(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング系の舵角比を可変にする電動機と、前記ステアリング系の実舵角比を検出する舵角比センサと、目標舵角比を設定する目標舵角比設定手段と、前記実舵角比と前記目標舵角比とに基づいて前記電動機を制御する電動機制御手段と、前記電動機制御手段からの電動機制御信号に基づいて電動機電流を出力する電動機駆動手段とを備える可変舵角比操舵装置において、
前記実舵角比と前記目標舵角比との差が所定値以下の場合に、前記電動機電流の出力を停止する出力停止手段を備え、
前記所定値が、可変舵角比操舵装置内の経年劣化によるフリクションによって舵角比を変化させることができない電動機電流に相当する目標舵角比と実舵角比との差に設定されていること
を特徴とする可変舵角比操舵装置。
【請求項２】
前記電動機制御手段は、比例項、積分項および微分項を演算するＰＩＤ制御部を有し、
前記出力停止手段は、前記電動機電流の出力停止中に、前記ＰＩＤ制御部の積分項を制限することを特徴とする請求項１に記載の可変舵角比操舵装置。
【請求項３】
前記所定値が、経年数に応じて大きな値になるように設定される構成を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変舵角比操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリング系の舵角比（ステアリングの操舵角に対する操舵輪の転舵角）を車速等に応じて変化させる可変舵角比操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変舵角比操舵装置は、ドライバの操舵フィーリングをより向上させるために、ステアリングホイールの操舵角に対する操舵輪の転舵角である舵角比を最適な値に変化させる。例えば、本願出願人による特開平１１−７８９４４号公報には、車両の可変舵角比操舵装置が開示されている。この可変舵角比操舵装置は、ステアリングホイールからの操舵トルクの入力軸と操舵輪に操舵トルクを伝達する出力軸を備え、この入力軸を出力軸に対して偏心可能に配設している。さらに、可変舵角比操舵装置は、減速機構を介して、モータの回転駆動力によって入力軸を出力軸に対して移動させる。そして、可変舵角比操舵装置は、出力軸に対する入力軸の偏心量を変え、この偏心量に対応した舵角比特性によって舵角比を変化させる。ちなみに、この舵角比特性は、ステアリングホイールからの操舵角に応じて最適な舵角比に連続的に変化する特性である。
【０００３】
さらに、可変舵角比操舵装置は、モータを制御するために、制御装置を備える。制御装置は、車速等に基づいて目標偏心量（目標舵角比に相当）を設定する。そして、制御装置は、この目標偏心量と変位センサで実際に検出した実偏心量（実舵角比に相当）との偏差に基づいて、モータに流す電動機電流を演算する。さらに、制御装置は、この電動機電流を電動機に出力し、モータを正転駆動または逆転駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可変舵角比操舵装置は、経年変化により、装置内のモータや減速機構等のフリクションが次第に大きくなる。そのため、モータに供給する電流が微少の場合には、モータ自体が回転駆動しない、あるいはモータの回転駆動力が小さいために減速機構を介して入力軸を移動させることができなくなる。その結果、可変舵角比操舵装置は、出力軸に対する入力軸の偏心量を変えることができないにもかかわらず、モータに電動機電流を出力し続ける場合がある。つまり、可変舵角比操舵装置は、装置内のフリクションの影響で舵角比（偏心量）を変化させることができない時でも、電力を消費している。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、無駄な電力を消費しない可変舵角比操舵装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明に係る可変舵角比操舵装置は、ステアリング系の舵角比を可変にする電動機と、前記ステアリング系の実舵角比を検出する舵角比センサと、目標舵角比を設定する目標舵角比設定手段と、前記実舵角比と前記目標舵角比とに基づいて前記電動機を制御する電動機制御手段と、前記電動機制御手段からの電動機制御信号に基づいて電動機電流を出力する電動機駆動手段とを備える可変舵角比操舵装置において、前記実舵角比と前記目標舵角比との差が所定値以下の場合に、前記電動機電流の出力を停止する出力停止手段を備え、前記所定値が、可変舵角比操舵装置内の経年劣化によるフリクションによって舵角比を変化させることができない電動機電流に相当する目標舵角比と実舵角比との差に設定されていることを特徴とする。この可変舵角比操舵装置によれば、出力停止手段によって目標舵角比と実舵角比との差が所定値以下の場合には電動機に電流を出力しないので、無駄な電流を電動機に流さない。つまり、可変舵角比操舵装置は、フリクションによって舵角比を変化させることができない時には、電力を消費しない。なお、「所定値」は、目標舵角比と実舵角比との差に基づいて設定される電動機電流を電動機に出力した場合に、可変舵角比操舵装置内のフリクションによって舵角比を変化させることができない電動機電流に相当する目標舵角比と実舵角比との差程度の値とする。
【０００７】
さらに、本発明（請求項２）は、前記可変舵角比操舵装置において、前記電動機制御手段は、比例項、積分項および微分項を演算するＰＩＤ制御部を有し、前記出力停止手段は、前記電動機電流の出力停止中に、前記ＰＩＤ制御部の積分項を制限することを特徴とする。この可変舵角比操舵装置によれば、出力停止手段によって電動機への電動機電流の出力停止中に強制的に０にする等の積分項を制限することによって、電動機への電動機電流の出力停止解除後の不具合を解消する。つまり、可変舵角比操舵装置は電動機への電動機電流の出力停止中でも目標舵角比と実舵角比とに基づいて電動機制御信号を生成しているため、ＰＩＤ制御部の積分項が次第に大きくなる。そのため、積分項を制限しない場合、可変舵角比操舵装置は、電動機への電動機電流の出力停止解除後に、過大となった積分項によって大きな電動機電流を電動機に急激に出力することになる。その結果、舵角比が急激に変化し、操舵フィーリングが悪化する。そこで、可変舵角比操舵装置は、電動機への電動機電流の出力停止中に積分項を制限し、電動機電流の出力停止解除後も快適な操舵フィーリングを維持する。なお、「積分項の制限」は、電動機電流の出力停止解除後に積分項により電動機電流が過大になることによって不具合が生じない程度に積分項を所定値以下に設定することであり、例えば、積分項を０に設定する、あるいは電動機電流の出力を停止した時の値に保持する等である。
また、本発明（請求項３）は、前記可変舵角比操舵装置において、前記所定値が、経年数に応じて大きな値になるように設定される構成を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可変舵角比操舵装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る可変舵角比操舵装置の実施の形態を説明する。
【０００９】
本発明に係る可変舵角比操舵装置は、目標舵角比と実舵角比との差が所定値以下の場合には電動機電流の出力を停止し、無駄な電流を電動機に流さない。さらに、この可変舵角比操舵装置は、電動機電流の出力停止中にはＰＩＤ制御部の積分項を制限し、電動機電流の出力停止解除後に電動機に適切な電流を流す。
【００１０】
本実施の形態では、本発明に係る可変舵角比操舵装置を、ドライバによるステアリングホイール操作によって操舵輪を転舵させるステアリング系に可変舵角比装置を配設し、この可変舵角比装置を制御装置で制御する構成とした。この可変舵角比装置は、ステアリングホイールからの操舵トルクの入力軸と操舵輪に操舵トルクを伝達する出力軸との偏心量を変え、この偏心量に応じて入出力角特性が変わる。そして、可変舵角比操舵装置は、この入出力角特性に従って舵角比特性を変える。なお、舵角比は、この舵角比特性に従って、ステアリングホイールの操舵角に応じて連続的に最適な値に可変する。つまり、本実施の形態の可変舵角比操舵装置は、車速に基づいて目標偏心量が決定され、この目標偏心量に応じて舵角比特性が変わり、さらにステアリングホイールの操舵角に応じて最適な舵角比となる。そこで、本実施の形態では、目標舵角比と実舵角比との差に相当する目標偏心量と実偏心量との差に基づいて、電動機電流の出力を停止するか否かの判断を行う。
【００１１】
まず、図１を参照して、可変舵角比操舵装置１の全体構成について説明する。
【００１２】
可変舵角比操舵装置１は、ステアリングホイール２から操舵輪９，９に至るステアリング系Ｓ、このステアリング系Ｓに設けられた可変舵角比装置１０および車速センサＶＳからの車速信号Ｖに基づいて可変舵角比装置１０を制御する制御装置４０を備える。
【００１３】
ステアリング系Ｓは、ステアリングホイール２に一体的に設けられたステアリング軸３が自在継ぎ手４ａ，４ｂを有する連結軸４を介して可変舵角比装置１０の入力軸に連結されている。なお、可変舵角比装置１０は、入力軸の回転角αに対する出力軸の回転角βの入出力角比β／αを連続的に可変できるものを用いている。さらに、ステアリング系Ｓは、可変舵角比装置１０の出力軸に設けられたピニオン５とラック軸６のラック歯６ａとを噛み合させることによって、出力軸の回転運動をラック軸６の直線運動へ変換する。そして、ステアリング系Ｓは、ラック軸６の直線運動をタイロッド７，７およびナックルアーム８を介して操舵輪９，９の転舵運動へ変換する。つまり、出力軸の回転角βが変化すると、ステアリング系Ｓは、ラック軸６のストロークＬが変化し、操舵輪９，９を転舵させる。なお、可変舵角比操舵装置１の舵角比は、入力軸の回転角αに対する出力軸の回転角βの入出力角比β／α（可変）およびピニオン５とラック歯６ａのギア比（固定）によって決まり、入出力角比β／αによって可変する。
【００１４】
次に、図２乃至図４を参照して、本実施の形態に係る可変舵角比装置１０の一具体例の構造について説明する。
【００１５】
図２に示すように、入力軸１１は、玉軸受け１２を介して上部ケーシング１３ａに回動自在に支持された支持部材１４の偏心位置に、玉軸受け１５を介して回転自在に支持されている。入力軸１１の下部ケーシング１３ｂ内に突入した端部には、出力軸１７に回転力を伝達するカップリング１６が一体形成されている。また、入力軸１１は、連結軸４（図１参照）に接続されており、ドライバがステアリングホイール２を操舵することによって、連結軸４を介して回転するようになっている。
【００１６】
また、出力軸１７は、一対の玉軸受け１８ａ，１８ｂを介して下部ケーシング１３ｂに回動自在に支持されている。この出力軸１７の下部には、ラック軸６のラック歯６ａに噛み合ったピニオン５が一体形成されている。出力軸１７の端部は下部ケーシング１３ｂ内に突入しており、出力軸１７の端部における出力軸１７の中心から偏心した位置には中間軸１９が突設されている。この中間軸１９と入力軸１１に一体形成されたカップリング１６との間は、平型ニードル軸受け２０を介在させたスライダ２１と円錐ころ軸受け２２とを介して互いに連結されている。さらに、入力軸１１と上部ケーシング１３ａとの間には、可撓性の筒状部を有するシール部材３５が設けられている。このシール部材３５によって可変舵角比装置１０内の気密が保持されている。
【００１７】
図３に示すように、カップリング１６の下面には、下方が拡開しかつ開放した台形断面の溝２３が形成されている。この溝２３に対して、一対の平型ニードル軸受け２０を介在させたスライダ２１が、この溝２３の互いに対向する斜面を摺動するように係合している。また、スライダ２１の下面の中心部には、円錐ころ軸受け２２を介して相対回動可能となるように、中間軸１９が係合している。
【００１８】
図２に示すように、下部ケーシング１３ｂには、出力軸１７の下端を支持する玉軸受１８ｂのアウタレースに当接するアジャストねじ２４が螺着されている。このアジャストねじ２４を適宜に締め込むことにより、ピニオン５が軸線方向に押圧され、カップリング１６を介した入力軸１１と出力軸１７との間に適度なプリロードが与えられる。このようにして、カップリング１６のがたを除去して連結剛性を向上させることができる。
【００１９】
図４に示すように、支持部材１４の外周部の一部には、扇型の部分的ウォームホイル２５が設けられている。この部分的ウォームホイル２５には、ウォーム減速機構２６を介してモータ２７によって駆動されるウォーム２８が噛み合っている。そして、モータ２７を回転駆動力によって、支持部材１４に対して所定の角度範囲にわたって回転運動を与えることができるようになっている。なお、ウォーム２８は、偏心カムを応用したバックラッシュ除去部材２９を介して上部ケーシング１３ａに支持されている。このバックラッシュ除去部材２９の端部に形成された六角孔３０に六角棒レンチを係合させて、この六角棒レンチを上部ケーシング１３ａに対して回動させることにより、その軸芯が移動して部分的ウォームホイル２５との噛み合いが変化するようになっている。また、ウォーム２８の軸芯の移動を許容するために、ウォーム２８とウォーム減速機構２６との間は、オルダム継手３１を介して連結されている。
なお、本実施の形態では、モータ２７が、特許請求の範囲に記載の電動機に相当する。
【００２０】
さらに、上部ケーシング１３ａには、支持部材１４の上面に突設されたピン３２に係合する差動トランスなどからなる変位センサ３３が取り付けられている。この変位センサ３３は、支持部材１４の回動角を検出している。そして、変位センサ３３は、検出した支持部材１４の回動量、すなわち、支持部材１４に支持された入力軸１１の偏心量信号（実偏心量）ＡＥを制御装置４０に出力している。なお、本実施の形態では、可変舵角比操舵装置１は、偏心量に応じて舵角比特性が変わり、この舵角比特性に基づいてステアリングホイールの操舵角に応じて舵角比が連続的に最適な値に可変する。つまり、本実施の形態では、偏心量に応じて舵角比が変わる。そこで、本実施の形態では、舵角比を直接検出するのではなく、実舵角比に相当する実偏心量ＡＥを変位センサ３３によって検出している。なお、本実施の形態では、変位センサ３３が、特許請求の範囲に記載の舵角比センサに相当する。
【００２１】
制御装置４０は、車速センサＶＳからの車速信号Ｖに基づいて決定した目標偏心量（目標舵角比に相当）ＣＥと、変位センサ３３によって検出した実偏心量（実舵角比に相当）ＡＥとを一致させるように、フィードバック制御によってモータ２７の回転駆動を制御している（図７参照）。なお、制御装置４０については、後で詳細に説明する。
【００２２】
なお、車速センサＶＳは、スピードメータ（図示せず）内に配設され、車両の速度を検出する。そして、車速センサＶＳは、検出した車速に対応したアナログ電気信号の車速信号Ｖを制御装置４０に送信する。なお、車速センサＶＳは、可変舵角比操舵装置１の専用のセンサでも、他のシステムと共用するセンサでもよい。
【００２３】
続いて、図５および図６を参照して、可変舵角比装置１０の作動原理について説明する。
【００２４】
図５に示すように、入力軸１１の回転中心をＡ、出力軸１７の回転中心をＢ、中間軸１９の作用点をＣとする（図３参照）。また、ＢＣ間寸法をｂ、入力軸１１と出力軸１７との間の偏心量（ＡＢ間寸法）をａとする（図３参照）。さらに、入力軸１１の回転角（ステアリングホイール２の操舵角）をα、出力軸１７の回転角（ピニオン５の回転角）をβとする（図１および図２参照）。このとき、
ｂ・ｓｉｎβ＝（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）ｔａｎα
であるから、
α＝ｔａｎ−１（ｂ・ｓｉｎβ／（ｂ・ｃｏｓβ−ａ））
で表わされる。
【００２５】
ドライバがステアリングホイール２を操舵することによって入力軸１１を回転させると、中間軸１９は、入力軸１１のカップリング１６のスライダ２１との係合により、出力軸１７の軸心回りでクランク回転する。ここで、支持部材１４を回動させると、支持部材１４の偏心カム作用により、図３ならびに図４で符号Ａ０〜Ａ２で示した範囲で入力軸１１の軸心が移動する。この入力軸１１の軸心の移動によって、入出力軸間の偏心量ａを適宜に定めて入力軸１１と出力軸１７との軸心同士を互いに偏心させる。すると、入力軸１１の回転角αに対する出力軸１７の回転角βが不一致となる（例えば、図５の入力軸１１の回転角α１と出力軸１７の回転角β１の関係）。しかも、入力軸１１の回転角αを等角度毎に回転させた場合（すなわち、ステアリングホイール２の操舵角を等角度毎に変化させた場合）、出力軸１７の回転角βの変化が漸進的に増大することになる（図６の太線（ａ１）ならびに細線（ａ２）参照）。つまり、可変舵角比装置１０は、各偏心量ａ（ａ０〜ａ２）に応じて、入力軸１１の回転角αに対して連続的に入出力角比β／αが変化する入出力角特性を各々有する。この入出力角特性は、可変舵角比装置１０の機構上のギア設定等によって、入力軸１１の回転角α（ステアリングホイール２の操舵角）の変化に応じて最適な入出力角比β／α（ひいては、舵角比）に連続的に変化する特性である。ちなみに、入力軸１１と出力軸１７の軸心が一致する場合、入力軸１１の回転角αと出力軸１７の回転角βが一致する。つまり、軸心が一致する場合（偏心量ａ＝ａ０（＝０）の場合）、入出力角特性は、入力軸１１の回転角αに関係なく入出力角比β／α（＝１）が一定となる。（図６の一点鎖線（ａ０）参照）。
【００２６】
図６に示すように、入力軸１１と出力軸１７との軸心の偏心量ａをａ２〜ａ０（ａ２＞ａ１＞ａ０＝０）の範囲で変化させると、入出力角特性（ひいては、舵角比特性）が変化する。なお、前記したように、舵角比は入出力角比β／αおよび固定比であるピニオン５とラック歯６ａのギア比で決まるので、入出力角比β／α（入出力角特性）が変化すると、舵角比（舵角比特性）が変化する。したがって、偏心量ａに応じて入出力角特性が決定すると、この入出力角特性に基づいて、ステアリングホイール２の操舵角に対して最適な舵角比となる。ここで、入出力軸間の偏心量ａを大きくすると、入力軸１１の回転角αに対する出力軸１７の回転角βの変化率（入出力角比β／αの変化率）漸進性が高まる。また、入出力軸間の偏心量ａを０にすれば、図６に一点鎖線（ａ０）で示すように、入力軸１１の回転角αに対する出力軸１７の回転角βは等しくなる（すなわち、入出力角比β／αが一定となる）。
【００２７】
可変舵角比操舵装置１は、車速に応じて最適な入出力角特性（すなわち、舵角比特性）を得るために、低速走行域では偏心量ａをａ０側に、高速走行域では偏心量ａをａ２側になるように制御する。そして、可変舵角比操舵装置１は、低速走行域では偏心量ａを小さくし、ステアリングホイール２の操舵角（ただし、操舵角は０°を中心として所定の角度範囲内）に対するラック軸６のストロークＬを在来の操舵装置に比して大きく設定してより一層敏感（クイック）な特性を実現できる。つまり、低速走行域では、ステアリングホイール２の操作は重くなるが、操舵輪９，９を転舵させるためにステアリングホイール２の操作量は少なくなる。また、可変舵角比操舵装置１は、高速走行域では偏心量ａを大きくし、ステアリングホイール２の操舵角（ただし、操舵角は０°を中心として所定の角度範囲内）に対するラック軸６のストロークＬを在来の操舵装置に比して小さくしてより一層鈍感（ダル）な特性を実現できる。つまり、高速走行域では、ステアリングホイール２の操作は軽くなるが、操舵輪９，９を転舵させるためにステアリングホイール２の操作量は多くなる。したがって、可変舵角比操舵装置１は、実用上のステアリングホイール２の操舵角と車速との関係を、フラットな特性とすることができる。
【００２８】
それでは、図７を参照して、制御装置４０について詳細に説明する。
【００２９】
制御装置４０は、目標舵角比設定部４１、偏差演算部４２、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御部４３、電動機制御信号発生部４４、電動機駆動部４５および出力停止部４６から構成される。
なお、本実施の形態では、目標舵角比設定部４１が特許請求の範囲に目標舵角比設定手段に相当し、偏差演算部４２、ＰＩＤ制御部４３および電動機制御信号発生部４４が特許請求の範囲に記載の電動機制御手段に相当し、ＰＩＤ制御部４３が特許請求の範囲に記載のＰＩＤ制御部に相当し、電動機駆動部４５が特許請求の範囲に記載の電動機駆動手段に相当し、出力停止部４６が特許請求の範囲に記載の出力停止手段に相当する。
【００３０】
目標舵角比設定部４１は、目標偏心量決定部４１ａを備える。目標偏心量決定部４１ａは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶手段を備え、予め実験値または設計値に基づいて設定した車速信号Ｖと目標偏心量ＣＥの対応するデータ（変換テーブル）を記憶している。そして、目標偏心量決定部４１ａは、車速信号Ｖをアドレスとして対応する目標偏心量ＣＥを読み出し、目標偏心量ＣＥを偏差演算部４２に出力する。ちなみに、目標偏心量ＣＥは、車速信号Ｖに対して、路面反力の大きい低速の場合には小さい値が対応づけられ、走行時の安定性を確保するために高速の場合には大きい値が対応づけられている。なお、目標偏心量決定部４１ａに入力される車速信号Ｖは、不図示のＦ−Ｖコンバータを介して車速センサＶＳから入力された車速信号Ｖをアナログ信号からディジタル信号に変換されたものである。
【００３１】
なお、制御装置４０は、可変舵角比装置１０の実偏心量ＡＥが目標偏心量ＣＥと一致するようにモータ２７を制御する。そして、可変舵角比装置１０は、目標偏心量ＣＥになると、車速に対して最適な入出力角特性となる。ひいては、可変舵角比操舵装置１は、この最適な入出力角特性に基づいて最適な舵角比特性となり、ステアリングホイール２の操舵角に対応して最適な舵角比となる。つまり、目標偏心量ＣＥを決定することは、車速およびステアリングホイール２の操舵角に対して最適な舵角比（目標舵角比）を設定することに相当する。
【００３２】
偏差演算部４２は、減算器またはソフト制御の減算機能を備え、目標舵角比設定部４１からの目標偏心量ＣＥと変位センサ３３からの実偏心量ＡＥが入力され、ＰＩＤ制御部４３および出力停止部４６に偏差ΔＥを出力する。偏差演算部４２は、目標偏心量ＣＥから実偏心量ＡＥを減算し、偏差ΔＥ（＝ＣＥ−ＡＥ）を算出する。なお、偏差演算部４２に入力される実偏心量ＡＥは、変位センサ３３から入力された実偏心量ＡＥをアナログ信号からディジタル信号に変換されたものである。
【００３３】
ＰＩＤ制御部４３は、比例項演算部４３ａ、微分項演算部４３ｂ、積分項演算部４３ｃおよびリミッタ４３ｄを備える。ＰＩＤ制御部４３は、偏差演算部４２からの偏差ΔＥが入力され、電動機制御信号発生部４４に偏差ΔＥに対するＰＩＤ制御信号ＰＳを出力する。比例項演算部４３ａは、偏差ΔＥに対する比例項を演算する。微分項演算部４３ｂは、偏差ΔＥに対する微分項を演算する。積分項演算部４３ｃは、偏差ΔＥに対する積分項を演算する。さらに、積分項演算部４３ｃは、出力停止部４６からの出力停止信号ＳＳが入力され、出力停止信号ＳＳが論理レベル１の時には積分項を０にする。リミッタ４３ｄは、積分項演算部４３ｃで演算された積分項が所定値以上の場合には積分項を所定値に設定し、積分項の値を所定値以下に制限する。そして、ＰＩＤ制御部４３は、この比例項、微分項および制限された積分項に基づいて、偏差ΔＥを０に近づけるためにモータ２７に供給する電動機電流の向きと電流値とを示すＰＩＤ制御信号ＰＳを演算する。
【００３４】
なお、積分項をリミッタ４３ｄで制限するのは、以下の理由による。積分項演算部４３ｃは、偏差ΔＥを積分していくため、積分項が次第に大きくなる。そのため、目標偏心量ＣＥが急に大きい値から小さい値（または小さい値から大きい値）に変わる場合、偏差ΔＥの符号が変わるが、大きくなっている積分項のために、ＰＩＤ制御信号ＰＳの符号が変わらない場合がある。つまり、積分項の影響でＰＩＤ制御信号ＰＳの符号が直ぐに変わらないため、目標偏心量ＣＥの変化に追従してモータ２７の回転方向を変えることができない。そこで、積分項に対しては、所定値（モータ２７の回転方向を目標偏心量ＣＥの変化に追従して変えることができる程度の積分項の値）以上にならないように、リミッタ４３ｄで制限する。
【００３５】
電動機制御信号発生部４４は、ＰＩＤ制御部４３からのＰＩＤ制御信号ＰＳが入力され、出力停止部４６のゲート駆動回路部４９に電動機制御信号ＭＳを出力する。電動機制御信号発生部４４は、ＰＩＤ制御信号ＰＳに基づいて、モータ２７に供給する電動機電流の向きと電流値に対応したＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号ＶＰＷＭ、オン信号ＶＯＮ、オフ信号ＶＯＦを生成する。ＰＷＭ信号ＶＰＷＭは、電動機駆動部４５のパワーＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４５ａのゲートＧ１またはパワーＦＥＴ４５ｂのゲートＧ２に入力され、偏差ΔＥの大きさに応じてパワーＦＥＴ４５ａまたはパワーＦＥＴ４５ｂをＰＷＭ駆動する信号である。なお、ＰＷＭ信号ＶＰＷＭがゲートＧ１かゲートＧ２のどちらのゲートに入力されるかは、偏差ΔＥ（ＰＩＤ制御信号ＰＳ）の極性によって決まる。そして、ゲートＧ１にＰＷＭ信号ＶＰＷＭが入力される場合には、パワーＦＥＴ４５ｄのゲートＧ４にオン信号ＶＯＮが入力され、パワーＦＥＴ４５ｄがオン駆動される。他方、ゲートＧ２にＰＷＭ信号ＶＰＷＭが入力される場合には、パワーＦＥＴ４５ｃのゲートＧ３にオン信号ＶＯＮが入力され、パワーＦＥＴ４５ｃがオン駆動される。また、ゲートＧ１またはゲートＧ２のうちＰＷＭ信号ＶＰＷＭが入力されないゲートにはオフ信号ＶＯＦが入力され、パワーＦＥＴ４５ａまたはパワーＦＥＴ４５ｂはオフされる。このとき、ゲートＧ１にオフ信号ＶＯＦが入力された場合には、パワーＦＥＴ４５ｄのゲートＧ４にもオフ信号ＶＯＦが入力され、パワーＦＥＴ４５ｄもオフされる。他方、ゲートＧ２にオフ信号ＶＯＦが入力された場合には、パワーＦＥＴ４５ｃのゲートＧ３にもオフ信号ＶＯＦが入力され、パワーＦＥＴ４５ｃもオフされる。なお、電動機制御信号ＭＳは、ゲートＧ１〜Ｇ４に出力するＰＷＭ信号ＶＰＷＭ、オン信号ＶＯＮ、オフ信号ＶＯＦで構成され、ゲート駆動回路部４９で論理判定される。
【００３６】
電動機駆動部４５は、ゲート駆動回路部４９から論理判定された電動機制御信号ＭＳが入力され、この電動機制御信号ＭＳに基づいて電動機電圧ＶＭをモータ２７に印加し、モータ２７に電動機電流ＩＭを出力する。電動機駆動部４５は、４個のパワーＦＥＴ（電界効果トランジスタ）４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄのスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成され、電源電圧４５ｅから１２Ｖの電圧が供給される。さらに、電動機駆動部４５は、モータ２７がパワーＦＥＴ４５ａとパワーＦＥＴ４５ｄの間に直列にかつパワーＦＥＴ４５ｂとパワーＦＥＴ４５ｃの間に直列に接続される。パワーＦＥＴ４５ａ，４５ｂは、各ゲートＧ１，Ｇ２にＰＷＭ信号ＶＰＷＭまたはオフ信号ＶＯＦが入力され、ＰＷＭ信号ＶＰＷＭが入力されて論理レベル１の時にオンする。パワーＦＥＴ４５ｃ，４５ｄは、各ゲートＧ３，Ｇ４にオン信号ＶＯＮまたはオフ信号ＶＯＦが入力され、オン信号ＶＯＮが入力された時にオンする。そして、電動機駆動部４５は、パワーＦＥＴ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの各ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に電動機制御信号ＭＳが各々入力されると、電動機制御信号ＭＳに基づいてモータ２７に電動機電圧ＶＭを印加する。すると、モータ２７には電動機電流ＩＭが流れ、モータ２７は正転駆動または逆転駆動して電動機電流ＩＭに比例したトルクを発生する。なお、モータ２７に印加される電動機電圧ＶＭは、ＰＷＭ信号ＶＰＷＭのデューティ比によって決定される。そして、モータ２７に流れる電動機電流ＩＭは、電動機電圧ＶＭに対応する。例えば、ＰＷＭ信号ＶＰＷＭのデューティ比が７（論理レベル１）：３（論理レベル０）の場合、１２Ｖ×（７／１０）＝８．４Ｖが電動機電圧ＶＭとなり、モータ２７に連続して８．４Ｖが印加されていることになる。
【００３７】
出力停止部４６は、所定偏差設定部４７、偏差比較部４８およびゲート駆動回路部４９から構成される。出力停止部４６は、可変舵角比装置１０のフリクションによって入力軸１１を偏心できない微少な電動機電流ＩＭをモータ２７に出力しないために、偏差ΔＥを監視する。つまり、偏差ΔＥが所定値（出力停止偏差ＳＥ）以下になると、モータ２７に出力する電動機電流ＩＭが微少（例えば、０．１Ａ）となり、モータ２７には微少トルク（微小回転駆動力）しか発生しない。そのため、可変舵角比装置１０のフリクションの影響によって、この微小回転駆動力では入力軸１１を偏心できない。そこで、出力停止部４６は、偏差ΔＥを監視して、偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下の場合には電動機制御信号ＭＳを全てオフ信号ＶＯＦとする（すなわち、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力を停止する）。さらに、出力停止部４６は、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力停止中には、ＰＩＤ制御部４３の積分項を０とする。
【００３８】
なお、可変舵角比装置１０のフリクションは、部分的ウォームホイル２５、ウォーム減速機構２６、ウォーム２８およびモータ２７等の機構上フリクションを発生する全てのフリクションを合わせたものである。ちなみに、このフリクションは、可変舵角比装置１０の各部の経年変化により、年々増大するものと考えられる。
【００３９】
所定偏差設定部４７は、ＲＯＭ等の記憶手段を備え、出力停止偏差ＳＥを偏差比較部４８に出力する。出力停止偏差ＳＥは、目標偏心量ＣＥと実偏心量ＡＥとの偏差ΔＥに基づいて設定される電動機電流ＩＭをモータ２７に出力した場合に、可変舵角比装置１０のフリクションの影響で入力軸１１と出力軸１７の偏心量ａを変えることができないモータ２７の回転駆動力しか発生することができない微少な電動機電流ＩＭに相当する目標偏心量ＣＥと実偏心量ＡＥとの偏差ΔＥ程度の値とする。なお、所定偏差設定部４７は、可変舵角比操舵装置１の使用年数に従って増加すると予想されるフリクションに対応して、この使用年数に対応して出力停止偏差ＳＥとして年々増加する値を出力するようにしてもよい。
【００４０】
偏差比較部４８は、偏差演算部４２からの偏差ΔＥと所定偏差設定部４７からの出力停止偏差ＳＥが入力され、出力停止信号ＳＳをゲート駆動回路部４９およびＰＩＤ制御部４３の積分項演算部４３ｃに出力する。偏差比較部４８は、偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下となると出力停止信号ＳＳとして論理レベル１を設定し、偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥより大きい場合には出力停止信号ＳＳとして論理レベル０を設定する。すなわち、偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下の場合、偏差比較部４８は、モータ２７には無駄な電動機電流ＩＭしか流れないと判断し、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力を停止させる信号を出力する。なお、出力停止信号ＳＳの論理レベルの設定は、前記設定に限定されず、ゲート駆動回路４９の論理回路の構成等に対応して設定する。
【００４１】
ちなみに、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力停止中でも、制御装置４０は、電動機制御信号ＭＳを生成するために、目標舵角比設定部４１、偏差演算部４２、ＰＩＤ制御部４３および電動機制御信号発生部４４が動作している。そのため、ＰＩＤ制御部４３の積分項演算部４３ｃで演算される積分項を制限しないと、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力停止中でも積分項演算部４３ｃは継続して積分演算を行うため、積分項が次第に大きくなる。その結果、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力停止が解除された時に、大きくなった積分項によって大きな電動機電流ＩＭが一気にモータ２７に流れて偏心量（ひいては、舵角比）が急変し、操舵フィーリングが悪化する。そこで、偏差比較部４８は、出力停止信号ＳＳを積分項演算部４３ｃにも出力し、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力停止中には積分項を０にする。
【００４２】
図８を参照して、ゲート駆動回路部４９を説明する。
ゲート駆動回路部４９は、ＮＯＴ回路４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄとＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈを備える。ゲート駆動回路部４９は、電動機制御信号発生部４４からの電動機制御信号ＭＳおよび偏差比較部４８からの出力停止信号ＳＳが入力され、論理判定した電動機制御信号ＭＳを電動機駆動部４５に出力する。各ＮＯＴ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄは、偏差比較部４８からの出力停止信号ＳＳが入力され、ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈに出力停止信号ＳＳの論理レベルを反転出力する。ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈは、各ＮＯＴ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄの出力とＰＷＭ信号ＶＰＷＭ、オン信号ＶＯＮまたはオフ信号ＶＯＦが入力され、パワーＦＥＴ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの各ゲートＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４に論理判定後の電動機制御信号ＭＳを出力する。各ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈは、各ＮＯＴ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄの出力が０の場合（すなわち、出力停止信号ＳＳの論理レベル１でモータ２７への電動機電流ＩＭの出力を停止する場合）には、全て論理レベル０（オフ信号ＶＯＦ）を出力する。他方、各ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈは、各ＮＯＴ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄの出力が１の場合（すなわち、出力停止信号ＳＳの論理レベル０でモータ２７への電動機電流ＩＭの出力を停止しない場合）には、入力されたＰＷＭ信号ＶＰＷＭ、オン信号ＶＯＮまたはオフ信号ＶＯＦをそのまま出力する。なお、論理判定後の電動機制御信号ＭＳは、各ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈから出力されるＰＷＭ信号ＶＰＷＭ、オン信号ＶＯＮおよびオフ信号ＶＯＦで構成され、ＰＷＭ信号ＶＰＷＭのデューティ比で電動機電圧ＶＭを決定し、オン信号ＶＯＮとオフ信号ＶＯＦでモータ２７の回転方向を決定する。
【００４３】
それでは、図１乃至図９を参照して、可変舵角比操舵装置１の動作について説明する。ここでは、車両が一定車速になり、目標偏心量ＣＥが一定量に決定され、そして目標偏心量ＣＥと実偏心量ＡＥとの偏差ΔＥが次第に小さくなり、やがて偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下になった場合の動作ついて説明する。
【００４４】
制御装置４０は、目標舵角比設定部４１で車速センサＶＳからの車速信号Ｖに基づいて目標偏心量ＣＥを決定する。そして、制御装置４０は、この目標偏心量ＣＥと変位センサ３３からの実偏心量ＡＥに基づいて、電動機制御信号ＭＳを生成する。さらに、制御装置４０は、この電動機制御信号ＭＳに基づいて、電動機駆動部４５によってモータ２７に電動機電圧ＶＭを印加し、モータ２７に電動機電流ＩＭを出力する。すると、モータ２７の回転駆動力によって、可変舵角比装置１０の各部が動作し、目標偏心量ＣＥに近づく方向に入力軸１１が偏心する。このとき、出力停止部４６の偏差比較部４８は、実偏心量ＡＥと目標偏心量ＣＥとの偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥより大きいため、出力停止信号ＳＳの論理レベルとして０を出力している。そのため、ゲート駆動回路部４９は、各ＮＯＴ回路４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄの出力が１となる。その結果、ゲート駆動回路部４９は、電動機制御信号発生部４４から入力されたＰＷＭ信号ＶＰＷＭ、オン信号ＶＯＮまたはオフ信号ＶＯＦを、各ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈからそのまま出力している。
【００４５】
可変舵角比装置１０で入力軸１１が偏心するに伴って、制御装置４０では、変位センサ３３で検出される実偏心量ＡＥが目標偏心量ＣＥに近づくため、偏差ΔＥが次第に小さくなる（図９（ａ）参照）。そして、制御装置４０では、偏差ΔＥが小さくなるに従って、電動機制御信号ＭＳのＰＷＭ信号ＶＰＷＭのデューティ比が次第に小さくなる。そのため、電動機駆動部４５がモータ２７に印加する電動機電圧ＶＭが小さくなり、モータ２７に流れる電動機電流ＩＭが次第に小さくなる（図９（ｂ）参照）。また、可変舵角比操舵装置１は、実偏心量ＡＥが目標偏心量ＣＥに近づくため、この実偏心量ＡＥに応じた入出力角特性（ひいては、舵角比特性）に基づいて、ステアリングホイール２の操舵角に応じた最適な舵角比に近づく。
【００４６】
やがて、偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下となると（図９（ａ）参照）、出力停止部４６の偏差比較部４８は、出力停止信号ＳＳの論理レベルとして１を出力する。すると、ゲート駆動回路部４９は、ＮＯＴ回路４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄが全て０を出力する。そのため、ゲート駆動回路部４９は、ＡＮＤ回路４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈが全てオフ信号ＶＯＦを出力する。その結果、電動機駆動部４５のパワーＦＥＴ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが全てオフし、モータ２７には電動機電圧ＶＭが印加されないため、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力が停止される（図９（ｂ）参照）。ちなみに、モータ２７に電動機電流ＩＭが流れても、可変舵角比装置１０のフリクションによって、入力軸１１をこれ以上偏心させることができない。
【００４７】
さらに、ＰＩＤ制御部４３の積分項演算部４３ｃは、出力停止信号ＳＳの論理レベルが１の間、積分項として０を出力する。つまり、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力が停止される間、制御装置４０は、電動機制御信号ＭＳの生成を継続するが、この電動機制御信号ＭＳにはＰＩＤ制御部４３の積分項を加味しない。そのため、モータ２７への電動機電流ＩＭの出力停止が解除した時、積分項の影響でモータ２７に大きな電動機電流ＩＭが一気に流れることはない。
【００４８】
ちなみに、偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下では、可変舵角比装置１０は、入力軸１１と出力軸１７の軸心間がほぼ目標偏心量ＣＥとなっているので、現在の車速に対して最適な入出力角特性となっている。ひいては、可変舵角比操舵装置１は、この入出力角特性に従って最適な舵角比特性となっているので、ステアリングホイール２の操舵角に対して最適な舵角比（目標舵角比）で操舵輪９，９を転舵させることができる。
【００４９】
この可変舵角比操舵装置１によれば、目標偏心量ＣＥと実偏心量ＡＥとの偏差ΔＥが出力停止偏差ＳＥ以下になると、モータ２７に電動機電流ＩＭを流さない。そのため、可変舵角比操舵装置１は、可変舵角比装置１０の各部のフリクションによって入力軸１１を偏心させることができない微少な電動機電流ＩＭがモータ２７に流れ続けることがないので、無駄なエネルギを消費しない。さらに、可変舵角比操舵装置１は、電動機電流ＩＭの出力停止中には、ＰＩＤ制御部４３の積分項を０にする。そのため、可変舵角比操舵装置１は、電動機電流ＩＭの出力停止を解除した時、積分項の影響によってモータ２７に大きな電動機電流ＩＭが急激に流れることなく、快適な操舵フィーリングを維持することができる。
【００５０】
以上、本発明は、前記の実施の形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
例えば、可変舵角比装置１０の入力軸１１と出力軸１７の軸心間の偏心量を制御対象とし、勿論、舵角比を直接制御対象としてもよい。
また、電動機電流ＩＭの出力を停止する場合、ゲート駆動回路部４９の論理判定によって電動機制御信号ＭＳを全てオフ信号ＶＯＦとしたが、電動機駆動部４５の電源電圧４５ｅとブリッジ回路との間にスイッチを配線し、このスイッチをオフする等の手段でもよい。
また、電動機電流ＩＭの出力停止中に、積分項を０にしたが、電動機電流ＩＭの出力停止解除後に、操舵フィーリングに影響を与えない程度以下に積分項を制限するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る可変舵角比操舵装置は、出力停止手段によって、目標舵角比と実舵角比との差が所定値以下の場合には無駄な電流を電動機に流さない。つまり、可変舵角比操舵装置は、装置内のフリクションの影響で舵角比を変化させることができない時には、無駄な電力を消費しない。
【００５２】
本発明の請求項２に係る可変舵角比操舵装置は、出力停止手段によって、電動機への電動機電流の出力停止中にＰＩＤ制御部の積分項を制限する。そのため、可変舵角比操舵装置は、電動機電流の出力停止解除後、積分項の影響によってモータに大きな電動機電流が急激に流れることなく、快適な操舵フィーリングを維持する。
また、本発明の請求項３に係る可変舵角比操舵装置は、経年数に応じた適切な所定値を設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の全体構成図である。
【図２】本実施の形態に係る可変舵角比装置の正断面図である。
【図３】本実施の形態に係る可変舵角比装置の軸部の分解斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の作動原理を示す説明図である。
【図６】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の舵角比特性を示す入出力角特性図である。
【図７】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置の制御装置のブロック構成図である。
【図８】図７のゲート駆動回路部の回路図である。
【図９】本実施の形態に係る可変舵角比操舵装置による目標偏心量と実偏心量との偏差が微少時の特性を示すグラフであり、（ａ）は時間−偏心量グラフ、（ｂ）は時間−電動機電流グラフである。
【符号の説明】
１・・・可変舵角比操舵装置
１０・・・可変舵角比装置
２７・・・モータ（電動機）
３３・・・変位センサ（舵角比センサ）
４０・・・制御装置
４１・・・目標舵角比設定部（目標舵角比設定手段）
４２・・・偏差演算部（電動機制御手段）
４３・・・ＰＩＤ制御部（電動機制御手段）
４４・・・電動機制御信号発生部（電動機制御手段）
４５・・・電動機駆動部（電動機駆動手段）
４６・・・出力停止部（出力停止手段）
ＡＥ・・・実偏心量（実舵角比）
ＣＥ・・・目標偏心量（目標舵角比）
ＭＳ・・・電動機制御信号
Ｓ・・・ステアリング系
【図１】
0003560023.tif 000002
【図２】
0003560023.tif 000003
【図３】
0003560023.tif 000004
【図４】
0003560023.tif 000005
【図５】
0003560023.tif 000006
【図６】
0003560023.tif 000007
【図７】
0003560023.tif 000008
【図８】
0003560023.tif 000009
【図９】
0003560023.tif 000010