(57)【要約】【課題】  転舵用アクチュエーターの小容量化を図り、装置故障時の応急的な操舵を可能にする。【解決手段】  運転者が操舵を行う操作手段５の運転者による操作力を舵取り機構１８へ伝達する変形可能なワイヤー手段１９と、操作手段５と舵取り機構１８との間に設けられて操作手段５と舵取り機構１８との連結と切り離しを行う軸断続手段７とを備え、軸切り離し時には舵角検出値が操作角検出値に応じた目標舵角となるように転舵駆動手段（ステアリングラック１８ａ内に設置）を制御し、軸連結した後は操作手段５による運転者の操作力を舵取り機構１８を駆動する駆動力に用いて舵取り機構１８を駆動する。【選択図】  図１３ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操舵を行うための操作手段と、
前記操作手段の操作角を検出する操作角検出手段と、
舵取り機構を駆動して車輪を転舵させる転舵駆動手段と、
車輪の舵角を検出する舵角検出手段と、
運転者による前記操作手段の操作力を前記舵取り機構へ伝達する変形可能なワイヤー手段と、
前記操作手段と前記舵取り機構との間に設けられて前記操作手段と前記舵取り機構との連結と切り離し（以下、単に軸連結および軸切り離しという）を行う軸断続手段と、
前記転舵駆動手段および前記軸断続手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、軸切り離し時には前記舵角検出値が前記操作角検出値に応じた目標舵角となるように前記転舵駆動手段を制御し、軸連結した後は前記操作手段による運転者の操作力を前記舵取り機構を駆動する駆動力に用いて前記舵取り機構を駆動することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記操作手段に前記軸断続手段を連結し、前記断続手段の出力側に前記ワイヤー手段を連結することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置において、
前記ワイヤー手段に右引き用と左引き用の２本のワイヤーから成るプッシュ・プルワイヤーを用いることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用操舵装置において、
前記断続手段の出力軸に円盤を連結し、前記プッシュ・プルワイヤーの一端を前記円盤に接続するとともに他端を前記舵取り機構に接続することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記ワイヤー手段に変形可能な金属製ワイヤーを用いることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
操舵装置に故障が発生した場合に前記軸断続手段により軸連結を行うことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、軸連結した後は前記操作力に前記転舵駆動手段の駆動力を加えて前記舵取り機構を駆動することを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者のステアリング操作力を補助するパワーステアリング装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の装置では、舵取り機構に機械的に連結されたステアリング軸に、油圧または電動アクチュエーターを連結し、特に大きな操舵力が必要な据え切り時にアクチュエーターにより運転者のステアリング操作力を補助している。
【０００３】
また、運転者のステアリング操作に応じてアクチュエーターにより転舵を行う車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この種の装置では、ステアリング軸と舵取り機構とが機械的に連結されておらず、ステアリング操作角に応じて転舵用アクチュエーターを制御し、転舵用アクチュエーターにより舵取り機構を駆動して転舵を行っている。なお、操作反力はステアリング軸に連結された反力発生用アクチュエーターにより発生させている。
【０００４】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開平０９−２７７９４８号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した後者の車両用操舵装置では、ステアリング操作角と実際の舵角との関係（以下、操舵ゲインと呼ぶ）を車速などに応じてきめ細かく制御することができるので、車速に応じて操舵ゲインを連続的に変化させ、転舵時のヨーレートを一定にするなどの車両制御を実現することができる。
【０００６】
しかしながら、一般の舵取り機構では舵角が大きくなるほど所要転舵トルクが大きくなるので、後者の車両用操舵装置で据え切りを行おうとすると、大きな容量の転舵用アクチュエーターを設置しなければならず、消費エネルギーが増大するとともに、車両重量および設置スペースが増大するという問題がある。
【０００７】
また、後者の車両用操舵装置では、転舵用アクチュエーターとその駆動装置に故障が発生した場合には運行を停止しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
運転者が操舵を行う操作手段の運転者による操作力を舵取り機構へ伝達する変形可能なワイヤー手段と、操作手段と舵取り機構との間に設けられて操作手段と舵取り機構との連結と切り離し（軸連結および軸切り離し）を行う軸断続手段とを備え、軸切り離し時には舵角検出値が操作角検出値に応じた目標舵角となるように転舵駆動手段を制御し、軸連結した後は操作手段による運転者の操作力を舵取り機構を駆動する駆動力に用いて舵取り機構を駆動する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、転舵用アクチュエーターの小容量化を図りながら装置故障時の応急的な操舵を可能にし、車室内のレイアウトの自由度と操舵装置の衝撃吸収力を増すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は一実施の形態の構成を示す。
この一実施の形態では、ラック・ピニオン式の舵取り機構１により車輪２を転舵する例を示す。舵取り機構１のピニオン３が連結される転舵軸４と、ステアリングホイール５が連結されるステアリング軸６との間に電磁クラッチ７を設け、この電磁クラッチ７により転舵軸４とステアリング軸６の連結と切り離し（以下、単に軸連結および軸切り離しと言う）を行う。転舵軸４には、ウォームギア８を介して転舵用モーター９を連結し、この転舵用モーター９により舵取り機構１を駆動して転舵を行う。転舵用モーター９には舵角検出用センサー１０を直結し、車輪２の舵角および舵取り機構１のラックストロークを検出する。
【００１１】
ステアリング軸６には、ウォームギア１１を介して反力発生用モーター１２を連結し、この反力発生用モーター１２によりステアリング操作に対する反力を発生させる。ステアリング軸６にはまた、バネとダンパーからなる操作抵抗発生装置１３が設置されており、ステアリング操作に対して機械的に抵抗力を発生させる。反力発生用モーター１２には操作角検出用センサー１４を直結し、ステアリングホイール５の操作角を検出する。
【００１２】
この実施の形態では、転舵モーター９および舵角検出用センサー１０からステアリングホイール５側の機器、すなわち転舵用モーター９、舵角検出用センサー１０、電磁クラッチ７、反力発生用モーター１２および操作角検出用センサー１４を車室内に設置する。これにより、エンジンルーム内にこれらの機器を配置する場合に比べて、エンジンが発する熱の影響を受けることがなく、操舵装置の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
なお、この実施の形態では転舵用アクチュエーターと反力発生用アクチュエーターに電動モーターを用いた例を示すが、油圧モーターを用いることもできる。また、転舵用モーターおよび反力発生用モーターの種類は特に限定されず、直流モーターや交流モーターを用いることができる。
【００１４】
コントローラー１５は不図示のマイクロコンピューターとモーター駆動回路などから構成され、後述する操舵制御プログラムを実行して電磁クラッチ７、転舵用モーター９および反力発生用モーター１２を制御し、車輪２の転舵を行う。コントローラー１５には車速検出用センサー１６が接続される。車速検出用センサー１６は例えば変速機の出力軸に設けられ、所定の走行距離ごとに車速パルス信号を発生する。コントローラー１５は車速検出用センサー１６からの車速パルス信号を計数して走行距離を検出するとともに、車速パルス信号のパルス時間間隔および所定時間当たりのパルス数に基づいて車速を検出する。
【００１５】
以上の実施の形態の構成において、ステアリングホイール５が操作手段を、操作角検出用センサー１４が操作角検出手段を、転舵用モーター９が転舵駆動手段を、舵角検出用センサー１０が舵角検出手段を、反力発生用モーター１２が反力発生手段を、電磁クラッチ７が軸断続手段を、コントローラー１５が制御手段および車両状態判定手段を、車速検出用センサー１６が車速検出手段および走行距離検出手段をそれぞれ構成する。
【００１６】
この実施の形態では、通常走行時には電磁クラッチ７を開放してステアリング軸６と転舵軸４とを切り離し、転舵用モーター９により舵取り機構１を駆動して車輪２の転舵を行う。一方、据え切り時には電磁クラッチ７を接続してステアリング軸６と転舵軸４とを直結し、転舵用モーター９および反力発生用モーター１２の駆動力と、運転者のステアリングホイール５の操作力とにより舵取り機構１を駆動し、車輪２の転舵を行う。
【００１７】
上述した従来のパワーステアリング装置では、大きな操舵力が必要な据え切り時に、アクチュエーターの駆動力により運転者のステアリング操作を補助している。これに対しこの実施の形態では、転舵用モーター９の最大出力を、最大舵角まで据え切りを行うために必要な最大転舵力よりも小さい値とし、大きな操舵力が必要な据え切り時には、運転者のステアリング操作により転舵用モーター９の出力不足分を補助する。
【００１８】
転舵用モーター９の最大出力を小さくすることにより、転舵用モーター９の据え切り転舵時のエネルギー消費を低減できる上に、モーター自体が小型軽量になるので設置スペースと車両重量の低減を図ることができる。
【００１９】
この実施の形態ではまた、通常走行時に実際の舵角が目標舵角から大きく外れた場合には、転舵用モーター９およびコントローラー１５を含む操舵装置の故障と判断し、電磁クラッチ７を接続してステアリング軸６と転舵軸４を直結する。これにより、応急的な操舵が可能になり、とりあえず運行を続けることができる。
【００２０】
図２は、この実施の形態の操舵装置の車速Ｖ[km/h]に対する操舵ゲインＧの特性を示す。車速Ｖが所定値Ｖ１以下の場合は、操舵ゲインＧを所定値Ｇ１一定とする。車速Ｖが所定値Ｖ１を越えたら車速Ｖの増加に応じて操舵ゲインＧを徐々に低減し、車速Ｖが高くなったら操舵ゲインＧを一定にする。車速Ｖが所定値Ｖ１より大きい範囲における操舵ゲインＧの低減率は、転舵時のヨーレイトがほぼ一定になるような曲線に沿うものとする。
【００２１】
車速Ｖが所定値Ｖ１以下の低車速では、操舵ゲインＧに従来の一般的な車両の操舵ゲインよりも大きな値を設定する。例えば、ステアリングホイール５の全操作範囲を１回転以内とし、ステアリングホイール５の操舵中立位置から左右にそれぞれ１／２回転以内で車輪２の舵角が左右でそれぞれ最大となる操舵ゲインとする。これにより、据え切り時にはわずかなステアリング操作角で舵角が大きく変化し、据え切り時にはステアリング５を握り変えることなく最大舵角まで操作することができ、操作性を向上させることができる。
【００２２】
通常走行時には電磁クラッチ７を開放してステアリング軸６と転舵軸４を切り離し、車輪２の舵角がステアリング操作角に操舵ゲインＧを乗じた目標舵角となるように転舵用モーター９を制御し、転舵用モーター９により舵取り機構１を駆動して車輪２を転舵する。通常走行時には図２に示すように車速Ｖが高くなるほど操舵ゲインが小さくなるので、高速走行時にはステアリングを大きく操作しても舵角はわずかしか変化せず、繰安性を向上させることができる。
【００２３】
据え切り時には電磁クラッチ７を投入してステアリング軸６と転舵軸４を連結するが、このときの操舵ゲインＧは図２に示すＧ２一定とする。この軸連結時の操舵ゲインＧ２は、従来の一般的な車両の操舵ゲイン程度とする。
【００２４】
図３は、舵取り機構１のラックストロークに対する据え切り時に必要なトルクを示す。なお、図３では正のラックストロークに対する正の据え切り必要トルクを示すが、負のラックストロークに対する据え切り必要トルクは極性が負になるだけで同様であり、図示を省略する。
【００２５】
舵取り機構１のタイロッドとナックルアーム（不図示）のリンク効率の関係から、ラックストロークが所定値Ｒ１を越えると据え切り必要トルクが急に増大し、最大ラックストロークで最大据え切り必要トルクとなる特性がある。この実施の形態では、図３に示すように、転舵用モーター９の最大トルクを最大据え切り必要トルクの半分程度のＴ１とし、この最大トルクＴ１で駆動できる最大ラックストロークをＲ１とする。
【００２６】
ここで、転舵用モーター９の最大トルクＴ１にウォームギア８の減速比で決まるモーター回転速度を乗じたものが、転舵用モーター９の最大出力となるから、出力に換算すると、転舵用モーター９の最大出力は最大舵角まで据え切りを行うために必要な最大転舵力のほぼ半分となる。なお、転舵用モーター９の最大出力は、必ずしも所要最大転舵力の半分とする必要はなく、少なくとも所要最大転舵力よりも小さい値とすればよい。
【００２７】
転舵用モーター９の最大出力を所要最大転舵力のほぼ半分としたので、当然、据え切り時には転舵用モーター９でラックストロークＲ１以上に舵取り機構１を駆動することができなくなる。そこでこの実施の形態では、据え切り時に電磁クラッチ７を接続してステアリング軸６と転舵軸４を連結し、運転者のステアリング操作力により転舵用モーター９の出力不足分を補うことにする。
【００２８】
図４は、一実施の形態のステアリング操作角に対するラックストロークを示す。なお、図４では正の操作角に対する正のラックストロークを示すが、負の操作角に対するラックストロークは極性が負になるだけで同様であり、図示を省略する。
【００２９】
クラッチ７接続によりステアリング軸６と転舵軸４を連結した場合の操舵ゲインは、クラッチ７開放によりステアリング軸６と転舵軸４を切り離した場合の操舵ゲインに比べて小さいため、軸連結時と軸切り離し時とでステアリング操作角に対するラックストロークが異なり、最大ラックストロークを実現する最大ステアリング操作角も異なる。
【００３０】
ステアリングの据え切り操作は車庫入れや駐車時に頻繁に行われ、最大ステアリング操作角まで操作することが多い。このような場合に、最大ステアリング操作角に対する最大ラックストローク、すなわち最大舵角が変化すると、運転者に違和感を与える。そこでこの実施の形態では、最大ステアリング操作角に対する最大ラックストローク、すなわち最大舵角が、軸連結時と軸切り離し時とで同一となるようにする。
【００３１】
具体的には、図４に示すように、最大ステアリング操作角で最大ラックストロークの点Ｐ１から、ステアリング軸６と転舵軸４の連結時の操舵ゲインＧ２（図２参照）で決まる傾きの直線（図中の特性２）を引き、転舵用モーター９で駆動可能なラックストロークＲ１との交点をＰ２とし、交点Ｐ２におけるステアリング操作角をＳ１とする。そして、この交点Ｐ２を電磁クラッチ７の開閉切替点とし、据え切り時にはステアリング操作角Ｓ１まで電磁クラッチ７を開放し、ステアリング操作角Ｓ１以上で電磁クラッチ７を接続する。
【００３２】
軸切り離し時には転舵用モーター９により転舵を行うが、そのときのステアリング操作角に対するラックストロークは図４に示す特性１の曲線に沿って変化させる。この特性１の曲線は、ステアリング操作角が小さい範囲では操作角に対してラックストロークが比例増加するが、操作角がＳ１に近づくとラックストロークが急に増加する曲線である。
【００３３】
したがって、据え切り時にステアリングホイール５を最大操作角まで操作すると、操作角Ｓ１付近でラックストロークが急に増加し、操作角Ｓ１を越えるとラックストロークが徐々に増加する。つまり、この実施の形態によれば、操作角Ｓ１付近で操舵ゲインが急に変化するが、据え切り操舵は車庫入れや駐車時などの停車状態または極低速時に行われるので、途中で操舵ゲインが変わっても運転者にそれほど大きな違和感を与えずにすむと考えられる。むしろ、途中で操舵ゲインを変えることによって、停車状態の据え切り時に途中で軸連結して最大舵角までステアリング操作したときの操作角と、低速走行状態で軸を切り離したまま最大舵角までステアリング操作したときの操作角とを同一にすることができ、どのような場合でも操舵中立位置からステアリングホイール５を左右に約１／２回転すれば左右の最大舵角が得られることになるため、ステアリングの操作性が向上する。
【００３４】
図５は、転舵したまま停車している状態から発進したときの転舵に必要なトルクを示す。なお、図５においては正の転舵必要トルクに対する特性を示すが負の転舵必要トルクに対する特性も同様であり、図示を省略する。
【００３５】
転舵したまま停車している状態から発進したときの所要転舵トルクは、据え切りでタイヤが変形したことによるトルクと走行中のセルフアライニングトルクとの和になり、停車状態からの走行距離、厳密にはタイヤの転動距離に応じて一般に図５に示す傾向があり、走行距離が長くなるにつれて急激に減少する。
【００３６】
最大舵角で停車している状態から発進したときの転舵必要トルクが、転舵用モーター９の最大トルクＴ１以下になり、転舵用モーター９により転舵が可能になる走行距離をＬ１とする。この実施の形態では、転舵したまま停車している状態から発進する場合、走行距離がＬ１になったときに電磁クラッチ７を開放してステアリング軸６と転舵軸４を切り離し、図６に示すように、ステアリング操作角に対するラックストロークが理想特性となるように転舵用モーター９を制御する。なお、図６では正の操作角に対する正のラックストロークを示すが、負の操作角に対するラックストロークも極性が負になるだけで同様であり、図示を省略する。
【００３７】
なお、走行距離Ｌ１は５０ｍｍ程度であり、低速の場合には運転者の車両回頭に対する感覚は鈍いこと、また、上述したように据え切りは最大操作角付近での操作が多いことから、操舵ゲインを理想特性のゲインに一致させるように転舵用モーター９で強制的に補正を行っても、運転者に違和感を与えることはないと考えられる。
【００３８】
図７は、据え切り時のステアリング操作角に対するステアリングの操作反力の特性を示す。なお、図７では正の操作角に対する正の操作反力を示すが、負の操作角に対する操作反力は極性が負になるだけで同様であり、図示を省略する。
【００３９】
ステアリング軸６と転舵軸４の連結、切り離しに拘わらず、ステアリング操作角に対するステアリングの操作反力が図に示す滑らかに変化する目標操作反力となるように、転舵用モーター９および反力発生用モーター１２を制御する。
【００４０】
ステアリング操作角Ｓ１までは、ステアリング軸６と転舵軸４が切り離されているため、操作抵抗発生装置１３と反力発生用モーター１２により、図７に示す目標操作反力にしたがってステアリング操作角に対する反力を発生させる。
【００４１】
一方、軸連結後の操作角Ｓ１以上では、タイヤを含む舵取り機構１の抵抗力が図７に示すように急に増加するため、このままではステアリング操作途中で急に”ハンドルが重くなる”というような違和感を与える。そこで、この実施の形態では軸連結後、転舵用モーター９と反力発生用モーター１２から目標操作反力と上記抵抗力との差分の駆動力を発生させ、軸連結後もステアリング操作に対する反力を目標操作反力に沿って変化させる。これにより、軸切り離し状態から軸連結状態に至るまで、ステアリング操作に対する反力が目標操作反力に沿って滑らかに変化することになる。
【００４２】
なお、ステアリング操作角が所定値Ｓ２を越えると、目標操作反力と上記抵抗力との差分が転舵用モーター９の駆動力を越えるので、操作角Ｓ２から最大操作角までは反力発生用モーター１２からも駆動力を発生させる。換言すれば、反力発生用モーター１２から駆動力を発生させる分だけ、さらに転舵用モーター９の出力容量を低減でき、設置スペースと車両重量を軽減できる。
【００４３】
図８は、据え切り時のステアリング操作角に対する転舵用モーター９と反力発生用モーター１２の駆動トルクの特性を示す。なお、図８では正の操作角に対する駆動トルクと反力トルクを示すが、負の操作角に対する駆動トルクと反力トルクは極性が反対になるだけで同様であり、図示を省略する。
【００４４】
ステアリング操作角Ｓ１まではステアリング軸６と転舵軸４が切り離されているため、転舵用モーター９から駆動トルクを発生させて舵取り機構１を駆動するとともに、反力発生用モーター１２から目標操作反力に相当する反力トルクを発生させる。軸切り離し時は、ステアリング操作角が大きくなるにしたがって転舵用モーター９の駆動トルクが増加し、操作角Ｓ１において最大トルクに達する。また、ステアリング操作角が大きくなるにしたがって反力発生用モーター１２の反力トルクも増加する。
【００４５】
ステアリング操作角がＳ１からＳ２までの範囲では、上述したように、転舵用モーター９から舵取り機構１の抵抗力と目標操作反力との差分に相当する駆動トルクを出力させるため、操作角Ｓ１においていったん駆動トルクが減少し、その後、上記差分の増加に応じて駆動トルクも増加し、操作角Ｓ２において最大トルクに達する。一方、操作反力用モーター１２は、操作角Ｓ１からＳ２の範囲では出力トルクを０とする。
【００４６】
ステアリング操作角がＳ２以上では、転舵用モーター９が最大トルクを出力しても、舵取り機構１の抵抗力と目標操作反力との差分を負担しきれないため、反力発生用モーター１２からも駆動トルクを出力させ、転舵用モーター９と反力発生用モーター１２とで上記差分に相当する駆動トルクを出力する。
【００４７】
図９〜図１１は操舵制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。コントローラー１５のマイクロコンピューターは、イグニッションキースイッチ（不図示）がオンするとこの操舵制御プログラムの実行を開始する。
【００４８】
ステップ１において、車速センサー１６により車速がほぼ０かどうか、つまり停車状態かどうかを確認する。停車状態の場合はステップ２へ進み、操作角センサー１４によりステアリング操作角が−Ｓ１以上、＋Ｓ１以下の範囲にあるか否かを確認する。操作角が−Ｓ１以上、＋Ｓ１以下の範囲にある場合はステップ３へ進み、そうでなければステップ６へ進む。
【００４９】
停車状態であって、且つステアリング操作角が−Ｓ１以上、＋Ｓ１以下の場合は、ステップ３で電磁クラッチ７を開放してステアリング軸６と転舵軸４を切り離す。続くステップ４で、ステアリング操作角に応じてラックストロークが図４に示す特性１となるように転舵用モーター９を制御し、転舵用モーター９により舵取り機構１を駆動して転舵を行う。さらにステップ５で、ステアリング操作反力が図７に示す操作角に応じた目標操作反力となるように反力発生用モーター１２を制御し、反力発生用モーター１２から反力トルクを発生させる。その後、ステップ１へ戻る。
【００５０】
停車状態であって、且つステアリング操作角が−Ｓ１より小さいか、または＋Ｓ１より大きい場合は、ステップ６で電磁クラッチ７を接続してステアリング軸６と転舵軸４を連結する。続くステップ７で、転舵用モーター９と反力発生用モーター１２を制御し、両モーター９，１２から図７に示す舵取り機構１の抵抗力と目標操作反力との差分に相当する駆動力を発生させる。このとき、転舵用モーター９と反力発生用モーター１２は図８に示すステアリング操作角に応じた駆動トルクと反力トルクを発生する。その後、ステップ１へ戻る。
【００５１】
車速がほぼ０でなく車両が走行状態の場合は、ステップ１１において電磁クラッチ７が接続されてステアリング軸６と転舵軸４が連結されているかどうかを確認する。両軸が連結されていればステップ１２へ進み、そうでなければステップ２１へ進む。
【００５２】
車両が走行状態で、且つすでにステアリング軸６と転舵軸４が連結されている場合は、ステップ１２で停車状態からの走行距離がＬ１以内か否かを確認する。なお、車速センサー１６は所定の走行距離ごとに車速パルス信号を発生するので、車速パルスをカウントして走行距離を検出する。停車状態からの走行距離がＬ１以内の場合はステップ７へ進み、そうでなければステップ１３へ進む。
【００５３】
停車状態からの走行距離がＬ１以内の場合は、ステップ７で、上述したように、転舵用モーター９と反力発生用モーター１２を制御し、両モーター９，１２から図７に示す舵取り機構１の抵抗力と目標操作反力との差分に相当する駆動力を発生させる。このとき、転舵用モーター９と反力発生用モーター１２は図８に示すステアリング操作角に応じた駆動トルクと反力トルクを発生する。その後、ステップ１へ戻る。
【００５４】
一方、停車状態からの走行距離がＬ１を越える場合は、ステップ１３で、転舵用モーター９のみで転舵可能と判断して電磁クラッチ７を開放し、ステアリング軸６と転舵軸４を切り離す。続くステップ１４で、ステアリング操作角に応じてラックストロークが図６に示す理想特性となるように転舵用モーター９を制御し、転舵用モーター９により舵取り機構１を駆動して転舵を行う。さらにステップ１５で、図７に示すステアリング操作角に応じた目標操作反力となるように反力発生用モーター１２を制御し、反力トルクを発生させる。その後、ステップ１へ戻る。
【００５５】
車両が走行状態で、且つすでにステアリング軸６と転舵軸４が切り離されている場合には、ステップ２１で、ステアリング操作角に図２に示す操舵ゲインを乗じた舵角となるように転舵用モーター９を制御し、転舵用モーター９により舵取り機構１を駆動して転舵を行う。続くステップ２２で、ステアリング操作角に応じて図７に示す操作反力となるように反力発生用モーター１２を制御し、反力トルクを発生させる。
【００５６】
ステップ２３で、操作角検出用センサー１４により検出されたステアリング操作角に操舵ゲインを乗じた目標舵角と、舵角検出用センサー１０により検出された実際の舵角との偏差を求め、舵角偏差が所定値以上か否かを調べる。舵角偏差が所定値以上の場合は操舵装置に何らかの故障があると判断し、ステップ２４へ進んで電磁クラッチ７を接続する。すなわち、ステアリング軸６と転舵軸４とを直結して運転者のステアリング操作により直接、操舵を行う。またこのとき、ディスプレイおよびスピーカーにより運転者に操舵装置の故障発生を警告する。一方、舵角偏差が所定値未満の場合はステップ１へ戻り、上述した処理を繰り返す。
【００５７】
《発明の一実施の形態の変形例》
上述した一実施の形態では運転者の操作手段にステアリングホイール５を用いた例を示したが、運転者の操作手段にジョイスティックを用いてもよい。
【００５８】
図１２はジョイスティックを用いた変形例の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明を省略する。
ステアリング軸６にはジョイスティック１７が連結され、ジョイスティック１７を左右に倒すことにより車輪２を左右に転舵することができる。なお、ジョイスティック１７の長さは運転者が操舵可能な長さとする。また、ジョイスティック１７の操作可能な範囲は水平面より上で１８０度以内、すなわちジョイスティック１７を垂直にした操舵中立位置に対して±９０度以内とする。ジョイスティック１７を用いた場合には、反力発生用モーター１２と操作角検出用センサー１４がステアリング軸６に直結される。
【００５９】
ステアリングホイール５の代わりにジョイスティック１７を用いても、上述した一実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６０】
《発明の一実施の形態の他の変形例》
転舵用モーターをステアリングラック内に設け、転舵軸の代わりにプッシュ・プルワイヤーを用いた他の変形例を説明する。
【００６１】
図１３は他の変形例の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明を省略する。
この変形例では、上述した転舵用モーター９と舵角検出用センサー１０を舵取り機構１８のステアリングラック１８ａ内に設置し、転舵軸４の代わりにプッシュ・プルワイヤー１９を用いる。プッシュ・プルワイヤー１９は右引き用と左引き用の２本の変形可能な金属製ワイヤーからなり、ワイヤー１９の一端を電磁クラッチ７の出力軸に直結された円盤２０に接続し、他端をステアリングラック１８ａに接続する。
【００６２】
転舵用モーター９をステアリングラック１８ａ内に設け、転舵軸４の代わりにプッシュ・プルワイヤー１９を用いても、上述した一実施の形態と同様な作用効果を得ることができる。さらにこの変形例では、転舵軸４の代わりに変形可能なプッシュ・プルワイヤー１９を用いているので、車室内のレイアウトの自由度を増すことができ、また、ステアリング軸６が舵取り機構１８と剛結していないので、衝突時のステアリングの衝撃吸収力を増すことができる。
【００６３】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ステアリングホイール５が操作手段を、操作角検出用センサー１４が操作角検出手段を、転舵用モーター９が転舵駆動手段を、舵角検出用センサー１０が舵角検出手段を、プッシュ・プルワイヤー１９がワイヤー手段を、電磁クラッチ７が断続手段を、コントローラー１５が制御手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】車速に対する操舵ゲインを示す図である。
【図３】ラックストロークに対する据え切り必要トルクを示す図である。
【図４】据え切り操作時のステアリング操作角に対するラックストロークを示す図である。
【図５】停車状態からの走行距離に対する転舵必要トルクを示す図である。
【図６】転舵して停車している状態から発進したときのステアリング操作角に対するラックストロークを示す図である。
【図７】ステアリング操作角に対するステアリングの操作反力を示す図である。
【図８】ステアリング操作角に対する転舵用モーターと反力発生用モーターの駆動トルクを示す図である。
【図９】一実施の形態の操舵制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】図９に続く、一実施の形態の操舵制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１１】図１０に続く、一実施の形態の操舵制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１２】一実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図１３】一実施の形態の他の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  舵取り機構
２  車輪
３  ピニオン
４  転舵軸
５  ステアリングホイール
６  ステアリング軸
７  電磁クラッチ
８  ウォームギア
９  転舵用モーター
１０  舵角検出用センサー
１１  ウォームギア
１２  反力発生用モーター
１３  操作抵抗発生装置
１４  操作角検出用センサー
１５  コントローラー
１６  車速センサー
１７  ジョイスティック
１８  舵取り機構
１８ａ  ステアリングラック
１９  プッシュ・プルワイヤー
２０  円盤
【図１】
2006001547.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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