラックバー、２０…タイロッド、２２…ナックルアーム、２４…転舵輪、２６…舵角センサ、２８…出力角センサ、２９…トルクセンサ、３０…ＥＣＵ、３２…車速センサ、４０…モータ、４２…減速機、５４…スライドピン、５６…ソレノイドアクチュエータ。
【図１】
0003539468.tif 000002
【図２】
0003539468.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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