(57)【要約】【課題】  システム起動時に確実にステアリングホイールと転舵輪を分離する。【解決手段】  操舵角センサ２３と、転舵アクチュエータ３８と、反力アクチュエータ２５と、転舵アクチュエータ制御手段と、反力アクチュエータ制御手段と、ステアリングホイール２１と転舵アクチュエータ３８との間に設けられた遊星歯車機構５１と、ステアリングホイール２１と転舵輪３５とを機械的に連結・分離するロック部材と、前記ロック部材を駆動するロック駆動手段と、前記ロック部材のロック／アンロック状態を判定するロック状態判定手段と、を備え、前記ロック駆動手段を駆動して前記ロック部材をアンロック状態にしているにもかかわらず前記ロック状態判定手段がロック状態であると判定した場合には、転舵アクチュエータ３８の制御量を増大する。【選択図】    図１
2006315658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作を行う操作子と、
前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段と、
転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記操作入力検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、
前記反力アクチュエータの制御を行う反力アクチュエータ制御手段と、
前記操作子と前記転舵アクチュエータとの間に設けられたクラッチと、
前記クラッチの断続を切り替えるクラッチ切り替え手段と、
前記クラッチが接続状態か切断状態かを判定するクラッチ状態判定手段と、
を備え、前記クラッチを接続状態から切断状態に移行させるべく前記クラッチ切り替え手段を作動しているにもかかわらず前記クラッチ状態判定手段がクラッチ接続状態であると判定した場合には、前記転舵アクチュエータの制御量を増大するか、または前記反力アクチュエータの制御量を増大するかの制御を行うことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
運転者が操作を行う操作子と、
前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段と、
転舵輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータと、
前記操作入力検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、
前記反力アクチュエータの制御を行う反力アクチュエータ制御手段と、
前記操作子と前記転舵アクチュエータとの間に設けられた遊星歯車機構と、
ロック状態で前記遊星歯車機構の構成部材の一部を回転不能にして前記操作子と前記転舵輪とを機械的に連結し、アンロック状態で前記構成部材を回転可能にして前記操作子と前記転舵輪とを機械的に分離するロック部材と、
前記ロック部材を駆動するロック駆動手段と、
前記ロック部材がロック状態かアンロック状態かを判定するロック状態判定手段と、
を備え、前記ロック部材をロック状態からアンロック状態に移行させるべく前記ロック駆動手段を駆動しているにもかかわらず前記ロック状態判定手段がロック状態であると判定した場合には、前記転舵アクチュエータの制御量を増大するか、または前記反力アクチュエータの制御量を増大するかの制御を行うことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
前記制御量を増大させた場合には、前記操作子が中立位置に戻るまで、前記操作入力量に対する前記制御量の比を保持することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、運転者が操作を行う操作子と転舵輪を転舵する転舵アクチュエータとを機械的に連結および分離が可能な車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
運転者が操作するステアリングホイール（操作子）と転舵輪が機械的に接続されていない所謂ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置においては、運転者がステアリングホイールを操作したときに適切な操舵反力を与えるための反力アクチュエータと、運転者のステアリングホイールの操作に応じて転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータとを備えており、両アクチュエータをそれぞれ独立に制御している。
このステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置には、システム異常時にも操舵可能にするためにバックアップシステムを備えたものがある。
【０００３】
このバックアップシステムとして、ステアリングホイールの回転軸と転舵機構の入力軸とを遊星歯車機構（クラッチ）で接続し、この遊星歯車機構の１つの構成歯車をロック部材で回転不能にできるようにして構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。
このバックアップシステムでは、通常は遊星歯車機構の各構成歯車を自由回転可能にすることでステアリングホイールと転舵機構の入力軸とを機械的に分離し、ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置として機能させることができ、システム異常時には遊星歯車機構の１つの構成歯車をロック部材でロックして回転不能にすることによりステアリングホイールと転舵機構の入力軸とを機械的に連結し、ステアリングホイールで転舵輪を直接転舵動作させる操舵装置（非ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置）として機能させることができる。また、このバックアップシステムでは、システム停止時もロック部材をロック動作させる。
【特許文献１】特開２００５−２９０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記ロック部材のロック状態を解除する際に、運転者がステアリングホイールにある方向に力を加えていると、ステアリングホイールと転舵輪との間に捩れが生じ、この捩れに基づく力がロック部材のロック解除動作を邪魔してロックを解除できなくする場合がある。特に、システム起動時は転舵輪が停止しており、遊星歯車機構の転舵輪側には非常に大きな負荷が加わっているので、ステアリングホイールに力を加えると前記捩れの力が非常に大きくなり、ロック解除が難しくなる。このようにロック部材がロック解除されないままステア・バイ・ワイヤとしての制御を開始してしまうと、転舵機構の動作がステアリングホイールに拘束されるため、運転者が違和感を感じることがある。
この問題を解決するために、ロック解除力を大きくして対応すると、ロック解除装置が大型化したり、ロック解除時のショック発生や異音発生により商品性が低下するなどの不具合が生じる。
そこで、この発明は、装置の大型化を招くことなく、システム起動時に操作子と転舵輪の機械的な分離状態を確実に形成することができる車両用操舵装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、運転者が操作を行う操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール２１）と、前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段（例えば、後述する実施例における操舵角センサ２３）と、転舵輪（例えば、後述する実施例における転舵輪３５）を転舵する転舵アクチュエータ（例えば、後述する実施例における転舵アクチュエータ３８）と、前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（例えば、後述する実施例における反力アクチュエータ２５）と、前記操作入力検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段（例えば、後述する実施例における転舵制御部１１０と、前記反力アクチュエータの制御を行う反力アクチュエータ制御手段（例えば、後述する実施例における反力制御部１２０）と、前記操作子と前記転舵アクチュエータとの間に設けられたクラッチ（例えば、後述する実施例における遊星歯車機構５１）と、前記クラッチの断続を切り替えるクラッチ切り替え手段（例えば、後述する実施例におけるロック機構８０）と、前記クラッチが接続状態か切断状態かを判定するクラッチ状態判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１０３，２０３）と、を備え、前記クラッチを接続状態から切断状態に移行させるべく前記クラッチ切り替え手段を作動しているにもかかわらず前記クラッチ状態判定手段がクラッチ接続状態であると判定した場合には、前記転舵アクチュエータの制御量を増大するか、または前記反力アクチュエータの制御量を増大するかの制御を行うことを特徴とする車両用操舵装置（例えば、後述する実施例における車両用操舵装置１０）である。
クラッチを接続状態から切断状態に移行させるべくクラッチ切り替え手段を作動しているにもかかわらずクラッチを切断状態にできないのは、操作子と転舵輪との間が捩れた状態にあることに起因しており、転舵アクチュエータの制御量を増大するか、あるいは、反力アクチュエータの制御量を増大すると、前記捩れの状態を弱めることができる。その結果、クラッチを接続状態から切断状態に確実に移行させることができる。
なお、操作子の操作入力量としては、操作角あるいは操作トルク（操舵トルク）などが考えられる。
【０００６】
請求項２に係る発明は、運転者が操作を行う操作子（例えば、後述する実施例におけるステアリングホイール２１）と、前記操作子への操作入力量を検出する操作入力量検出手段（例えば、後述する実施例における操舵角センサ２３）と、転舵輪（例えば、後述する実施例における転舵輪３５）を転舵する転舵アクチュエータ（例えば、後述する実施例における転舵アクチュエータ３８）と、前記操作子に操舵反力を付与する反力アクチュエータ（例えば、後述する実施例における反力アクチュエータ２５）と、前記操作入力検出手段で検出した操作入力量に応じて前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段（例えば、後述する実施例における転舵制御部１１０）と、前記反力アクチュエータの制御を行う反力アクチュエータ制御手段（例えば、後述する実施例における反力制御部１２０）と、前記操作子と前記転舵アクチュエータとの間に設けられた遊星歯車機構（例えば、後述する実施例における遊星歯車機構５１）と、ロック状態で前記遊星歯車機構の構成部材を回転不能にして前記操作子と前記転舵輪とを機械的に連結し、アンロック状態で前記構成部材を回転可能にして前記操作子と前記転舵輪とを機械的に分離するロック部材（例えば、後述する実施例におけるスイングアーム８２）と、前記ロック部材を駆動するロック駆動手段（例えば、後述する実施例におけるソレノイド８３）と、前記ロック部材がロック状態かアンロック状態かを判定するロック状態判定手段（例えば、後述する実施例におけるステップＳ１０３，Ｓ２０３）と、を備え、前記ロック部材をロック状態からアンロック状態に移行させるべく前記ロック駆動手段を駆動しているにもかかわらず前記ロック状態判定手段がロック状態であると判定した場合には、前記転舵アクチュエータの制御量を増大するか、または前記反力アクチュエータの制御量を増大するかの制御を行うことを特徴とする車両用操舵装置（例えば、後述する実施例における車両用操舵装置１０）である。
ロック部材をロック状態からアンロック状態に移行させるべくロック駆動手段を駆動しているにもかかわらずロック解除できないのは、操作子と転舵輪との間が捩れた状態にあることに起因しており、転舵アクチュエータの制御量を増大するか、あるいは、反力アクチュエータの制御量を増大すると、前記捩れの状態を弱めることができる。その結果、ロック部材をロック状態からアンロック状態に確実に移行させることができる。
なお、操作子の操作入力量としては、操作角あるいは操作トルク（操舵トルク）などが考えられる。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記制御量を増大させた場合には、前記操作子が中立位置に戻るまで、前記操作入力量に対する前記制御量の比を保持することを特徴とする。
このように構成することにより、クラッチが接続状態から切断状態に移行したとき、あるいは、ロック部材がロック状態からアンロック状態に移行したときに、制御量が急激に変化するのを防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、転舵アクチュエータの制御量を増大するか、または反力アクチュエータの制御量を増大することにより、操作子と転舵輪との間の捩れを弱めて、クラッチを接続状態から切断状態に確実に移行させることができるので、運転者に違和感を与えずにステア・バイ・ワイヤによる操舵制御を行うことができる。また、クラッチ切り替え手段を大型化することなくクラッチを接続状態から切断状態に確実に移行させることができる。
請求項２に係る発明によれば、転舵アクチュエータの制御量を増大するか、または反力アクチュエータの制御量を増大することにより、操作子と転舵輪との間の捩れを弱めて、ロック部材をロック状態からアンロック状態に確実に移行させることができるので、運転者に違和感を与えずにステア・バイ・ワイヤによる操舵制御を行うことができる。また、ロック駆動手段を大型化することなくロック部材をロック状態からアンロック状態に確実に移行させることができる。
請求項３に係る発明によれば、クラッチを接続状態から切断状態に移行したとき、あるいは、ロック部材がロック状態からアンロック状態に移行したときに、制御量が急激に変化するのを防止することができるので、運転者に違和感を与えずにステア・バイ・ワイヤによる安定した操舵制御を行うことができ、操舵フィーリングが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明に係る車両用操舵装置の実施例を図１〜図７の図面を参照して説明する。
図１に示すように、車両用操舵装置１０は、ステアリングホイール２１から転舵機構３０を機械的に分離し、ステアリングホイール２１の操舵量に応じて転舵アクチュエータ３８から転舵用動力を発生させ、この転舵用動力を転舵機構３０へ伝えることで、転舵機構３０にて左右の転舵輪３５，３５を転舵させる、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置である。
【００１０】
この車両用操舵装置１０の操舵機構２０は、運転者が操作を行うステアリングホイール（操作子）２１と、ステアリングホイール２１に連結したステアリングシャフト２２と、ステアリングホイール２１の操舵角（操作入力量）を検出する操舵角センサ（操作入力量検出手段）２３と、ステアリングホイール２１に操舵反力を付与する反力アクチュエータ２５と、ステアリングシャフト２２に作用する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ２９と、を備える。ここで、操舵反力とは、ステアリングホイール２１の回転方向に対して逆方向に作用する操作抵抗である。反力アクチュエータ２５は、操舵反力（反力トルク）を発生する反力モータ２４と、操舵反力をステアリングシャフト２２に伝達する反力伝達機構２６と、からなり、反力伝達機構２６は、反力モータ２４のモータ軸に設けたウォーム２７と、ステアリングシャフト２２に結合するとともにウォーム２７に噛合するウォームホイール２８とからなるウォームギヤ機構、すなわち倍力機構で構成されている。
【００１１】
転舵機構３０は、ステアリングシャフト２２の操舵力が入力される入力軸３１と、入力軸３１にラックアンドピニオン機構３３を介して連結されたラック軸３４と、ラック軸３４の両端に左右の転舵輪（例えば前輪）３５，３５を連結するタイロッド３６，３６およびナックル３７，３７と、入力軸３１に転舵用動力を付与する転舵アクチュエータ３８と、ラック軸３４の位置を検出するラック軸位置センサ４２と、を備える。ラックアンドピニオン機構３３は、入力軸３１に形成したピニオン４３とラック軸３４に形成したラック４４とからなる。転舵アクチュエータ３８は、転舵用動力を発生するステアリングモータ４５と、転舵用動力を入力軸３１に伝達する転舵動力伝達機構４６とからなり、転舵動力伝達機構４６は、ステアリングモータ４５のモータ軸に設けたウォーム４７と、入力軸３１に結合するとともにウォーム４７に噛合するウォームホイール４８とからなるウォームギヤ機構、すなわち倍力機構で構成されている。
【００１２】
さらに、この車両用操舵装置１０では、操舵機構２０のステアリングシャフト２２と転舵機構３０の入力軸３１とが、遊星歯車機構５１、第１連結軸５２、第１自在軸継手５３、第２連結軸５４および第２自在軸継手５５を介して連結されている。
遊星歯車機構５１について図２の模式図を参照して説明する。遊星歯車機構５１は、中心のサンギヤ７１に複数個、例えば３個のプラネタリギヤ７２・・・を噛合させ、これらのプラネタリギヤ７２・・・に内歯のリングギヤ７３を噛合させ、プラネタリギヤ７２・・・をキャリア７４にそれぞれ回転可能に取付けて構成されている。
【００１３】
サンギヤ７１、リングギヤ７３およびキャリア７４は、第１連結軸５２を中心として同心上に配列されている。リングギヤ７３はステアリングシャフト２２に連結され、キャリア７４は第１連結軸５２に連結され、サンギヤ７１は第１連結軸５２に相対回転可能に支持されており、プラネタリギヤ７２・・・は、サンギヤ７１に対して等ピッチで放射状に配列されている。なお、図２において、符号９２はステアリングシャフト２２を支持する第１軸受、符号９３，９３は第１連結軸５２を支持する第２軸受、符号９４はリングギヤ７３を支持する第３軸受を示す。
【００１４】
さらに、この遊星歯車機構５１はサンギヤ７１を回転不能にするロック機構８０を備えている。ロック機構８０は、サンギヤ７１に一体的に設けられたロック用歯車８１と、ロック用歯車８１の歯に係合可能なスイングアーム（ロック部材）８２と、スイングアーム８２をロック状態あるいはアンロック状態に駆動するソレノイド（ロック駆動手段）８３とからなる。ロック用歯車８１は、第１連結軸５２と同心上に配置され、第１連結軸５２に対して相対回転可能に設けられている。スイングアーム８２は支軸８５を中心にして回転可能に設けられており、一端にロック用歯車８１の歯に係合可能なロック爪８４を有している。スイングアーム８２は、図示しないリターンスプリングによってロック爪８４をロック用歯車８１に接近させる回転方向に付勢されており、スイングアーム８２の他端にソレノイド８３のプッシュロッド８８の先端が突き当てられている。
【００１５】
そして、ソレノイド８３の非励磁状態では図３において実線で示すようにプッシュロッド８８は後退しており、このときにはスイングアーム８２が前記リターンスプリングによってロック用歯車８１に接近する方向に回転するので、スイングアーム８２のロック爪８４がロック用歯車８１の歯に係合し（以下、この状態をロック状態と称す）、ロック用歯車８１の回転が阻止され、その結果、サンギヤ７１は回転不能になる。なお、この車両用操舵装置１０では、システム停止でソレノイド８３は非励磁となり、ロック機構８０はロック状態となるように構成されている。
【００１６】
一方、ソレノイド８３を励磁すると図２に示すように（図３において二点鎖線で示すように）プッシュロッド８８が前進し、前記リターンスプリングの弾性に抗してスイングアーム８２の他端を押動する。その結果、スイングアーム８２が弾性に抗して回転し、ロック爪８４がロック用歯車８１から離反し、ロックが解除される（以下、この状態をアンロック状態と称す）。
【００１７】
次に、遊星歯車機構５１の作用を説明する。
図示しないイグニッションスイッチがＯＮのときには、通常、ソレノイド８３は励磁されており、ロック機構８０はアンロック状態になる。このときには、ロック用歯車８１が回転可能になり、ロック用歯車８１と一体のサンギヤ７１も回転可能になる。その結果、プラネタリーギヤ７２・・・とリングギヤ７３は相互に規制されることなく回転可能になり、ステアリングシャフト２２から入力軸３１へ操舵力が伝わることはない。つまり、ロック機構８０をアンロック状態にすると、遊星歯車機構５１において操舵トルクが遮断され、ステアリングホイール２１と転舵輪３５を実質的に分離することができる。このとき、反力モータ２４とステアリングモータ４５は後述するように電子制御装置６１によってそれぞれ独立に制御され、車両用操舵装置１０はステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置になる。
【００１８】
一方、何らかの要因によって操舵機構２０と転舵機構３０との間での電気的な接続が解除されたとき、または前記イグニッションスイッチをＯＦＦにしたときには、ソレノイド８３が非励磁の状態になり、ロック機構８０はロック状態になる。このときには、ロック用歯車８１は回転不能にされ、ロック用歯車８１と一体のサンギヤ７１も回転不能になる。この状態でステアリングホイール２１を回転操作してリングギヤ７３を回転すると、その回転力がプラネタリギヤ７２・・・を介してキャリア７４に伝わり、キャリア７４が回転し、プラネタリギヤ７２・・・は自転しつつ公転する。つまり、ロック機構８０をロック状態にすると、遊星歯車機構５１を介してステアリングシャフト２２から第１連結軸５２に操舵トルクを伝達可能になり、操舵機構２０と転舵機構３０がプラネタリーギヤ７２・・・とリングギヤ７３を介して機械的に接続され、ステアリングホイール２１と転舵輪３５とを機械的に連結することができる。その結果、ステアリングホイール２１の回転運動を機械的にラック軸９の軸方向運動に変換することができ、転舵輪３５を転舵することができる。
【００１９】
すなわち、このときには車両用操舵装置１０はステア・バイ・ワイヤではなくなり、手動で転舵輪３５を転舵することが可能な操舵装置となる。なお、このときには反力モータ２４は電子制御装置６１によって操舵反力を発生しないように制御される。この場合、転舵輪３５，３５が受ける路面反力は、転舵機構３０および遊星歯車機構５１を介してステアリングシャフト２２に作用することとなる。
つまり、ロック機構８０をロック状態にするとステアリングホイール２１と転舵輪３５とを機械的に連結することができ、ロック機構８０をアンロック状態にするとステアリングホイール２１と転舵輪３５を実質的に分離することができる。
すなわち、この車両用操舵装置１０において遊星歯車機構５１はクラッチを構成し、ロック機構８０は該クラッチの断続を切り替えるクラッチ切り替え手段を構成する。そして、ロック機構８０のアンロック状態はクラッチ切断状態に対応し、ロック機構８０のロック状態はクラッチ接続状態に対応する。
【００２０】
次に、反力モータ２４とステアリングモータ４５の制御について説明する。車両用操舵装置１０は電子制御装置６１を備えており、この電子制御装置６１には、操舵角センサ２３、操舵トルクセンサ２９、ラック軸位置センサ４２、車速センサ６２、イグニッションスイッチ６３の出力信号が入力される。そして、前述したようにロック機構８０をアンロック状態にして車両用操舵装置１０をステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置として使用しているときに、電子制御装置６１は、前記各センサ２３，２９，４２，６２の出力信号に基づいて、反力モータ２４とステアリングモータ４５とを個別に制御する。なお、ラック軸位置センサ４２で検出されるラック軸位置（ラックストローク）は実転舵角に対応するので、以下の説明では、ラック軸位置センサ４２の出力信号を実転舵角信号と読み替えて説明する。
【００２１】
電子制御装置６１は、図４のブロック図に示すように、ステアリングモータ４５を制御する転舵制御部（転舵アクチュエータ制御手段）１１０と、反力モータ２４を制御する反力制御部（反力アクチュエータ制御手段）１２０と、ロック機構８０の解除制御を行うロック解除制御部１３０と、を備えている。
【００２２】
ロック解除制御部１３０は、イグニッションスイッチ６３のＯＮ／ＯＦＦ信号、操舵トルクセンサ２９からの操舵トルク信号に基づいて、システム起動時の制御量（目標転舵角または目標操舵反力）補正の要否を判定し、制御量補正が必要と判定した場合には目標転舵角設定部１１１または目標操舵反力設定部１２１に補正信号を出力する。
【００２３】
転舵制御部１１０は、操舵角センサ２３からのステアリングホイール２の操舵方向を含めた操舵角信号，車速センサ６２からの車速信号，ロック解除制御部１３０からの補正信号に基づいて目標転舵角を設定する目標転舵角設定部１１１と、この目標転舵角設定部１１１で設定された目標転舵角にラック軸位置センサ４２からの実転舵角信号を一致させるためにステアリングモータ４５への供給電流を制御するステアリングモータ制御部１１２と、を備えている。
これにより、ステアリングホイール２１に運転者が与えた操舵角（操作量）に対し、その時の車速を加味した最適な転舵輪３５の転舵角が決定される。
【００２４】
反力制御部１２０は、車速センサ６２からの車速信号，ラック軸位置センサ４２からの実転舵角信号，転舵制御部１１０からの舵角指令信号，ロック解除制御部１３０からの補正信号に基づいて目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定部１２１と、この目標操舵反力設定部１２１で設定された目標操舵反力に操舵トルクセンサ２９の出力値（つまり、実操舵トルク）を一致させるために反力モータ２４への供給電流を制御する反力モータ制御部１２２と、を備えている。ここで、転舵制御部１１０からの舵角指令信号は、目標転舵角設定部１１１から出力される目標転舵角信号とラック軸位置センサ４２から出力される実転舵角信号との偏差信号である。
これにより、運転者の操舵方向とは逆方向の操舵反力がステアリングホイール２１に加えられ、ステアリングホイール２１と転舵輪３５との間に、あたかもトーションバーが存在するかのような操舵フィーリングを得ることができる。
【００２５】
次に、ロック解除制御部１３０によって制御量補正が必要と判定される場合の処理を説明する。
前述したようにイグニッションスイッチがＯＦＦのときはロック機構８０がロックされているが、この状態からイグニッションスイッチをＯＮにすると、ソレノイド８３が励磁され、スイングアーム８２がリターンスプリングの弾性に抗して回転し、ロック爪８４がロック用歯車８１から離脱してロックが解除され、ロック機構８０がアンロック状態になって、ステアリングホイール２１と転舵輪３５とを機械的に分離することができる。
【００２６】
しかしながら、ステアリングホイール２１にある方向に力を加えながらイグニッションスイッチをＯＮ操作すると、イグニッションスイッチをＯＮする時点では転舵輪３５が停止状態で路面に接地しているので、転舵機構３０は極めて大きな負荷がかかった状態になっており、そのためステアリングホイール２１の操作に転舵アクチュエータ３８の動作が付いていけず遅れることから、ステアリングシャフト２２と第１連結軸５２が捩れた状態になってロック用歯車８１がロック爪８４を噛んでしまい、ロック爪８４がロック用歯車８１から離脱できず（すなわち、アンロック状態に移行することができず）、ステアリングホイール２１と転舵輪３５とを機械的に分離することができない虞がある。
【００２７】
そこで、この車両用操舵装置１０では、ロック解除指令によりソレノイド８３が励磁されているにもかかわらず、ロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行しない場合には、転舵アクチュエータ３８の制御量を通常よりも増大する制御を実行するか、または、反力アクチュエータ２５の制御量を通常よりも増大する制御を実行することにより、ロック爪８４をロック用歯車８１の歯から確実に離脱できるようにし、ロック機構８０をロック状態からアンロック状態に確実に移行することができるようにしている。
【００２８】
詳述すると、転舵アクチュエータ３８の制御量を通常よりも増大させると、通常よりも大きい転舵用動力が得られるので、ステアリングシャフト２２と第１連結軸５２の捩れ状態を弱めることができ、ロック爪８４がロック用歯車８１の歯から確実に離脱できるようになる。
また、反力アクチュエータ２５の制御量を通常よりも増大させると、ステアリングホイール２１に対する操舵反力が通常よりも大きくなるので、ステアリングシャフト２２に作用する操舵トルクを低減することができる。その結果、ステアリングシャフト２２と第１連結軸５２の捩れ状態を弱めることができ、ロック爪８４がロック用歯車８１の歯から確実に離脱できるようになる。
【００２９】
なお、この実施例では、ロック解除指令後にロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行したか否かは、操舵トルクセンサ２９により検出される操舵トルク値によって判定することとした。つまり、検出された操舵トルクが所定値よりも大きいときにはアンロック状態に移行していないと判定し、検出された操舵トルクが所定値以下のときにはアンロック状態に移行したと判定する。
【００３０】
次に、転舵アクチュエータ３８の制御量を通常よりも増大制御することによってロック機構８０をロック解除し易くするロック解除処理を、図５に示すフローチャートと図６に示すタイムチャートに従って説明する。なお、図５のフローチャートに示すロック解除処理ルーチンは、電子制御装置６１によって一定時間毎に繰り返し実行される。また、図６におけるラックストロークは転舵角に対応し、転舵角と読み替えることができる。
【００３１】
まず、ステップＳ１０１において、イグニッションスイッチ６３の出力信号に基づいてシステム起動時か否かを判定する。
ステップＳ１０１における判定結果が「ＹＥＳ」（システム起動時）である場合は、ステップＳ１０２に進み、ロック解除指令を出して、ロック機構８０のソレノイド８３に電流を流し励磁する。
次に、ステップＳ１０３に進み、操舵トルクセンサ２９で検出された操舵トルク値ｔｒｑが予め設定した所定の閾値ｔｈよりも大きいか否かを判定する。ここで、操舵トルクｔｒｑが閾値ｔｈよりも大きい場合は、ロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行していないと判断し、操舵トルクｔｒｑが閾値ｔｈ以下の場合は、ロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行したと判断する。この実施例においては、電子制御装置６１がステップＳ１０３の処理を実行することにより、ロック部材がロック状態かアンロック状態かを判定するロック状態判定手段が実現されるとともに、クラッチが接続状態か切断状態かを判定するクラッチ状態判定手段が実現される。
【００３２】
ステップＳ１０３における判定結果が「ＹＥＳ」（ｔｒｑ＞ｔｈ）である場合は、アンロック状態に移行していないので、ステップＳ１０４に進み、式（１）に基づいて補正係数ｒを算出する。
ｒ＝（λｔ＋α）／λｔ  ・・・  式（１）
なお、式（１）において、λｔはロック機構８０がアンロック状態のときに設定される通常の目標転舵角であり、操舵角センサ２３で検出された操舵角と車速センサで検出された車速に基づいて設定される。また、αは制御増大分に対応する転舵角であり、所定の一定値が予め設定されている。
【００３３】
次に、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進み、操舵角センサ２３で検出されたステアリングホイール２１の操舵角θが「０」（中立位置）か否かを判定する。
ステップＳ１０５における判定結果が「ＮＯ」（θ≠０）である場合は、ステップＳ１０６に進み、式（２）に基づいて補正目標転舵角λｔｔを算出する。
λｔｔ＝λｔ・ｒ  ・・・  式（２）
【００３４】
次に、ステップＳ１０７に進み、補正目標転舵角λｔｔとラック軸位置センサ４２で検出される実転舵角λとが一致するように、ステアリングモータ４５への供給電流を制御する
一方、ステップＳ１０５における判定結果が「ＹＥＳ」（θ＝０）である場合はステップＳ１０８に進み、補正係数ｒを「１」に設定した後、ステップＳ１０６に進む。
【００３５】
つまり、システム起動時にロック機構８０のソレノイド８３が励磁されたにもかかわらず、ロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行しないと判定されたときには、通常よりも目標転舵角を増大する制御が実行され、これにより図６のタイムチャートに示すように、第１連結軸３１に作用していた操舵トルク（操舵トルク）が直ちに激減し、ステアリングシャフト２２と第１連結軸５２の捩れ状態を急激に弱めることができる。その結果、ロック機構８０のロック爪８４がロック用歯車８１の歯から離脱することができ、ロック機構８０はアンロック状態になる。
【００３６】
そして、目標転舵角の増大制御は、ロック機構８０がアンロック状態になった後もステアリングホイール２１が中立位置に戻るまで、増大制御開始時に設定したステアリングレシオ（操舵角に対する転舵角制御量の比）を維持しながら継続される。そして、ステアリングホイール２１が中立位置に戻ると目標転舵角の増大制御を終了して、通常のステアリングレシオによる制御に戻る。
このようにして、ロック機構８０におけるソレノイド８３を大型化することなく、システム起動時に確実にロック機構８０をアンロック状態にすることができる。また、ロック解除時にショックや異音が発生することもなく、運転者に違和感を与えることなくステア・バイ・ワイヤによる安定した操舵制御を行うことができ、商品性が向上する。
【００３７】
換言すると、クラッチ切り替え手段（ロック機構８０）を大型化することなく、システム起動時に確実にクラッチ（遊星歯車機構５１）を接続状態から切断状態に確実に移行させることができる。また、クラッチの接続状態から切断状態への切り替え時にショックや異音が発生することもなく、運転者に違和感を与えることなくステア・バイ・ワイヤによる安定した操舵制御を行うことができ、商品性が向上する。
【００３８】
なお、ステップＳ１０１における判定結果が「ＮＯ」（起動時でない）である場合、および、ステップＳ１０３における判定結果が「ＮＯ」（ｔｒｑ≦ｔｈ）である場合（すなわち、ロック機構８０がロック解除されている場合）は、目標転舵角の増大制御を行う必要がないので、これらの場合はステップＳ１０５に進む。また、これらの場合には補正係数ｒが初期値「１」に設定されて、ステップＳ１０６以下の処理が実行される。
【００３９】
次に、反力アクチュエータ２５の制御量を通常よりも増大制御することによってロック機構８０をロック解除し易くするロック解除処理を、図７に示すフローチャートに従って説明する。なお、図７のフローチャートに示すロック解除処理ルーチンは、電子制御装置６１によって一定時間毎に繰り返し実行される。
【００４０】
まず、ステップＳ２０１において、イグニッションスイッチ６３の出力信号に基づいてシステム起動時か否かを判定する。
ステップＳ２０１における判定結果が「ＹＥＳ」（システム起動時）である場合は、ステップＳ２０２に進み、ロック解除指令を出して、ロック機構８０のソレノイド８３に電流を流し励磁する。
次に、ステップＳ２０３に進み、操舵トルクセンサ２９で検出された操舵トルク値ｔｒｑが予め設定した所定の閾値ｔｈよりも大きいか否かを判定する。この実施例においては、電子制御装置６１がステップＳ２０３の処理を実行することにより、ロック状態判定手段が実現される。
【００４１】
ステップＳ２０３における判定結果が「ＹＥＳ」（ｔｒｑ＞ｔｈ）である場合は、ロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行していないと判断して、ステップＳ２０４に進み、式（３）に基づいて補正係数ｒを算出する。
ｒ＝（ｈｔ＋α）／ｈｔ  ・・・  式（３）
なお、式（３）において、ｈｔはロック機構８０がアンロック状態のときに設定される通常の目標操舵反力であり、車速センサ６２からの車速信号，ラック軸位置センサ４２からの実転舵角信号，転舵制御部１１０からの舵角指令信号（目標転舵角信号と実転舵角信号との偏差信号）とに基づいて設定される。また、αは制御増大分に対応する操舵反力であり、所定の一定値が予め設定されている。
【００４２】
次に、ステップＳ２０４からステップＳ２０５に進み、操舵角センサ２３で検出されたステアリングホイール２１の操舵角θが「０」（中立位置）か否かを判定する。
ステップＳ２０５における判定結果が「ＮＯ」（θ≠０）である場合は、ステップＳ２０６に進み、式（４）に基づいて補正目標操舵反力ｈｔｔを算出する。
ｈｔｔ＝ｈｔ・ｒ  ・・・  式（４）
【００４３】
次に、ステップＳ２０７に進み、補正目標操舵反力ｈｔｔと操舵トルクセンサ２９で検出される実操舵トルクｈとが一致するように、反力モータ２４への供給電流を制御する。
一方、ステップＳ２０５における判定結果が「ＹＥＳ」（θ＝０）である場合はステップＳ２０８に進み、補正係数ｒを「１」に設定した後、ステップＳ２０６に進む。
【００４４】
つまり、システム起動時にロック機構８０のソレノイド８３が励磁されたにもかかわらず、ロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行しないと判定されたときには、通常よりも目標操舵反力を増大する制御が実行される。これにより、ステアリングシャフト２２に作用していた操舵トルクを直ちに激減させることができ、ステアリングシャフト２２と第１連結軸５２の捩れ状態を急激に弱めることができる。その結果、ロック機構８０のロック爪８４がロック用歯車８１の歯から離脱することができ、ロック機構８０はアンロック状態になる。
【００４５】
そして、目標操舵反力の増大制御は、ロック機構８０がアンロック状態になった後もステアリングホイール２１が中立位置に戻るまで、増大制御開始時に設定したステアリングレシオ（操舵角に対する転舵角制御量の比）を維持しながら継続される。そして、ステアリングホイール２１が中立位置に戻ると目標操舵反力の増大制御を終了して、通常のステアリングレシオによる制御に戻る。
このようにして、ロック機構８０におけるソレノイド８３を大型化することなく、システム起動時に確実にロック機構８０をアンロック状態にすることができる。また、ロック解除時にショックや異音が発生することもなく、運転者に違和感を与えることなくステア・バイ・ワイヤによる安定した操舵制御を行うことができ、商品性が向上する。
【００４６】
換言すると、クラッチ切り替え手段（ロック機構８０）を大型化することなく、システム起動時に確実にクラッチ（遊星歯車機構５１）を接続状態から切断状態に確実に移行させることができる。また、クラッチの接続状態から切断状態への切り替え時にショックや異音が発生することもなく、運転者に違和感を与えることなくステア・バイ・ワイヤによる安定した操舵制御を行うことができ、商品性が向上する。
【００４７】
なお、ステップＳ２０１における判定結果が「ＮＯ」（起動時でない）である場合、および、ステップＳ２０３における判定結果が「ＮＯ」（ｔｒｑ≦ｔｈ）である場合（すなわち、ロック機構８０がロック解除されている場合）は、目標操舵反力の増大制御を行う必要がないので、これらの場合はステップＳ２０５に進む。また、これらの場合には補正係数ｒが初期値「１」に設定されて、ステップＳ２０６以下の処理が実行される。
この実施例では、反力モータ２４によって発生させる補正目標操舵反力を前記式（４）に基づいて決定しているが、補正目標操舵反力を、ステアリングホイール２１に入力される操舵トルクと同等の大きさで反対方向となるように決定することも可能である。
【００４８】
〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、操作子はステアリングホイール２１に限定されるものではなく、ジョイスティックであってもよい。
また、前述した実施例ではステアリングホイール２１（操作子）への操作入力量を操作角としたが、操舵トルク（操作状態量）を操作入力量として転舵アクチュエータ３８を制御してもよい。
また、前述した実施例では、ロック部材のロック／アンロック状態を操舵トルクに基づいて判定したが、ソレノイド８３のプッシュロッド８８の位置、あるいは、ロック爪８４の位置を位置センサで検出可能にし、この位置センサの出力に基づいてロック部材のロック／アンロック状態を判定してもよい。
さらに、ソレノイド８３を励磁しているにもかかわらずロック機構８０がロック状態からアンロック状態に移行しない場合に、転舵アクチュエータ３８の制御量の増大制御と、反力アクチュエータ２５の制御量の増大制御を両方実行することも可能である。
【００４９】
また、前述した実施例では、クラッチを遊星歯車機構５１により構成したが、クラッチは、操舵トルクの伝達・遮断を切り替えることができるものであればこれに限定されず、例えば、噛み合いクラッチで構成することも可能である。その場合、クラッチを駆動する油圧アクチュエータなどによりクラッチ切り替え手段が構成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】この発明に係る車両用操舵装置の一実施例における概略構成図である。
【図２】前記実施例の車両用操舵装置における遊星歯車機構の一例を示す構成図である。
【図３】前記実施例の車両用操舵装置におけるストッパ機構の一例を示す構成図である。
【図４】前記実施例の車両用操舵装置の制御ブロック図である。
【図５】前記実施例の車両用操舵装置におけるロック解除処理を示すフローチャートの一例である。
【図６】前記実施例の車両用操舵装置におけるロック解除時のタイムチャートの一例である。
【図７】前記実施例の車両用操舵装置におけるロック解除処理を示すフローチャートの他の例である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  車両用操舵装置
２１  ステアリングホイール（操作子）
２３  操舵角センサ（操作入力量検出手段）
２５  反力アクチュエータ
３５  転舵輪
３８  転舵アクチュエータ
５１  遊星歯車機構（クラッチ）
８０  ロック機構（クラッチ切り替え手段）
８２  スイングアーム（ロック部材）
８３  ソレノイド（ロック駆動手段）
１１０  転舵制御部（転舵アクチュエータ制御手段）
１２０  反力制御部（反力アクチュエータ制御手段）
【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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