(57)【要約】【課題】シンプルな構造でドライバーに操舵感を付与し、車両挙動の安定化を図り、フェールセーフを確保できる操舵システムを提供する。【解決手段】ステアリングホイール１に機械的に連結される操作側シャフト２と、車輪に機械的に連結される車輪側シャフト４を、第１連結モードにおいて同行回転するように機械的に連結し、第２連結モードにおいて設定相対回転角度の相対回転を許容すると共に設定相対回転角度に達すると同行回転するよう機械的に連結する。ステアリングホイール１の検出操作量に応じた目標挙動指標値と車両の挙動変化に対応する検出挙動指標値の偏差から、操舵制御が必要ないとの判断時は第１連結モードにおいて操舵力を発生することがなく、必要であるとの判断時は第２連結モードにおいてその偏差を低減する操舵力を発生するようアクチュエータを制御する。【選択図】図１
2006168516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操作により回転するように前記ステアリングホイールに機械的に連結される操作側シャフトと、
自身の回転により舵角が変化するように車輪に機械的に連結される車輪側シャフトと、
両シャフトを、第１連結モードにおいては同行回転するように機械的に連結し、第２連結モードにおいては設定相対回転角度の相対回転を許容すると共に相対回転角度が前記設定相対回転角度に達すると同行回転するように機械的に連結する連結装置と、
前記車輪側シャフトに作用する操舵力を発生する操舵力発生用アクチュエータと、
前記ステアリングホイールの操作量を検出する操作量センサと、
車両の挙動変化に対応する挙動指標値を検出する挙動指標センサと、
検出操作量に応じた目標挙動指標値を求める手段と、
求めた目標挙動指標値と検出挙動指標値との偏差から操舵制御の必要性を判断する手段と、
操舵制御が必要ないと判断される時は前記第１連結モードとなり、操舵制御が必要であると判断される時は前記第２連結モードとなるように前記連結装置を制御する手段と、
操舵制御が必要ないと判断される時は操舵力を発生することがなく、操舵制御が必要であると判断される時は目標挙動指標値と検出挙動指標値の偏差を低減する操舵力を発生するように前記アクチュエータを制御する手段とを備える操舵システム。
【請求項２】
前記ステアリングホイールは方向指示用指標を有し、
前記第１連結モードにおいて、両シャフトは前記連結装置により回転方向において一定の相対位置に位置決めされる請求項１に記載の操舵システム。
【請求項３】
両シャフトは前記連結装置により、前記第１連結モードから前記第２連結モードへのモード切換時に軸方向一方に相対変位され、前記第２連結モードから前記第１連結モードへのモード切換時に軸方向他方に相対変位され、
前記連結装置は、両シャフトの中の一方と同行回転する受部と、他方と同行回転すると共に前記受部内に配置される挿入部を有し、
前記第２連結モードにおいては、両シャフトは前記受部の内面と前記挿入部の外面とが接するまでは相対回転すると共に接することで同行回転するように、前記受部の内面と前記挿入部の外面との間に前記設定相対回転角度に対応するシャフト回転方向における間隔が設けられ、
両シャフトは、前記第２連結モードから前記第１連結モードへのモード切換時の軸方向相対変位により互いに押し付けられると共に、その押し付けは前記第１連結モードから前記第２連結モードへのモード切換時の軸方向相対変位により解除され、
前記連結装置は、両シャフトのそれぞれに形成される第１ガイド面と第２ガイド面を有し、前記第１ガイド面はシャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向一方に向かうよう形成され、第２ガイド面はシャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向他方に向かうよう形成され、
前記第１連結モードにおいて、両シャフトは第１ガイド面と第２ガイド面を介して互いに押し付けられることで同行回転すると共に前記一定の相対位置に位置決めされる請求項２に記載の操舵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両挙動の安定化を図るのに適した操舵システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールと車輪を機械的に連結することなく、車両の挙動変化に対応するヨーレート等の挙動指標値とステアリングホイールの操作量をセンサにより検出し、検出操作量から求めた目標挙動指標値と検出挙動指標値の偏差を低減するように操舵力発生用アクチュエータを制御することで舵角を変化させる操舵システムが提案されている。これにより、タイヤのスリップや横風のような外乱が車両に作用しても、高度な操舵技能を要することなく適正な操舵を行うことができる。このような操舵システムにおいては、故障が生じた場合にクラッチを介してステアリングホイールと車輪を機械的に連結する機構を設けることでフェールセーフを確保することが図られている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特許第３４７７６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−８８７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ステアリングホイールと車輪が機械的に連結されている車両が大きな外力を受けた場合、車両挙動を安定させるため、カウンター操舵等の熟練を要する操舵がドライバーに要求される。また、ステアリングホイールは一般的に特定方向を指示できる形状の方向指示用指標を有し、その指標が示す方向は直進状態において車両の前後方向に対応するものとされている。しかし、上記従来技術においては、クラッチを介してステアリングホイールを車輪に機械的に連結した際に、その方向指示用指標が直進状態において車両の前後方向に沿う保証がなく、舵角中点を把握するのが困難になるおそれがある。本発明はそのような従来技術の課題を解決することのできる操舵システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の操舵システムは、ステアリングホイールの操作により回転するように前記ステアリングホイールに機械的に連結される操作側シャフトと、自身の回転により舵角が変化するように車輪に機械的に連結される車輪側シャフトと、両シャフトを、第１連結モードにおいては同行回転するように機械的に連結し、第２連結モードにおいては設定相対回転角度の相対回転を許容すると共に相対回転角度が前記設定相対回転角度に達すると同行回転するように機械的に連結する連結装置と、前記車輪側シャフトに作用する操舵力を発生する操舵力発生用アクチュエータと、前記ステアリングホイールの操作量を検出する操作量センサと、車両の挙動変化に対応する挙動指標値を検出する挙動指標センサと、検出操作量に応じた目標挙動指標値を求める手段と、求めた目標挙動指標値と検出挙動指標値との偏差から操舵制御の必要性を判断する手段と、操舵制御が必要ないと判断される時は前記第１連結モードとなり、操舵制御が必要であると判断される時は前記第２連結モードとなるように前記連結装置を制御する手段と、操舵制御が必要ないと判断される時は操舵力を発生することがなく、操舵制御が必要であると判断される時は目標挙動指標値と検出挙動指標値の偏差を低減する操舵力を発生するように前記アクチュエータを制御する手段とを備える。
本発明によれば、システムが正常であって目標挙動指標値と検出挙動指標値の偏差の大きさが設定値よりも小さければ、第１連結モードで連結装置により操作側シャフトと車輪側シャフトは同行回転するように連結され、アクチュエータは操舵力を発生することがなく、ステアリングホイールは車輪に操舵に応じて舵角が変化するように機械的に連結されることになるので、車輪と路面との間の操舵抵抗に応じた操舵感をドライバーに付与できる。
システムが正常であって目標挙動指標値と検出挙動指標値の偏差の大きさが設定値以上になった場合は、操作側シャフトと車輪側シャフトは第２連結モードで連結装置により設定相対回転角度の相対回転を許容されるように連結され、その偏差を低減するようにアクチュエータは操舵力を発生するので、車両挙動を不安定にする外乱が作用しても、ドライバーの高度な操舵技能を要することなく適正な操舵を行うことができる。この際、操舵制御にドライバーが追従できずに操作側シャフトと車輪側シャフトが相対回転しても、その相対回転角度が設定相対回転角度になるまでドライバーにアクチュエータの発生操舵力が作用することはなく、ドライバーに違和感を与えることはない。また、その相対回転角度が設定相対回転角度になってドライバーにアクチュエータの発生操舵力が作用しても、外乱により車両挙動が不安定になってからその操舵力が作用するまでに時間的余裕があり、ドライバーに長時間の違和感を与えることなく車両挙動を安定化できる。
システムに異常が生じても、操作側シャフトと車輪側シャフトは相対回転角度が設定相対回転角度に達すると同行回転するので、ドライバーの意思でマニュアル操舵がなされることでフェールセーフを確保できる。
【０００５】
前記ステアリングホイールは方向指示用指標を有し、前記第１連結モードにおいて、両シャフトは前記連結装置により回転方向において一定の相対位置に位置決めされるのが好ましい。これにより、ステアリングホイールの指標は常に車両の前後方向のような一定方向を示すことができる。この場合、両シャフトは前記連結装置により、前記第１連結モードから前記第２連結モードへのモード切換時に軸方向一方に相対変位され、前記第２連結モードから前記第１連結モードへのモード切換時に軸方向他方に相対変位され、前記連結装置は、両シャフトの中の一方と同行回転する受部と、他方と同行回転すると共に前記受部内に配置される挿入部を有し、前記第２連結モードにおいては、両シャフトは前記受部の内面と前記挿入部の外面とが接するまでは相対回転すると共に接することで同行回転するように、前記受部の内面と前記挿入部の外面との間に前記設定相対回転角度に対応するシャフト回転方向における間隔が設けられ、両シャフトは、前記第２連結モードから前記第１連結モードへのモード切換時の軸方向相対変位により互いに押し付けられると共に、その押し付けは前記第１連結モードから前記第２連結モードへのモード切換時の軸方向相対変位により解除され、前記連結装置は、両シャフトのそれぞれに形成される第１ガイド面と第２ガイド面を有し、前記第１ガイド面はシャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向一方に向かうよう形成され、第２ガイド面はシャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向他方に向かうよう形成され、前記第１連結モードにおいて、両シャフトは第１ガイド面と第２ガイド面を介して互いに押し付けられることで同行回転すると共に前記一定の相対位置に位置決めされるのが好ましい。これにより、簡単な構成でフェールセーフを確保すると共にシャフト回転方向における相対位置の位置決めができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の操舵システムによれば、シンプルな構造でドライバーに操舵感を付与すると共に高度な操舵技能を要することなく車両挙動の安定化を図ることができ、システムの異常時でもフェールセーフを確保できると共にステアリングホイールの指標から操舵方向を確認できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１、図２に示す車両の操舵システムは、ステアリングホイール１に機械的に連結される操作側シャフト２と、操舵装置３を介して図外車輪に機械的に連結される車輪側シャフト４を備える。操作側シャフト２は、本実施形態では図外ユニバーサルジョイント、ステアリングシャフト５を介してステアリングホイール１に連結されることで、ステアリングホイール１の操作により回転する。
【０００８】
図２に示すように、操舵装置３は、筒状の入力シャフト１２と、出力シャフト１３と、入力シャフト１２と出力シャフト１３を操舵トルクに応じて弾性的に相対回転するよう同軸心に連結するトーションバー１６を有する。車輪側シャフト４は入力シャフト１２に例えばスプラインやセレーション等を介して同行回転すると共に軸方向相対変位可能に連結される。トーションバー１６は入力シャフト１２を貫通し、一端側はピン１４を介して入力シャフト１２に同軸中心に同行回転するよう連結され、他端側は出力シャフト１３の一端に形成された凹部に挿入されると共にセレーション１５を介して出力シャフト１３に同軸中心に同行回転するよう連結される。
【０００９】
入力シャフト１２の一端側の外周に筒部材１９が圧入等により同行回転するように取り付けられる。入力シャフト１２の一端側は、筒部材１９を介してハウジング１７によりベアリング１８を介して支持され、他端側は出力シャフト１３の凹部の内周によりブッシュ２２を介して支持される。出力シャフト１３はラックピニオン式ステアリングギヤのハウジングにより回転可能に支持される。出力シャフト１３の他端側外周にピニオン２５が一体的に形成される。ステアリングギヤはピニオン２５に噛み合うラック２６を有し、ラック２６の各端にタイロッド、ナックルアーム等を介し車輪が接続される。これにより、車輪側シャフト４の回転により入力シャフト１２が回転し、その回転がトーションバー１６、出力シャフト１３を介してピニオン２５に伝達され、ピニオン２５の回転によりラック２６が車両幅方向に移動することで舵角が変化する。
【００１０】
操舵補助力発生用アクチュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。油圧シリンダ２０は、シリンダチューブ２０ａと、ラック２６に一体化されるピストン２１を備え、シリンダチューブ内２０ａにピストン２１により仕切られる油室２２、２３が形成される。油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧を制御するロータリー式油圧制御バルブ３０が設けられている。制御バルブ３０は、筒状第１バルブ部材３１と、第１バルブ部材３１に同軸心に相対回転可能に嵌め合わされる第２バルブ部材３２を有する。第１バルブ部材３１は、入力シャフト１２と出力シャフト１３とに対して同軸心に相対回転可能にハウジング１７に挿入される。第２バルブ部材３２は、入力シャフト１２と一体的に成形されることで入力シャフト１２と同軸中心に同行回転する。
【００１１】
油圧シリンダ２０に供給される圧油の油圧は両バルブ部材３１、３２の相対回転角に応じて変化する。すなわち、ハウジング１７に、圧油吐出用ポンプ４２に接続されるポートと、タンク４３に接続されるポートと、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続されるポートと、他方の油室２３に接続されるポートが設けられ、各ポートは第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２の間の流路を介して互いに連通する。両バルブ部材３１、３２間の流路における絞り部の開度が両バルブ部材３１、３２の相対回転角に応じて変化する。例えば図３に示すように、第１バルブ部材３１の内周における複数の第１溝４８の軸方向縁と、第２バルブ部材３２の外周における複数の第２溝４９の軸方向縁との間が絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされる。一方の油室２２に通じる第１溝４８と、他方の油室２３に通じる第１溝４８とが、周方向において交互に配置される。ポンプ４２に通じる第２溝４９と、入力シャフト１２に形成された通孔１２ａおよびトーションバー１６と入力シャフト１２との間の空間を介してタンク４３に通じる第２溝４９とが、周方向において交互に配置される。これにより、図４に示す油圧回路が構成される。操舵が行なわれていない時は、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが開き油圧は上昇しないので操舵補助力は発生しない。右操舵時は、両バルブ部材３１、３２の相対回転角に応じて絞り部Ａ、Ｄの開度が大きくなり、絞り部Ｂ、Ｃの開度が小さくなり、一方の油室２２に圧油が供給され、他方の油室２３からタンク４３に油が還流し、その相対回転角に応じた右方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。左操舵時は、両バルブ部材３１、３２の相対回転方向が右操舵時と逆になり、これにより絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が右操舵時と逆になり、その相対回転角に応じた左方向への操舵補助力を油圧シリンダ２０は発生する。
【００１２】
図１、図５Ａに示すように、操作側シャフト２と車輪側シャフト４を、第１連結モードにおいては同行回転するように機械的に連結し、第２連結モードにおいては設定相対回転角度の相対回転を許容すると共に、その相対回転角度が設定相対回転角度に達すると同行回転するように機械的に連結する連結装置５０が設けられている。連結装置５０は、操作側シャフト２と同行回転する受部５１と、車輪側シャフト４と同行回転する挿入部５２と、操作側シャフト２と車輪側シャフト４を覆う油圧シリンダ５３を有する。
【００１３】
操作側シャフト２の少なくも一端は筒状とされ、車輪側シャフト４の一端は操作側シャフト２の一端に軸方向相対変位可能に挿入され、操作側シャフト２の内周と車輪側シャフト４の外周との間はシールリング（図示省略）を介して油密状にシールされる。車輪側シャフト４は入力シャフト１２に軸方向相対変位可能に連結されるので、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は軸方向相対変位可能である。
【００１４】
図６に示すように、受部５１は、操作側シャフト２の一端の周壁に形成される切欠により構成され、操作側シャフト２の一端面において開口し、操作側部位５１ａ′と、車輪側部位５１ｂ′と、シャフト軸方向において操作側部位５１ａ′と車輪側部位５１ｂ′の間に位置する中間部位５１ｃ′を有する。操作側部位５１ａ′と車輪側部位５１ｂ′は、それぞれシャフト軸方向に沿うと共に互いに対してシャフト回転方向において対向する一対の内面を有する。シャフト回転方向における操作側部位５１ａ′の内面間隔Ｄ１は車輪側部位５１ｂ′の内面間隔Ｄ２よりも小さくされている。中間部位５１ｃ′は、操作側部位５１ａ′の一方の内面と車輪側部位５１ｂ′の一方の内面とに連なることで、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向一方に向かう第１ガイド面２Ａを構成する内面と、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向他方に向かう第２ガイド面２Ｂを構成する内面とを有する。
【００１５】
挿入部５２は受部５１内に配置され、車輪側シャフト４の外周に一体的に形成される突出部により構成され、操作側部位５２ａ′と、車輪側部位５２ｂ′と、シャフト軸方向において操作側部位５２ａ′と車輪側部位５２ｂ′の間に位置する中間部位５２ｃ′を有する。操作側部位５２ａ′と車輪側部位５２ｂ′は、それぞれシャフト軸方向に沿うと共に互いに対してシャフト回転方向において対向する一対の外面を有する。シャフト回転方向における操作側部位５２ａ′の外面間隔ｄ１は車輪側部位５２ｂ′の外面間隔ｄ２よりも小さくされている。中間部位５２ｃ′は、操作側部位５２ａ′の一方の外面と車輪側部位５２ｂ′の一方の外面とに連なることで、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向一方に向かう第１ガイド面４Ａを構成する外面と、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向他方に向かう第２ガイド面４Ｂを構成する外面とを有する。
【００１６】
操作側シャフト２の第１、第２ガイド面２Ａ、２Ｂに車輪側シャフト４の第１、第２ガイド面４Ａ、４Ｂが押し付けられることで、操作側シャフト２と車輪側シャフト４はシャフト回転方向において一定の相対位置に配置される。この際、受部５１の操作側部位５１ａ′内に挿入部５２の操作側部位５２ａ′が、受部５１の車輪側部位５１ｂ′内に挿入部５２の車輪側部位５２ｂ′がそれぞれ配置される。
【００１７】
図１に示すように、油圧シリンダ５３はシリンダチューブ５４とピストン５５を有する。シリンダチューブ５４の一端は操作側シャフト２の外周に油密状に嵌め合わされると共に操作側シャフト２に溶接等により一体化される。シリンダチューブ５４の他端は、車輪側シャフト４の外周にシャフト軸方向に相対変位可能に嵌め合わされるストッパー部５４′を構成する。ピストン５５は、シリンダチューブ５４にシールリングを介してシャフト軸方向に相対変位可能に油密状に挿入されると共に、車輪側シャフト４の外周に油密状に嵌め合わされると共に溶接等により一体化される。これにより、シリンダチューブ５４の一端とピストン５５の間に油室５３ａが形成されている。油室５３ａにおいて、引っ張りバネ５６の一端がシリンダチューブ５４に取り付けられると共に他端がピストン５５に取り付けられている。シリンダチューブ５４に、油室５３ａを電磁切換バルブ５７を介して油圧ポンプ５８に接続するポート５４ａとタンク４３に絞り５９を介して接続するポート５４ｂが設けられている。電磁切換バルブ５７は、制御装置６０により制御されることで、ポンプ５８から吐出される圧油を油室５３ａに導く状態とタンク４３に還流させる状態との間で切り換えられる。油室５３ａから圧油がタンク４３に還流することで連結装置５０は第１連結モードとなり、油室５３ａに圧油が導かれることで連結装置５０は第２連結モードとなる。
【００１８】
操作側シャフト２と車輪側部位５２ｂ′は連結装置５０により、第１連結モードから第２連結モードへのモード切換時に軸方向一方に相対変位され、第２連結モードから第１連結モードへのモード切換時に軸方向他方に相対変位される。操作側シャフト２と車輪側シャフト４は、第２連結モードから第１連結モードへのモード切換時の軸方向相対変位により互いに押し付けられると共に、その押し付けは第１連結モードから第２連結モードへのモード切換時の軸方向相対変位により解除される。
【００１９】
すなわち第１連結モードにおいては、油室５３ａから圧油がタンク４３に還流する。そうすると、バネ５６の弾力によって、操作側シャフト２の第１、第２ガイド面２Ａ、２Ｂに車輪側シャフト４の第１、第２ガイド面４Ａ、４Ｂが押し付けられるまで、ピストン５５と共に車輪側シャフト４がシャフト軸方向に沿ってステアリングホイール１に向かい変位する。これにより、第１連結モードにおいては、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は、連結装置５０により第１ガイド面２Ａ、４Ａと第２ガイド面２Ｂ、４Ｂを介して互いに押し付けられるので、同行回転すると共に回転方向において一定の相対位置に位置決めされる。
【００２０】
第２連結モードにおいては、ポンプ５８の吐出する圧油が油室５３ａに導入される。そうすると、バネ５６の弾力に抗して、ピストン５５がシリンダチューブ５４の他端のストッパー部５４′に押し付けられるまで、ピストン５５と共に車輪側シャフト４がシャフト軸方向に沿って入力シャフト１２に向かい変位する。これにより、操作側シャフト２と車輪側シャフト４の第１ガイド面２Ａ、４Ａと第２ガイド面２Ｂ、４Ｂを介する互いの押し付けは解除される。この第２連結モードにおいては、図１において２点鎖線で示すように、受部５１の車輪側部位５１ｂ′内に挿入部５２の操作側部位５２ａ′が配置される。よって図５Ｂに示すように、第２連結モードにおいては、受部５１の車輪側部位５１ｂ′の内面と挿入部５２の操作側部位５２ａ′の外面との間に、上記設定相対回転角度に対応するシャフト回転方向における間隔（Ｄ２−ｄ１）ができる。これにより、第２連結モードにおいては、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は、受部５１の車輪側部位５１ｂ′の内面と挿入部５２の操作側部位５２ａ′の外面とが接するまでは相対回転し、接することで同行回転することができる。
【００２１】
図７に示すように、ステアリングホイール１は方向指示用指標Ｍを有する。すなわち、本実施形態のステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５に連結されるハブ１ａと、ハブ１ａの周囲に固定される円環状グリップ１ｂを有し、ハブ１ａは環状グリップ１ｂの直径に略等しい長尺ロッド部１ａ′と環状グリップ１ｂの半径に略等しい短尺ロッド部１ａ″とで略Ｔ字形とされ、短尺ロッド部１ａ″が長手方向によって基準方向を示す指標Ｍとして機能するものとされ、第１連結モードにおいて直進操舵状態にある時、短尺ロッド部１ａ″の長手方向が車両前後方向に沿うものとされている。
【００２２】
図２に示すように、車輪側シャフト４に作用する操舵力を発生する操舵力発生用アクチュエータ７０が設けられている。本実施形態のアクチュエータ７０は、ハウジング１７の内周に固定されるステータ７０ａと、筒部材１９の外周に固定されるロータ７０ｂを有する電動モータにより構成され、ロータ７０ｂは筒部材１９、軸受１８、７１を介してハウジング１７と入力シャフト１２により支持され、図１に示すように駆動回路７２を介して制御装置６０に接続される。
【００２３】
制御装置６０に、ステアリングホイール１の操作量として操作角θｈを検出する操作量センサ６１と、車両の挙動変化に対応する挙動指標値として車両のヨーレートγを検出する挙動指標センサ６２と、車速Ｖを検出する車速センサ６３と、舵角δに対応する例えば出力シャフト１３の回転角を検出する舵角センサ６４が接続されている。制御装置６０は、操作角θｈと車速Ｖと目標挙動指標値である目標ヨーレートγ* との間の予め定めた関係、検出操作角θｈ、及び検出車速Ｖから、目標ヨーレートγ* を求め、求めた目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγとの偏差から操舵制御の必要性を判断する。例えば、目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγとの偏差の大きさが予め定めた設定値以上であれば操舵制御が必要であると判断し、設定値未満であれば操舵制御は必要ないと判断する。その偏差の設定値は、その偏差が設定値未満であればドライバーが高度の操舵技能を要することなく低減できる値になるように予め実験により定めればよい。
【００２４】
制御装置６０は、操舵制御が必要ないと判断される時は第１連結モードとなり、操舵制御が必要であると判断される時は第２連結モードになるように連結装置５０の電磁切換バルブ５７を制御する。
【００２５】
制御装置６０は、操舵制御が必要ないと判断される時は操舵力を発生することがなく、操舵制御が必要であると判断される時は目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差を低減する操舵力を発生するようにアクチュエータ７０を制御する。例えば図８に示すように、操作角θｈに対する目標ヨーレートγ* の伝達関数Ｇ１を予め定め、γ* ＝Ｇ１（Ｖ）・θｈの関係から目標ヨーレートγ* を求め、目標ヨーレートγ* と車両Ａの検出ヨーレートγの偏差に対する目標舵角δ* の伝達関数Ｇ２を予め定め、δ* ＝Ｇ２・（γ* −γ）の関係から目標舵角δ* を求め、目標舵角δ* と検出舵角δの偏差に対する目標駆動電流ｉ* の伝達関数Ｇ３を予め定め、ｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）の関係から目標駆動電流ｉ* を求め、目標駆動電流ｉ* が印加されるようにアクチュエータ７０を例えばＰＷＭ駆動すればよい。なお、伝達関数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は例えば車両Ａの運動方程式や実験式から求めればよい。
【００２６】
図９のフローチャートを参照して上記制御装置６０による制御手順を説明する。まず、センサの検出値を読み込み（ステップＳ１）、目標ヨーレートγ* を演算し（ステップＳ２）、目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差の大きさが設定値α以上か否かを判断し（ステップＳ３）、設定値α以上であれば第２連結モードになるように連結装置５０の電磁切換バルブ５７を制御し（ステップＳ４）、上記のようにアクチュエータ７０の目標駆動電流ｉ* を求め（ステップＳ５）、目標駆動電流ｉ* が印加されるようにアクチュエータ７０を制御し（ステップＳ６）、制御を終了するか否かを例えばイグニッションスイッチがオフか否かにより判断し（ステップＳ７）、終了しない場合はステップＳ１に戻る。ステップＳ３において目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差の大きさが設定値α以上でなければ第１連結モードになるように連結装置５０の電磁切換バルブ５７を制御し（ステップＳ８）、ステップＳ７に進む。
【００２７】
上記操舵システムによれば、システムが正常であって目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差の大きさが設定値αよりも小さければ、第１連結モードで連結装置５０により操作側シャフト２と車輪側シャフト４は同行回転するように連結され、アクチュエータ７０は操舵力を発生することがなく、ステアリングホイール１は車輪に操舵に応じて舵角が変化するように機械的に連結されることになるので、車輪と路面との間の操舵抵抗に応じた操舵感をドライバーに付与できる。システムが正常であって目標ヨーレートγ* と検出ヨーレートγの偏差の大きさが設定値α以上になった場合は、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は第２連結モードで連結装置５０により設定相対回転角度の相対回転を許容されるように連結され、その偏差を低減するようにアクチュエータ７０は操舵力を発生するので、車両挙動を不安定にする外乱が作用しても、ドライバーの高度な操舵技能を要することなく適正な操舵を行うことができる。この際、操舵制御にドライバーが追従できずに操作側シャフト２と車輪側シャフト４が相対回転しても、その相対回転角度が設定相対回転角度になるまでドライバーにアクチュエータ７０の発生操舵力が作用することはなく、ドライバーに違和感を与えることはない。また、その相対回転角度が設定相対回転角度になってドライバーにアクチュエータ７０の発生操舵力が作用しても、外乱により車両挙動が不安定になってからその操舵力が作用するまでに時間的余裕があり、ドライバーに長時間の違和感を与えることなく車両挙動を安定化できる。さらに、システムに異常が生じても、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は相対回転が設定相対回転角度に達すると同行回転するので、ドライバーの意思でマニュアル操舵がなされることでフェールセーフを確保できる。また、第１連結モードにおいて操作側シャフト２と車輪側シャフト４は連結装置５０により回転方向において一定の相対位置に位置決めされるので、ステアリングホイール１の指標Ｍは常に一定方向を示すことができ、簡単な構成でフェールセーフの確保とシャフト回転方向における相対位置の位置決めができる。
【００２８】
図１０、図１１は変形例に係る連結装置１５０を示す。連結装置１５０は、車輪側シャフト４と同行回転する受部１５１と、操作側シャフト２と同行回転する挿入部１５２と、操作側シャフト２と車輪側シャフト４を覆う電動アクチュエータ１５３を有する。
【００２９】
車輪側シャフト４は、一端面から突出する一対の突出部１５１Ａ、１５１Ｂを有し、両突出部１５１Ａ、１５１Ｂは筒状の操作側シャフト２に挿入される。両突出部１５１Ａ、１５１Ｂの間が車輪側シャフト４と同行回転する受部１５１とされている。受部１５１を構成する両突出部１５１Ａ、１５１Ｂの内面は、シャフト軸方向に沿うと共にシャフト回転方向において相対向する。
【００３０】
操作側シャフト２にピン１５２Ａが圧入等により一体化され、ピン１５２Ａの中心は操作側シャフト２の直径に一致するものとされ、ピン１５２Ａは両突出部１５１Ａ、１５１Ｂ間を通る。操作側シャフト２と車輪側シャフト４が軸方向相対変位しても、ピン１５２Ａは受部１５１内に常に配置される。ピン１５２Ａにおける受部１５１内に配置される部分が挿入部１５２とされる。
【００３１】
操作側シャフト２の一端の周壁に、周方向に沿って複数の歯２ａが一体形成され、各歯２ａにおける隣接する歯２ａとの対向面が、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向一方に向かう第１ガイド面２Ａと、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向他方に向かう第２ガイド面２Ｂを構成する。
【００３２】
車輪側シャフト４の一端の周壁に、周方向に沿って複数の歯４ａが一体形成され、各歯４ａにおける隣接する歯４ａとの対向面が、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向一方に向かう第１ガイド面４Ａと、シャフト軸方向一方に向かうに従いシャフト回転方向他方に向かう第２ガイド面４Ｂを構成する。
【００３３】
操作側シャフト２の第１、第２ガイド面２Ａ、２Ｂに車輪側シャフト４の第１、第２ガイド面４Ａ、４Ｂが押し付けられることで、操作側シャフト２と車輪側シャフト４はシャフト回転方向において一定の相対位置に配置される。
【００３４】
電動アクチュエータ１５３は、操作側シャフト２の外周に一体化される第１環状部材１５３ａと、車輪側シャフト４の外周に一体化される第２環状部材１５３ｂと、車体側部材１００に一体化される電磁石１５３ｃと、両環状部材１５３ａ、１５３ｂを連結する引っ張りバネ１５４ｄを有する。電磁石１５３ｃは制御装置６０により制御されることで磁力を発生する状態と発生を解除する状態の間で切り換えられる。
【００３５】
第１連結モードの連結装置１５０においては電磁石１５３ｃが磁力発生を解除されるように制御される。そうすると、バネ１５４ｄの弾力によって、操作側シャフト２の第１、第２ガイド面２Ａ、２Ｂに車輪側シャフト４の第１、第２ガイド面４Ａ、４Ｂが押し付けられるまで、第２環状部材１５３ｂと共に車輪側シャフト４がシャフト軸方向に沿ってステアリングホイール１に向かい変位する。これにより、第１連結モードにおいては、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は連結装置１５０により第１ガイド面２Ａ、４Ａと第２ガイド面２Ｂ、４Ｂを介して互いに押し付けられるので、同行回転すると共に回転方向において一定の相対位置に位置決めされる。
【００３６】
第２連結モードの連結装置１５０においては電磁石１５３ｃが磁力を発生するように制御される。そうすると、バネ１５４ｄの弾力に抗して、電磁石１５３ｃに第２環状部材１５３ｂが押し付けられるまで、第２環状部材１５３ｂと共に車輪側シャフト４がシャフト軸方向に沿って入力シャフト１２に向かい変位し、操作側シャフト２と車輪側シャフト４の第１ガイド面２Ａ、４Ａと第２ガイド面２Ｂ、４Ｂを介する互いの押し付けは解除される。これにより、第２連結モードにおいては、操作側シャフト２と車輪側シャフト４は受部１５１の内面１５１ａと挿入部１５２の外面１５２ａとが接するまでは相対回転すると共に接することで同行回転するように、その内面１５１ａと外面１５２ａとの間に上記設定相対回転角度に対応するシャフト回転方向における間隔が設けられている。本変形例では、その間隔が形成されるようにピン１５２Ａの直径ｄは受部１５１を構成する両突出部１５１Ａ、１５１Ｂの内面間隔Ｄよりも小さくされている。他は上記実施形態と同様である。
【００３７】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、操作側シャフトをステアリングシャフト側に対して軸方向相対変位可能かつ同行回転可能に連結することで、操作側シャフトと車輪側シャフトを軸方向相対変位可能としてもよい。操舵補助力発生用アクチュエータとして電動モータを採用してもよいし、操舵力発生用アクチュエータとして油圧アクチュエータを採用してもよい。挙動指標値は車両の挙動変化に対応するものであればヨーレートに限定されず、例えば舵角や横加速度でもよく、操舵力発生用アクチュエータの制御の仕方も特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態の操舵システムにおける連結装置の部分破断側面図
【図２】本発明の実施形態の操舵システムにおける操舵装置の縦断面図
【図３】本発明の実施形態の操舵システムにおける操舵装置の横断面図
【図４】本発明の実施形態の操舵システムにおける操舵装置の油圧回路図
【図５Ａ】図１のＶＡ−ＶＡ線断面図
【図５Ｂ】図１の第２連結モードでのＶＢ−ＶＢ線断面図
【図６】本発明の実施形態の操舵システムにおける連結装置の部分拡大図
【図７】本発明の実施形態の操舵システムにおけるステアリングホイールの正面図
【図８】本発明の実施形態の操舵システムにおける操舵力発生用アクチュエータの制御ブロック線図
【図９】本発明の実施形態の操舵システムにおける制御手順を示すフローチャート
【図１０】本発明の変形例に係る連結装置の部分縦断面図
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図
【符号の説明】
【００３９】
１  ステアリングホイール
２  操作側シャフト
２Ａ、４Ａ  第１ガイド面
２Ｂ、４Ｂ  第２ガイド面
４  車輪側シャフト
５０、１５０  連結装置
５１、１５１  受部
５２、１５２  挿入部
６０  制御装置
６１  操作量センサ
６２  挙動指標センサ
７０  操舵力発生用アクチュエータ
Ｍ  方向指示用指標
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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