(57)【要約】      （修正有）【課題】操舵伝達比可変装置を備える車両においてロック機構に大きな負荷が加わることを防止する。【解決手段】転舵輪に連結された操舵出力軸１５に対し操舵入力軸１２と操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータ２０２と、一対の係合部材２０３ａ，２０３ｂにより上記相対回転を抑制可能なロック手段２０３とを含む操舵伝達比可変装置２００を備えた車両において、制御装置１００は、舵角に対応付けられた車両の操舵状態を特定する特定手段と、上記相対回転が抑制されない非ロック状態から相対回転が抑制されるロック状態へ操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド近傍領域でモータを相対的に回転させ易くする制御手段とを具備する。【選択図】図１
2011105274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転舵輪に連結された操舵出力軸に対し操舵入力軸と前記操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータと、一対の係合部材により前記相対回転を抑制可能なロック手段とを含む操舵伝達比可変装置を備えた車両を制御する装置であって、
舵角に対応付けられた前記車両の操舵状態を特定する特定手段と、
前記相対回転が抑制されない非ロック状態から前記相対回転が抑制されるロック状態へ前記操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、前記特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド近傍領域で前記モータを相対的に回転させ易くする制御手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
転舵輪に連結された操舵出力軸に対し操舵入力軸と前記操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータと、一対の係合部材により前記相対回転を抑制可能なロック手段とを含む操舵伝達比可変装置を備えた車両を制御する装置であって、
舵角に対応付けられた前記車両の操舵状態を特定する特定手段と、
前記相対回転が抑制されない非ロック状態から前記相対回転が抑制されるロック状態へ前記操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、前記特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド近傍領域で前記モータの保持トルクが減少するように前記モータの駆動状態を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記モータの駆動電圧を規定し且つ前記モータの位置偏差を収束させる方向へ作用する定常ゲインを減少させることにより前記保持トルクを減少させる
ことを特徴とする請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記保持トルクの低減により前記モータが所定の過負荷状態に陥るか否かを前記特定された操舵状態に基づいて判別する判別手段を具備し、
前記制御手段は、前記モータが前記過負荷状態に陥らないと判別された場合に前記保持トルクを減少させる
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
転舵輪に連結された操舵出力軸に対し操舵入力軸と前記操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータと、一対の係合部材により前記相対回転を抑制可能なロック手段とを含む操舵伝達比可変装置と、前記操舵出力軸に対し操舵トルクを補助する補助トルクを付与可能な補助トルク付与装置とを備えた車両を制御する装置であって、
舵角に対応付けられた前記車両の操舵状態を特定する特定手段と、
前記相対回転が抑制されない非ロック状態から前記相対回転が抑制されるロック状態へ前記操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、前記特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド領域で前記補助トルクが減少するように前記補助トルク付与装置を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項６】
前記補助トルクは、ダンピング項を含み、
前記制御手段は、前記ダンピング項を規定するダンピングゲインを増加させることにより前記補助トルクを減少させる
ことを特徴とする請求項５に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）等の操舵伝達比可変装置を備えた車両を制御する車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵伝達比可変装置において、操舵入力軸と操舵出力軸との相対回転を抑制するためのロック機構を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された伝達比可変操舵装置によれば、操舵角速度とロック操舵角速度とに基づいて、メカストッパに起因するエンド当たり音と、ロック機構のロック音とを略同時に発生させることにより、ロック機構のロック音が運転者に知覚されることを防止可能であるとされている。
【０００３】
尚、操舵エンド付近で電動パワーステアリングのダンピング制御量を大きくするものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０６８７８２号公報
【特許文献２】特開２００１−２５３３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示される技術思想の下では、ロック機構のロック完了タイミングが、転舵輪の舵角が操舵機構の物理構成上定まる舵角エンドに到達するタイミング（即ち、エンド当たりタイミング）と略等しくなる。
【０００６】
ここで、舵角エンドにおいて操舵機構は相応に高い物理的剛性を有するから、例えば、舵角エンド或いはその近傍の舵角領域において運転者がステアリングホイル等の操舵入力手段を切り増し方向に操作した場合等には、操舵負荷としての操舵トルクは急激に増大する。
【０００７】
一方、操舵伝達比可変装置は、モータを含むアクチュエータにより操舵入力軸と操舵出力軸とを相対回転させる構成を採るが、相対回転の性質上、舵角エンドにおいて操舵出力軸がそれ以上回転不能であるにもかかわらず操舵入力軸に操舵トルクが与えられた場合には、当該モータが回転させられることがある。
【０００８】
その際、舵角エンド近傍の舵角領域では、上述のように操舵トルクが急激に増大するから、モータの回転速度は過渡的であれ過度に上昇し易い。とりわけ、モータの回転速度を減速機構により適宜減速して操舵出力軸に伝達する構成においては、操舵トルクは、減速機構のギア比に応じた増速を伴ってモータに伝達されることになる。
【０００９】
従って、特許文献１に開示される装置構成においては、ロック機構により、操舵伝達比可変装置を、当該相対回転が抑制されるロック状態へ移行させるにあたって、モータが過剰に増速する可能性がある。ロック機構は、係合部材同士の係合作用によりロック状態を実現するため、舵角エンド又は舵角エンド近傍の舵角領域でロック状態への移行を行うこの種の装置構成においては、非ロック状態からロック状態への移行期間において、ロック機構に大きな負荷が加わる可能性がある。
【００１０】
一方、このような大きな負荷に対する信頼性を確保しようとした場合、コストや搭載性の面で問題が生じる可能性がある。
【００１１】
このように、特許文献１に開示される技術思想には、ロック機構に加わる負荷が大きくる可能性があるという技術的問題点がある。これは、特許文献２に開示される装置とて同様である。
【００１２】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、少なくとも操舵伝達比可変装置を備えた車両において、ロック機構に加わる負荷を低減することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第１の車両の制御装置は、転舵輪に連結された操舵出力軸に対し操舵入力軸と前記操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータと、一対の係合部材により前記相対回転を抑制可能なロック手段とを含む操舵伝達比可変装置を備えた車両を制御する装置であって、舵角に対応付けられた前記車両の操舵状態を特定する特定手段と、前記相対回転が抑制されない非ロック状態から前記相対回転が抑制されるロック状態へ前記操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、前記特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド近傍領域で前記モータを相対的に回転させ易くする制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る操舵伝達比可変装置は、例えばラックアンドピニオン式やボールナット式等各種様式に準じた各種操舵機構を適宜介して転舵輪に連結される操舵出力軸に対しモータから駆動力（トルク）を付与することによって、当該操舵出力軸と、例えばステアリングホイル等の各種操舵入力手段に連結される操舵入力軸との相対回転を可能とする装置である。
【００１５】
係る相対回転によって、操舵角と舵角との比である操舵伝達比は、段階的に或いは連続的に可変とされ得る。尚、操舵角とは、操舵入力軸の回転角を意味し、舵角とは転舵輪の回転角を意味する。
【００１６】
操舵伝達比可変装置の詳細な物理的構成及び電気的構成は、上記概念が担保される限りにおいて限定されない。例えば、操舵伝達比可変装置は、モータと操舵出力軸との間の動力伝達経路に、各種ギア機構、減速機構或いは差動機構等を備えたものであってもよい。
【００１７】
本発明に係る操舵伝達比可変装置には、上述の相対回転を促す駆動力を付与するモータ及びその駆動装置たるモータ駆動手段に加え、ロック手段が備わる。
【００１８】
本発明に係るロック手段とは、操舵伝達比の可変制御を可能とする上述の相対回転を選択的に抑制可能な手段である。より具体的には、ロック手段は、一対の係合部材を備え、これら一対の係合部材が相互に係合することにより相対回転を抑制する仕組みを有する。
【００１９】
この一対の係合部材は、一方がモータ（より具体的にはモータの回転子）と間接的又は直接的に連結され、また他方が操舵入力軸と直接的又は間接的に連結された構成を採る。
【００２０】
尚、この一対の係合部材は、例えばモータのロータに固定されたロックホルダと、モータケースを介して操舵入力軸に間接的に固定された回動可能なロックレバー等であってもよい。この場合、ロックレバーが、その回動の過程でロックホルダに形成された係合用の凹部に嵌合することにより双方が係合する構成であってもよい。
【００２１】
尚、ロック手段の作用に係る「抑制」とは、狭義において「禁止」を意味するが、広義においては、非ロック状態に対して著しく或いは幾らかなり相対回転を阻害することを含む趣旨である。
【００２２】
本発明に係る車両の制御装置は、このような操舵伝達比可変装置を備えた車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ等の実践的態様を採り得る。尚、これらには必要に応じて更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等が内蔵又は付帯されていてもよい。
【００２３】
本発明の第１の車両の制御装置（これ以降適宜「第１の制御装置」と略称する）によれば、特定手段により車両の操舵状態が特定される。
【００２４】
特定手段に係る「車両の操舵状態」とは、舵角に対応付けられた定量的な状態であって、例えば、舵角、転舵輪と操舵出力軸とを繋ぐ操舵機構のギア比、当該操舵機構の回転角（例えば、ピニオン角）及びその時間微分値たる回転速度（例えば、ピニオン回転速度）、操舵角、操舵角速度、操舵トルク並びに操舵トルク変化速度等を意味する。
【００２５】
尚、特定手段に係る「特定」とは、検出、算出、推定、同定、選択及び取得等の要素を包括する概念であり、その実践的態様は多岐にわたってよい趣旨である。即ち、特定手段は、センサ等の検出手段であってもよいし、当該検出手段から検出値を取得するものであってもよいし、特定対象と相関する各種制御量、物理量又は指標値等に基づいた数値演算等により特定対象を推定するものであってもよい。
【００２６】
ここで、ロック手段に備わる一対の係合部材は、その性質上、これら係合部材同士が相対回転する過程で係合する構成を有する。従って、係合タイミングで係合部材に加わる物理衝撃は、係合部材同士の相対的な回転速度に大きく影響される。
【００２７】
一方、モータは、その定常的な状態においては操舵負荷に応じた（好適な一形態としては、操舵負荷と釣り合う）保持トルクを出力している。従って、操舵負荷の増加に対しては、一時的にせよ受動的な回転状態（言わば、操舵負荷によって「回された」状態）を採る。
【００２８】
他方、転舵輪の物理的な動作限界位置である舵角エンド（操舵エンド或いはメカエンド等とも称される）においては、転舵輪と操舵出力軸とを繋ぐ操舵機構が高い物理剛性を有することもあって、操舵入力軸に加わる操舵負荷（端的な一例としては、操舵トルクである）が急激に上昇する。
【００２９】
従って、一対の係合部材の係合タイミングが、操舵負荷が急激に上昇する舵角エンドまでずれ込んだ場合、或いは係合タイミングを敢えて舵角エンドに同期させた場合、一対の係合部材に加わる物理衝撃が増大する結果を招くことになる。このような物理衝撃の増大は、ロック手段に加わる負荷を小さくする観点から言えば、少なくとも望ましいことではない。
【００３０】
そこで、本発明に係る第１の制御装置によれば、操舵伝達比可変装置の状態が非ロック状態からロック状態へ切り替わる期間としてのロック制御期間において、制御手段が、舵角エンド近傍領域でモータを相対的に回転させ易くする。
【００３１】
ここで、「舵角エンド近傍領域」とは、特定される操舵状態に基づいて規定され、且つ少なくとも舵角エンドよりもニュートラル側を含む舵角領域である。即ち、端的に言えば、制御手段は、舵角が舵角エンドに到達する前に、モータを相対的に回転させ易くする。尚、この際、制御手段は、あくまで「相対的に」モータを回転させ易くすればよく、例えば、操舵負荷等モータを回す作用を有する制御要素の制御によってこれを実現してもよいし、保持トルク等、回されるモータ側の制御要素の制御によってこれを実現してもよい。
【００３２】
先に述べたように、モータは定常的には操舵負荷に応じた保持トルクを出力しているから、モータが相対的に回転させ易く制御されると、操舵負荷によってモータの回転が促される。また、先に述べたように、一対の係合部材は、ロック制御期間において、モータが回転する過程で係合する。
【００３３】
従って、本発明の第１の制御装置によれば、舵角が舵角エンドに到達するよりも前に一対の係合部材の係合を促すことができる。先に述べたように、係合タイミングにおいて係合部材に加わる物理衝撃を規定する操舵負荷は、舵角エンドにおいて急激に増大するから、舵角エンドよりも手前側で係合部材の係合を促すことにより、係合タイミングにおいて係合部材に加わる物理衝撃は、舵角エンドにおいて係合が完了する場合と較べて確実に且つ顕著に減少する。即ち、本発明の第１の制御装置によれば、ロック機構に加わる負荷を小さくすることが可能となるのである。
【００３４】
ここで、ロック制御期間において舵角が舵角エンドに到達するか否かは、その時点の操舵状況に応じて変化する。無論、舵角、ピニオン角或いは操舵角等の回転角指標値が大きい程、舵角エンドへの到達タイミングは近付くが、舵角速度、ピニオン角速度或いは操舵角速度等、舵角の変化速度を規定する速度指標値が大きい場合にも、舵角が舵角エンドに到達するまでの時間的猶予は減少する。
【００３５】
本発明に係る舵角エンド近傍領域が、特定される操舵状態に基づいて規定されることの技術的意義はこの点にある。操舵状態に基づいて舵角エンド近傍領域が規定されることによって、制御手段は、その時点の操舵状態に即した的確なタイミング、言い換えれば、舵角エンド手前で確実に係合部材同士の係合を完了させ得るタイミングで、モータを回され易くすることができるのである。但し、「特定される操舵状態に基づいて規定される舵角エンド領域」とは、上記「操舵状態」の技術的意味合いを参酌すれば、当然ながら厳密な舵角値で規定される不変な領域を含むものである。
【００３６】
また、本発明の第１の制御装置によれば、同様の理由により、舵角エンド手前で係合部材同士の係合を完了させ得ない状況（言ってみれば、舵角エンド近傍領域を規定し得ない状況）において、敢えてモータを回され易くしないといった制御も可能となる。
【００３７】
更に、制御手段がモータに係る回され易さの度合いを段階的或いは連続的に制御すれば、係合部材を所望の回転速度で係合させることもまた可能である。この際、「所望の回転速度」とは、好適な一形態として、係合要素に加わる物理衝撃が許容範囲に収まり得る回転速度であってもよいし、係合要素同士が係合するのに要する時間としての係合時間を可及的に短縮し得る回転速度であってもよいし、上記物理衝撃が許容範囲に収めた上で上記係合時間を最短とし得る回転速度であってもよい。
【００３８】
このように、本発明の第１の制御手段に係る本質的な技術思想は、舵角が舵角エンドに到達する前に係合部材同士の係合を促す点にある。即ち、旧来、操舵状態に応じて成り行きで決定されるよりなかった係合時間及び係合時の物理衝撃に幾らかなりとも制御性を与える点にある。無論、最終的には成り行き任せの要素が排除され難いとしても、このような制御性を有しない旧来の技術思想に対して明らかに且つ著しく有利であることは明白である。
【００３９】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第２の車両の制御装置は、転舵輪に連結された操舵出力軸に対し操舵入力軸と前記操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータと、一対の係合部材により前記相対回転を抑制可能なロック手段とを含む操舵伝達比可変装置を備えた車両を制御する装置であって、舵角に対応付けられた前記車両の操舵状態を特定する特定手段と、前記相対回転が抑制されない非ロック状態から前記相対回転が抑制されるロック状態へ前記操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、前記特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド近傍領域で前記モータの保持トルクが減少するように前記モータの駆動状態を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００４０】
本発明に係る第２の車両の制御装置（以下、適宜「第２の制御装置」と称する）によれば、制御手段が、ロック制御期間において舵角エンド近傍領域でモータの保持トルクを減少させる。従って、第１の制御装置と同様、舵角が舵角エンドに到達する以前に係合部材を係合させることが可能となり、ロック手段に加わる負荷を小さくすることが可能となる。
【００４１】
ここで、第２の制御装置に係る本質的な技術思想は、第１の制御装置と同様であり、即ち、舵角が舵角エンドに到達する以前に一対の係合部材を促す点にある。一方で、第２の制御装置は、モータの保持トルクを減少させることによって、係る技術思想を具現化している。保持トルクが低減されると、操舵負荷との均衡が崩れるため、モータが相対的に回され易くなって、係合部材の係合が促されるのである。即ち、本発明の第２の制御装置は、モータ側の制御要件で上記技術思想を実現するものである。
【００４２】
本発明に係る第２の車両の制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記モータの駆動電圧を規定し且つ前記モータの位置偏差を収束させる方向へ作用する定常ゲインを減少させることにより前記保持トルクを減少させる。
【００４３】
ここで、「定常ゲイン」とは、例えば、モータの位置（回転角）制御や速度（回転角の微分値）制御に係るフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御又はフィードフォワード（Ｆ／Ｆ）制御等の制御則に沿って決定されるモータ駆動電圧、即ち、保持トルクを規定する各種制御項のうち、定常項（比例項）を規定する係数である。従って、この定常ゲインは、保持トルクに対する影響が大きい要素であり、減少側に補正された場合に、速やかに保持トルクを減少させることが可能となる。
【００４４】
従って、この態様によれば、舵角が舵角エンドに到達する以前に一対の係合部材の係合を促すことが、比較的簡便にして可能となる。
【００４５】
本発明に係る第２の車両の制御装置の他の態様では、前記保持トルクの低減により前記モータが所定の過負荷状態に陥るか否かを前記特定された操舵状態に基づいて判別する判別手段を具備し、前記制御手段は、前記モータが前記過負荷状態に陥らないと判別された場合に前記保持トルクを減少させる。
【００４６】
保持トルクを低減すると、操舵状態によっては、モータの回転が舵角エンド手前で許容範囲を超越し、舵角エンド手前であるにもかかわらず大きな物理衝撃が生じる場合がある。即ち、モータが予め想定される制御範囲を超えてしまうことがある。この態様によれば、保持トルクの低減がモータを過負荷状態に陥らせない場合に保持トルクの低減が許可されるため、ロック手段に加わる負荷が大きくなることを防止することが可能である。
【００４７】
尚、判別手段に係る判別動作は、例えば、舵角が舵角エンドに到達するまでの時間的猶予といった時間要件に基づいてなされてもよいし、操舵伝達比可変装置の制御範囲を超える舵角変化が生じるかといった物理要件に基づいてなされてもよい。
【００４８】
上述した課題を解決するため、本発明に係る第３の車両の制御装置は、転舵輪に連結された操舵出力軸に対し操舵入力軸と前記操舵出力軸との相対回転を促す駆動力を付与可能なモータと、一対の係合部材により前記相対回転を抑制可能なロック手段とを含む操舵伝達比可変装置と、前記操舵出力軸に対し操舵トルクを補助する補助トルクを付与可能な補助トルク付与装置とを備えた車両を制御する装置であって、舵角に対応付けられた前記車両の操舵状態を特定する特定手段と、前記相対回転が抑制されない非ロック状態から前記相対回転が抑制されるロック状態へ前記操舵伝達比可変装置の状態が切り替わるロック制御期間において、前記特定された操舵状態に基づいて規定される所定の舵角エンド領域で前記補助トルクが減少するように前記補助トルク付与装置を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００４９】
本発明に係る第３の車両の制御装置（以下、適宜「第３の制御装置」と称する）は、車両として、上述の操舵伝達比可変手段に加え、例えば、ＥＰＳ（Electronic control Power Steering：電子制御パワーステアリング装置）等の補助トルク付与装置を備える車両に適用される。尚、上記第１及び第２の制御装置をこの種の車両に適用することが好適にして可能であることは、言うまでもない。
【００５０】
本発明に係る「補助トルク付与装置」とは、操舵出力軸に対し直接的に又は間接的に補助トルクを付与可能な装置を意味する。ここに、「直接的に又は間接的に」とは、補助トルクの付与対象が、操舵出力軸そのもののみならず、操舵出力軸に連結されたピニオンギアやラックバー等の操舵伝達部材であってもよいことを意味する。但し、補助トルクは、好適には、操舵力伝達経路上、モータよりも下流側（転舵輪側）に補助トルクを付与する構成を採るのが望ましい。何故なら、モータよりも上流側に補助トルクが付与された場合、モータは、補助トルクのアシスト無しに転舵輪を転舵させることになり、モータに要求される物理的電気的体格が大きくなってしまうからである。
【００５１】
ここで、第３の制御装置に係る本質的な技術思想は、第１及び第２の制御装置と同等であり、即ち、舵角が舵角エンドに到達する以前に一対の係合部材の係合を促す点にある。一方で、第３の制御装置は、第２の制御装置と異なり、モータを回す側の要素である操舵負荷を制御することによって係る技術思想を具現化している。より具体的には、第３の制御装置によれば、制御手段は、ロック制御期間において舵角エンド近傍領域で補助トルクを減少させる。
【００５２】
補助トルクは、運転者が操舵入力軸に与える操舵負荷としての操舵トルクを補助（アシスト）するトルクであって、相対的に大きければ相対的に操舵負荷を軽減し、相対的に小さければ相対的に操舵負荷を増大させる性質を有する。従って、制御手段によって補助トルクが低減された場合、操舵負荷は増加する。
【００５３】
既に述べたように、操舵負荷（操舵トルク）が増加すれば、モータの保持トルクと操舵負荷との均衡が崩れてモータは回されることになる。その結果、第１及び第２の制御装置と同様に、舵角が舵角エンドに到達する以前に一対の係合部材の係合が促されるのである。
【００５４】
また、第３の制御装置によれば、上述の第２の制御装置のように、操舵伝達比可変装置側の作用でモータの受動回転を促す場合と較べて、運転者に操舵負荷の増大が知覚され、操舵速度の一時的な低下を招き得る分だけ、ロック制御期間において舵角が舵角エンドに到達するまでの時間的猶予を獲得し易い。このため、係合手段を舵角エンド手前でより確実に係合させることが可能となり、実践上有益である。
【００５５】
尚、第３の制御装置に係る補助トルク付与装置の制御は、第２の制御装置に係る操舵伝達比可変装置の制御と相互に協調的に実行され得る。この際、上述の如く時間的猶予を獲得することが可能である点に鑑みれば、これらが協調的に実行されることにより、より確実に舵角エンド手前で操舵伝達比可変装置のロック状態への移行を完了させることも可能となる。
【００５６】
本発明に係る第３の制御装置の一の態様では、前記補助トルクは、ダンピング項を含み、前記制御手段は、前記ダンピング項を規定するダンピングゲインを増加させることにより前記補助トルクを減少させる。
【００５７】
この態様によれば、制御手段が、ダンピングゲインを増加させる。ダンピングゲインは、操舵角の時間微分値である操舵角速度（即ち、操舵入力手段の操作速度）を制御対象とする、補助トルク付与装置から付与される補助トルクのうちダンピング項（粘性項）を規定するゲインである。ダンピングゲインが上昇すると、運転者側の視点からすれば、ステアリングが重くなったように（粘性が増大したように）知覚される。このため、操舵負荷の観点に立てば、操舵負荷が相対的に大きくなったことと等価な意味を持つ。
【００５８】
従って、この態様によれば、操舵負荷を増大させ、モータの回転を促すことが可能となる。従って、舵角が舵角エンドに到達する前に一対の係合部材の係合を促すことが可能となるのである。
【００５９】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両に備わるロック機構の構成を概念的に表わしてなる概略構成図である。
【図３】ＥＣＵにおけるＶＧＲＳモータの駆動制御ブロック図である。
【図４】ＥＣＵにより実行されるロック機構保護制御のフローチャートである。
【図５】ロック機構保護制御に係り、ピニオン角θｐｉｎとロック挿入前ゲインＧｌｏｃｋとの関係を例示する模式図である。
【図６】ロック機構保護制御に係り、ピニオン角速度θｐｉｎ’とダンピング制御量ＤＰとの関係を例示する模式図である。
【図７】ロック機構保護制御に係り、ピニオン角θｐｉｎとダンピングゲインＧｄｐとの関係を例示する模式図である。
【図８】ロック機構保護制御の効果に係り、操舵角ＭＡと操舵トルクＭＴとの関係を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、適宜図面を参照して本発明の車両の操舵制御装置に係る実施形態について説明する。
＜実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００６２】
図１において、車両１０は、転舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が転舵することにより所望の方向に進行可能に構成されている。
【００６３】
車両１０は、ＥＣＵ１００、ＶＧＲＳアクチュエータ２００、ＶＧＲＳ駆動装置３００、ＥＰＳアクチュエータ４００、ＥＰＳ駆動装置５００及び車速センサ６００を備える。
【００６４】
ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するロック機構保護制御を実行可能に構成されている。
【００６５】
車両１０では、ステアリングホイル１１を介してドライバより与えられる操舵負荷が、ステアリングホイル１１と同軸回転可能に連結され、ステアリングホイル１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。アッパーステアリングシャフト１２は、本発明に係る「操舵入力軸」の一例である。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部においてＶＧＲＳアクチュエータ２００に連結されている。
【００６６】
ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ハウジング２０１、ＶＧＲＳモータ２０２、ロック機構２０３及び減速機構２０４を備える。
【００６７】
ハウジング２０１は、ＶＧＲＳモータ２０２、ロック機構２０３及び減速機構２０４を収容してなるＶＧＲＳアクチュエータ２００の筐体である。ハウジング２０１には、前述したアッパーステアリングシャフト１２の下流側の端部が固定されており、ハウジング２０１は、アッパーステアリングシャフト１２と略一体に回転可能である。
【００６８】
ＶＧＲＳモータ２０２は、回転子たるロータ２０２ａ、固定子たるステータ２０２ｂ及び駆動力の出力軸たる回転軸２０２ｃを有する、本発明に係る「モータ」の一例たるＤＣブラシレスモータである。ステータ２０２ｂは、ハウジング２０１内部に固定されており、ロータ２０２ａは、ハウジング２０１内部で回転可能に保持されている。回転軸２０２ｃは、ロータ２０２ａと同軸に固定されており、ロータ２０２ａと一体に回転可能であると共に、その下流側の端部が減速機構２０４に連結されている。
【００６９】
減速機構２０４は、ハウジング２０１に固定されたステータギア、ステータギア内で回転可能に保持された可撓性のフレキシブルギア、及びフレキシブルギアと同軸配置されると共にロアステアリングシャフト１５に固定されたドリブンギア、並びにＶＧＲＳモータ２０２の回転軸２０２ｃに連結された波動発生器からなるギア装置である。減速機構２０４は、アッパーステアリングシャフト１２及びＶＧＲＳモータ２０２の回転を、夫々各ギアのギア比に応じて定まる減速比に従って減速した上でロアステアリングシャフト１５に伝達可能に構成されている。一方、ドライバの操舵負荷に応じたアッパーステアリングシャフト１２の回転は、ステータギア、フレキシブル及びドリブンギアを順次介した動力伝達経路を経由してロアステアリングシャフト１５に伝達される構成となっている。
【００７０】
減速機構２０４は、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とを相対回転させる機能を備える。
【００７１】
より具体的には、上述の構成において、ＶＧＲＳモータ２０２のロータ２０２ａが回転すると、その駆動トルクが、波動発生器に動力伝達部材として備わるカムを介して、当該カムと一部で接触するフレキシブルギアに伝達され、フレキシブルギアを回転させる。このフレキシブルギアは、ステータギア内を回転し、同軸関係にあるドリブンギアを更に回転させる。
【００７２】
従って、ＶＧＲＳアクチュエータ２００によれば、アッパーステアリングシャフト１２の一回転角に対し、ロアステアリングシャフト１５の回転角は一義的とはならず、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５との相対回転が可能となるのである。
【００７３】
即ち、ＶＧＲＳアクチュエータ２００によれば、ＶＧＲＳモータ２０２の位置（回転角）を増減制御することによって、アッパーステアリングシャフト１２に対するロアステアリングシャフト１５の相対回転角を増減制御することが可能となる。
【００７４】
車両１０では、このようにアッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１２の回転角たる操舵角ＭＡと、ロアステアリングシャフト１５の回転角に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）前輪舵角δｆとの比たる操舵伝達比Ｒが、予め定められた範囲で連続的に可変に制御可能となっている。
【００７５】
尚、減速機構２０４は、ここに例示した波動発生器を含んだ構成のみならず、公知の各種態様を有していてもよい。例えば、減速機構は、相互に差動関係にある複数の回転要素を備えた遊星歯車機構であってもよい。この際、各回転要素が、例えば、回転軸２０２ｃ、ハウジング２０１及びロアステアリングシャフト１５に夫々連結されていてもよい。
【００７６】
尚、図示は省略するが、ＶＧＲＳモータ２０２には、回転軸２０２ｃの回転角θを検出可能に構成された、例えばロータリーエンコーダ等の回転角センサが付設されている。この回転角センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された回転角θは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００７７】
ロック機構２０３は、ロックホルダ２０３ａ、ロックレバー２０３ｂ及びソレノイド２０３ｃを備えた、本発明に係る「ロック手段」の一例である。
【００７８】
ロックホルダ２０３ａは、ＶＧＲＳモータ２０２のロータ２０２ａに固定され、ロータ２０２ａと一体回転可能な円板状の部材である。
【００７９】
ロックレバー２０３ｂは、ＶＧＲＳアクチュエータ２００のハウジング２０１に設けられた固定部位に一端部が固定され、且つ当該固定部位を軸支点として回動可能に構成されてなる鍵状の係合部材である。ロックレバー２０３ｂの当該他端部は、図示せぬスプリングによりロックホルダ２０３ａの方向へ付勢されている。
【００８０】
尚、ロックホルダ２０３ａ及びロックレバー２０３ｂは、本発明に係る「一対の係合部材」の一例である。これらの詳細な構成については後述する。
【００８１】
ソレノイド２０３ｃは、ロックレバー２０３ｂに対し、上述したスプリングの付勢に打ち勝つ電磁力を付与可能な電磁アクチュエータである。ソレノイド２０３ｃから当該電磁力が付与されている状態において、ロックレバー２０３ｂは、スプリングの付勢に打ち勝ち、ロックホルダ２０３ａと係合しない非ロック位置に維持される。
【００８２】
一方、ソレノイド２０３ｃからの電磁力の付与が停止すると、ロックレバー２０３ｂは、スプリングの付勢によってロックホルダ２０３ａ側へ回動し、ロックホルダ２０３ａの回転状態に応じて、最終的にロックホルダ２０３ａと係号するロック位置で停止する。ソレノイド２０３ｃは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態は、ＥＣＵ１００によって制御される構成となっている。
【００８３】
ロックレバー２０３ｂがロック位置にある場合、ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ＶＧＲＳモータ２０２とアッパーステアリングシャフト１２とがロック機構２０３によって機械的に連結されたロック状態となる。ＶＧＲＳアクチュエータ２００がロック状態にある場合、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とは相対回転不能となり、先に述べた操舵伝達比Ｒは、一の値に固定される。
【００８４】
ここで、図２を参照し、ロック機構２０３の仕組みについて説明する。ここに、図２は、ロックホルダ２０３ａ及びロックレバー２０３ｂの構成を概念的に表してなる平面図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００８５】
図２において、図２（ａ）は、ロックレバー２０３ｂが非ロック位置にある状態を、図２（ｂ）は、ロックレバー２０３ｂがロック位置にある状態を夫々表している。
【００８６】
図２（ａ）において、ロックレバー２０３ｂは、レバー部２０３ｂ１とボディ部２０３ｂ２とを有する。ボディ部２０３ｂ２には、レバー部２０３ｂ１を図示矢線Ａ方向に回動可能に支持する不図示の回転軸が貫通している。
【００８７】
レバー部２０３ｂ１は、ロック位置においてロックホルダ２０３ａと接触する鍵状の係合部材であって、一方の基端部が、ボディ部２０３ｂ２に固定されている。
【００８８】
一方、ロックホルダ２０３ａは、ボディ部２０３ａ１及びロック用壁体部２０３ａ２を有する。
【００８９】
ボディ部２０３ａ１は、ＶＧＲＳモータ２０２のロータ２０２ａに固定され、ＶＧＲＳモータ２０２の回転方向に準じて図示矢線Ｂ及びＣ方向に回転可能な略円板状部材である。
【００９０】
ロック用壁体部２０３ａ２は、ボディ部２０３ａ１の外周面に複数（図２では４箇所）形成された、ロックレバー２０３ｂのレバー部２０３ｂ１と係合可能な面部分である。
【００９１】
ロックレバー２０３ｂのレバー部２０３ｂ１は、ロックホルダ２０３ａの回転方向（矢線Ｂ及びＣ）及びロック制御期間におけるロックホルダ２０３ａとロックレバー２０３ｂとの相対的位置関係に応じて、ロック用壁体部２０３ａ２を構成するいずれかの面部分に押し付けられ係合する。
【００９２】
図２（ｂ）には、ロック用壁体部２０３ａ２のうち、二つの凸部に挟まれた凹部にレバー部２０３ｂ１が嵌合している様子が示される。
【００９３】
尚、レバー部２０３ｂ１とロック用壁体部２０３ａ２とが一旦係合すると、ソレノイド２０３ｃによる通電が再開されてレバー部２０３ｂ１が非ロック位置に対応する位置まで回動しない限り、ロックホルダ２０３の回転は抑制される。
【００９４】
これは、ロック用壁体部２０３ａ２の上記凹部を規定しない（即ち、外側の）面部分にレバー部２０３ｂ１が係合している状態（図２（ｂ）に示されるものと異なる状態）であっても同様であり、例え、ロックホルダ２０３ａの回転方向が反転しても、相互に隣接するロック用壁体部２０３ａ２相互間の距離が小さいために、レバー部２０３ｂ１が、係合状態を打破し得る程度に加速することはないのである。
【００９５】
図１に戻り、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳモータ２０２のステータ２０２ｂに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＶＧＲＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＶＧＲＳモータ２０２に駆動電圧Ｖを供給可能に構成されている。また、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。
【００９６】
ＥＰＳアクチュエータ４００は、ＶＧＲＳモータ２０２の下流側においてロアステアリングシャフト１５に固定された、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを備えるＤＣブラシレスモータを含む装置である。
【００９７】
ＥＰＳアクチュエータ４００は、後述するピニオンギア１６に対しピニオンギア１６の回転をアシストする駆動トルクを供給可能に構成された、所謂ピニオンアシスト方式のアクチュエータである。ＥＰＳアクチュエータ４００は、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳアクチュエータ４００内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴｍを発生する構成となっている。アシストトルクＴｍは、本発明に係る「補助トルク」の一例である。
【００９８】
ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳアクチュエータ４００のステータへの通電により、ＥＰＳアクチュエータ４００内部に形成される回転磁界の状態を制御可能に構成された電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が制御される構成となっている。尚、これ以降の説明では、ＥＰＳアクチュエータ４００及びＥＰＳ駆動装置５００を包括する概念として適宜「ＥＰＳ」なる言葉を使用することとする。
【００９９】
ＥＰＳアクチュエータ４００によるアシストトルクＴｍの付与を適宜に受けるロアステアリングシャフト１５の回転は、ピニオンギア１６及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１７を含む操舵機構としてのラックアンドピニオン機構に伝達される。
【０１００】
ラックアンドピニオン機構においては、ロアステアリングシャフト１５の下流側端部に接続されたピニオンギア１６の回転が、ラックバー１７の図中左右方向の運動に変換される。このラックバー１７の往復運動は、ラックバー１７の下流側端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して各転舵輪に伝達される構成となっている。
【０１０１】
尚、車両１０の操舵方式は、例えばボールナット方式或いはその他の操舵機構に準じる操舵機構が採用されていてもよい。また、ラックアンドピニオン方式の操舵機構であっても、例えば構成要素の種類、形状及び当該構成要素相互間の空間的配置態様等は、少なくとも設置スペース、コスト、耐久性或いは信頼性等に基づいた実質的な制約（そのような制約が存在するとして）の範囲内において如何様にも限定されない。
【０１０２】
尚、ＥＰＳアクチュエータ４００の構成は、運転者の操舵トルクをアシストするパワーステアリング装置の一例に過ぎず、例えばアシストトルクＴｍは、不図示の減速ギアによる回転速度の減速を伴ってロアステアリングシャフト１５に伝達されてもよいし、ロアステアリングシャフト１５の回転運動ではなくラックバー１７の往復運動をアシストする力として伝達されてもよい。
【０１０３】
一方、車両１０には、操舵トルクセンサ１３、操舵角センサ１４及び車速センサ６００を含む各種センサが備わっている。
【０１０４】
操舵トルクセンサ１３は、運転者がステアリングホイル１１を介して与える操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。より具体的には、アッパーステアリングシャフト１２は、上流部と下流部とに分割され、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０の運転者がステアリングホイル１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達される操舵トルクに応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。
【０１０５】
従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。トルクセンサ１３は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。また、操舵トルクセンサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１０６】
操舵角センサ１４は、アッパーステアリングシャフト１２の回転角である操舵角ＭＡを検出可能に構成されたセンサである。操舵角センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角ＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１０７】
ピニオン角センサ６００は、ラックアンドピニオン機構のピニオンギア１６の回転角たるピニオン角θｐｉｎを検出可能なセンサである。ピニオン角センサ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたピニオン角θｐｉｎは、ＥＣＵ１００により、一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１０８】
＜実施形態の動作＞
以下、適宜図面を参照し、本実施形態の動作について説明する。
【０１０９】
＜ＶＧＲＳアクチュエータ２００の基本制御＞
始めに、図３を参照し、ＶＧＲＳアクチュエータ２００の基本的な制御態様について説明する。ここに、図３は、ＥＣＵ１００におけるＶＧＲＳアクチュエータ２００の駆動制御ブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１１０】
図３において、ＥＣＵ１００は、減算器１０１、乗算器１０２、微分器１０３、乗算器１０４、加算器１０５、減算器１０６、微分器１０７及び乗算器１０８を含んで構成される。
【０１１１】
減算器１０１は、ＶＧＲＳモータ２０２の目標位置（目標回転角）θｔａｇと、ＶＧＲＳモータ２０２の現在位値（現在回転角）θａｃｔとを入力値として受け取り、これらの偏差（θｔａｇ−θａｃｔ）たる位置偏差ｅを出力値として出力する演算器である。
【０１１２】
乗算器１０２は、入力値である位置偏差ｅに定常ゲインＰを乗じる演算器である。定常ゲインＰは、本発明に係る「定常ゲイン」の一例である。乗算器１０２は、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧Ｖのうち位置偏差ｅに比例する定常項としての定常電圧Ｖｐ（Ｖｐ＝ｅ×Ｐ）を出力する構成となっている。尚、通常制御時において、定常ゲインＰは、Ｐｂａｓｅに設定されている。
【０１１３】
微分器１０３は、入力値である位置偏差ｅを時間微分し、時間微分値ｅ’を出力値として出力する演算器である。
【０１１４】
乗算器１０４は、入力値である時間微分値ｅ’にダンピングゲインＤ１を乗じる演算器である。乗算器１０４は、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧Ｖのうち時間微分値ｅ’に応じたダンピング項としてのダンピング電圧Ｖｄ１（Ｖｄ１＝ｅ’×Ｄ１）を出力する構成となっている。
【０１１５】
加算器１０５は、定常電圧Ｖｐとダンピング電圧Ｖｄ１とを加算する演算器である。
【０１１６】
ここで、ＥＣＵ１００において、減算器１０１、乗算器１０２、微分器１０３、乗算器１０４及び加算器１０５は、位置制御ブロック１００Ａを構成する。位置制御ブロック１００Ａは、ＶＧＲＳモータ２０２の位置（回転角）を目標位置（目標回転角）に収束させるための位置偏差Ｆ／Ｂを実現する制御ブロックであり、加算器１０５の出力値は、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧Ｖを構成する制御項のうち、位置偏差Ｆ／Ｂに対応する位置制御電圧となる。
【０１１７】
微分器１０７は、入力値であるＶＧＲＳモータ２０２の現在位置θａｃｔを時間微分し、ＶＧＲＳモータ２０２の実回転速度であるモータ回転速度θ’ａｃｔを出力値として出力する演算器である。
【０１１８】
乗算器１０８は、入力値であるＶＧＲＳモータ２０２のモータ回転速度θ’ａｃｔにダンピングゲインＤ２を乗じる演算器である。乗算器１０８は、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧Ｖのうちモータ回転速度θ’ａｃｔに応じたダンピング項としてのダンピング電圧Ｖｄ２（Ｖｄ２＝θ’ａｃｔ×Ｄ２）を出力する構成となっている。
【０１１９】
ここで、ＥＣＵ１００において、減算器１０７及び乗算器１０８は、速度制御ブロック１００Ｂを構成する。速度制御ブロック１００Ｂは、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度たるモータ回転速度θ’ａｃｔを目標回転速度θ’ｔａｇに収束させるための回転速度Ｆ／Ｂを実現する制御ブロックであり、増幅器１０８の出力値たるダンピング電圧Ｖｄ２は、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧Ｖを構成する制御項のうち、回転速度Ｆ／Ｂに対応する回転速度制御電圧となる。
【０１２０】
減算器１０６は、上記位置制御電圧から上記回転速度制御電圧を減算する演算器である。減算器１０６の出力値は、ＶＧＲＳモータ２０２の最終的な駆動電圧Ｖとなり、ＶＧＲＳ駆動装置３００を介してＶＧＲＳモータ２０２を駆動する構成となっている。尚、通常制御時において、ＶＧＲＳモータ２０２は、主として位置制御ブロック１００Ａを主たる制御則として駆動制御される。即ち、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧Ｖは、定常電圧Ｖｐを支配的要素として決定される。言い換えれば、定常電圧Ｖｐが支配的要素となるように、通常制御時の定常ゲインＰｂａｓｅ、ダンピングゲインＤ１ｂａｓｅ及びダンピングゲインＤ２ｂａｓｅの各々が決定されている。
【０１２１】
＜ロック機構保護制御の詳細＞
次に、図３を参照し、ＶＧＲＳアクチュエータ２００が非ロック状態からロック状態へ切り替えられるロック制御期間においてＥＣＵ１００により実行されるロック機構保護制御の詳細について説明する。ここに、図３は、ロック機構保護制御のフローチャートである。
【０１２２】
図４において、ロック機構保護制御は、ロック機構２０３によりＶＧＲＳアクチュエータ２００の状態が非ロック状態からロック状態に切り替えられるにあたって、ロック機構２０３に加わる負荷を低減するための制御である。ロック機構保護制御は、相互に独立して遂行される二種類の制御ルーチンから構成される。
【０１２３】
一方の制御ルーチンは、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３により規定される制御ルーチンであり、これを便宜上「第１制御ルーチン」と称することとする。第１制御ルーチンは、ＶＧＲＳアクチュエータ２００の制御によりロック機構２０３の保護を図る制御ルーチンであり、本発明に係る第２の制御装置の動作に相当するルーチンである。
【０１２４】
他方の制御ルーチンは、ステップＳ２０１により規定される制御ルーチンであり、これを便宜上「第２制御ルーチン」と称することとする。第２制御ルーチンは、ＥＰＳアクチュエータ４００の制御によりロック機構２０３の保護を図る制御ルーチンであり、本発明に係る第３の制御装置の動作に相当するルーチンである。これら第１及び第２制御ルーチンから構成されるロック機構保護制御は、全体として、本発明に係る第１の制御装置の動作に相当するものである。
【０１２５】
＜第１制御ルーチン＞
始めに、第１制御ルーチンについて説明する。
【０１２６】
図４において、ＥＣＵ１００は、先ずロックホルダ２０３ａに対しロックレバー２０３ｂを挿入中であるか否かを判別する（ステップＳ１０１）。
【０１２７】
ここで、ロック機構２０３自体は、ロック機構保護制御とは独立して制御されている。より具体的には、ロック機構２０３のロック制御は、所定のロック条件が満たされた場合に開始される。ロック条件については、公知非公知を問わず各種のものが適用可能であるため、ここではその詳細については省略する。尚、ロック条件は、例えば、操舵トルクＭＴが閾値以上である場合や操舵角速度（操舵角ＭＡの時間微分値）が閾値以上であること等として規定されていてもよい。或いは、ロック条件は、ＥＰＳアクチュエータ４００による操舵トルクＭＴのアシストが停止されること等として規定されていてもよい。後者について補足すると、元々、ＶＧＲＳモータ２０２の体格は、ＥＰＳアクチュエータ４００によるアシストトルクＴｍの付与によりＶＧＲＳモータ２０２に加わる負荷が軽減される前提で決定されているため、アシストトルクＴｍの付与が停止された場合には、操舵時にロアステアリングシャフト１５に加わる軸力がＶＧＲＳモータ２０２の最大トルクを超える可能性が高いと推定されるのである。
【０１２８】
ロック制御が開始されると、ＥＣＵ１００は、先に述べたソレノイド２０３ｃへの通電を停止する。ソレノイド２０３ｃへの通電が停止され、スプリングの付勢力に打ち勝つ電磁力の供給が停止すると、ロック機構２０３のロックレバー２０３ｂは、上述の非ロック位置からロックホルダ２０３ａ側へ回動し始める。この際、ロックレバー２０３ｂのレバー部２０３ｂ１は、必ずしも電磁力の供給停止後即座にロックホルダ２０３ａのロック用壁体部２０３ａ２と係合するとは限らず、大抵は、ロックホルダ２０３ａが回転する過程において、レバー部２０３ｂ２がロック用壁体部２０３ａ２に接触した段階で係合する。
【０１２９】
この際、ストロークセンサ等、レバー部２０３ｂ１のストローク状態を検出する手段が備わっている場合を除けば、レバー部２０３ｂ２がロック用壁体部２０３ａ２と係合したか否かについての検出はなされない。即ち、ロック機構２０３の構成上、ソレノイド２０３ｃへの通電を停止すれば、いずれレバー部２０３ｂ１はロック用壁体部２０３ａ２と係合するはずであり、予めレバー部２０３ｂ１がロック位置に到達したとみなし得るものとして実験的に適合された時間が経過すれば、ＶＧＲＳアクチュエータ２００の状態がロック状態へ切り替わったとみなしてよいのである。
【０１３０】
従って、ステップＳ１０１に係る「ロックレバー挿入中」とは、ロック制御の開始後の経過時間が、上記の時間に満たない場合を意味する。即ち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１に係る判別を、自身の内蔵タイマ等を利用して正確に実行することができる。ロックホルダ２０３ａ２へのロックレバー２０３ｂ１の挿入が開始されていないか又はＶＧＲＳアクチュエータ２００のロック状態への移行が終了している場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１を繰り返し実行し、実質的に待機状態となる。
【０１３１】
一方、ロックレバー２０３ｂ１がロックホルダ２０３ａ２への挿入期間にある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００による保護処理（これ以降、適宜「ＶＧＲＳによる保護処理」と称する）が許可される操舵状態であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。
【０１３２】
ここで、「ＶＧＲＳによる保護処理が許可される操舵状態」とは、言い方を換えれば、ロック機構２０３を保護するための、後述するステップＳ１０３に相当するＶＧＲＳアクチュエータ２００の制御が、実現可能であり且つ実践上有意義である状態を意味する。
【０１３３】
本実施形態において、ステップＳ１０２に係る判断条件は二つ設定されている。
【０１３４】
第１の条件は、ＶＧＲＳによる保護処理を実行するのに要する時間をΔｔｌｏｃｋとし、転舵輪たる前輪の舵角δｆが操舵機構の構成上定まる物理的な動作限界たる舵角エンドに到達するまでの時間をΔｔとした場合に、「Δｔ＞Δｔｌｏｃｋ」なる関係が満たされることである。第１の条件が満たされない場合、即ち、ΔｔｌｏｃｋがΔｔ以上である場合、舵角が舵角エンドに到達してしまうため、操舵負荷たる操舵トルクＭＴの過度な上昇を回避することが困難となり、ＶＧＲＳによる保護処理を実行することによる実践上の意義が消滅する（即ち、実行しても殆ど意味がない）のである。
【０１３５】
第２の条件は、ピニオン角θｐｉｎが、ＶＧＲＳアクチュエータ２００の通常の作動領域の上限を規定する閾値θｐｉｎｔｈを超えないこと、又は、操舵角ＭＡが閾値ＭＡｔｈ未満であることである。これらが満たされない場合、ＶＧＲＳによる保護処理の実現がシステム上不可能であるため、ＶＧＲＳによる保護処理を実行することができないのである。尚、これら閾値は、ピニオン角速度θｐｉｎ’及び操舵角速度ＭＡ’に応じて可変される。
【０１３６】
ＶＧＲＳによる保護処理が許可されない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【０１３７】
一方、ＶＧＲＳによる保護処理が許可される場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＶＧＲＳによる保護処理を実行し（ステップＳ１０３）、ロックレバー２０３ｂのレバー部２０３ｂ１をロックホルダ２０３ａのロック用壁体部２０３ａ２の方向へ許容速度で押し当てる。厳密には、許容速度で押し当たるためのロックホルダ２０３ａの回転を促す。
【０１３８】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ１００は、図３に例示した位置制御ブロック１００Ａにおける乗算器１０２の定常ゲインＰを減少させる。より具体的には、ＥＣＵ１００は、その時点のモータ回転速度θ’ａｃｔと目標モータ回転速度θ’ｔａｇとに応じて予め設定されたゲインマップから定常ゲインＰを選択し、通常時の定常ゲインＰｂａｓｅを選択された定常ゲインに置き換える。
【０１３９】
ステップＳ１０３が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。第１制御ルーチンは以上のようにして実行される。
【０１４０】
このように、第１の制御ルーチンによれば、ロックレバー２０３ｂの挿入期間（即ち、本発明に係る「ロック制御期間」の一例）において、ＶＧＲＳモータ２０２の定常電圧Ｖｐを規定する定常ゲインＰを減少させる。このため、その時点の操舵負荷に釣り合うようにＶＧＲＳモータ２０２から出力される保持トルクは、操舵負荷に対し減少し、ＶＧＲＳモータ２０２は、操舵負荷により受動的に回される。即ち、ロックホルダ２０３ａとロックレバー２０３ｂとの係合が促される。従って、舵角δｆが舵角エンドに到達して操舵負荷が急激に上昇する前にロックレバー２０３ｂをロックホルダ２０３ａに係合させることが可能となる。
【０１４１】
また、この際、通常時の定常ゲインＰｂａｓｅよりも小さい値である定常ゲインＰは、ロックレバー２０３ｂのレバー部２０３ｂ１がロックホルダ２０３ａのロック用壁体部２０３ａ２に許容速度（即ち、ロック機構２０３に加わる衝撃が許容範囲に収まる速度）で衝突するように設定される。従って、係合時にロック機構２０３に加わる物理衝撃を、確実に緩和することが可能となるのである。
【０１４２】
＜第２制御ルーチン＞
続いて、第２制御ルーチンについて説明する。
【０１４３】
図４において、ＥＣＵ１００は、ＥＣＵ１００は、ＥＰＳアクチュエータ４００による保護処理（これ以降、適宜「ＥＰＳによる保護処理」と称する）を実行する（ステップＳ２０１）。第２制御ルーチンは、このＥＰＳによる保護処理のみで構成される。このように、本実施形態において、ＥＰＳによる保護処理は、第１制御ルーチンによるＶＧＲＳによる保護処理と異なり、ロック制御期間中でなくても実行される。
【０１４４】
ステップＳ２０１において、ＥＣＵ１００は、アシストトルクＴｍを、この種の保護処理がなされない通常時のアシストトルクである基本アシストトルクＴｍｂａｓｅと較べて減少させ、且つダンピングトルクＴｄを、この種の保護処理がなされない通常時のダンピングトルクである基本ダンピングトルクＴｄｂａｓｅと較べて増加させる。
【０１４５】
ここで、アシストトルクＴｍは、下記（１）式によって規定される。
【０１４６】
Ｔｍ＝Ｔｍｂａｓｅ×Ｇｌｏｃｋ・・・（１）
上記（１）式において、Ｇｌｏｃｋは、ロック挿入前ゲインである。ここで、図５を参照し、ロック挿入前ゲインＧｌｏｃｋについて説明する。ここに、図５は、ピニオン角θｐｉｎとロック挿入前ゲインＧｌｏｃｋとの関係を例示する模式的特性図である。
【０１４７】
図５において、ロック挿入前ゲインＧｌｏｃｋは、ピニオン角θｐｉｎが閾値θｐｉｎｔｈ以下の小舵角領域において最大値である「１」を採り、ピニオン角θｐｉｎが閾値θｐｉｎｔｈ以上となる中大舵角領域において１未満の値を採る。従って、中大舵角領域では、アシストトルクＴｍは、基本アシストトルクＴｍｂａｓｅに対し減少し、運転者の操舵負担が増加して、操舵負荷が上昇する。
【０１４８】
尚、図５におけるロック挿入前ゲインＧｌｏｃｋは、一の車速についての特性を例示したものであり、車速に対して可変である。
【０１４９】
一方、ダンピングトルクＴｄは、下記（２）式によって規定される。
【０１５０】
Ｔｄ＝Ｔｄｂａｓｅ＋Ｔｄｌｏｃｋ・・・（２）
また、上記（２）式における、Ｔｄｌｏｃｋは、ロック時ダンピングトルクであり、下記（３）式によって規定される。
【０１５１】
Ｔｄｌｏｃｋ＝Ｔｄｐｉｎ×Ｇｄｐｉｎ・・・（３）
上記（３）式において、Ｔｄｐｉｎは、ピニオン角速度θｐｉｎ’に応じて定められるロック時基本ダンピングトルクであり、Ｇｄｐｉｎは、ピニオン角θｐｉｎに応じて定められる、ロック時基本ダンピングトルクＴｄｐｉｎに乗じるべきピニオン角ゲインである。
【０１５２】
ここで、図６を参照し、ロック時基本ダンピングトルクＴｄｐｉｎについて説明する。ここに、図６は、ピニオン角速度θｐｉｎ’とロック時基本ダンピングトルクＴｄｐｉｎとの関係を例示する模式的特性図である。
【０１５３】
図６において、ロック時基本ダンピングトルクＴｄｐｉｎは、ピニオン角速度θｐｉｎ’がゼロ近傍である低舵角速度領域で設定された不感帯領域ではゼロであり、不感帯領域を抜けると、ピニオン角速度θｐｉｎ’の増加に応じて減少する単調減少関数である。
【０１５４】
次に、図７を参照し、ピニオン角ゲインＧｄｐｉｎについて説明する。ここに、図７は、ピニオン角θｐｉｎとピニオン角ゲインＧｄｐｉｎとの関係を例示する模式的特性図である。
【０１５５】
図７において、ピニオン角ゲインＧｄｐｉｎは、ピニオン角θｐｉｎがゼロ近傍である低舵角領域で設定された不感帯領域ではゼロであり、不感帯領域を抜けると、ピニオン角θｐｉｎの増加に応じて増加する単調増加関数である。但し、ピニオン角θｐｉｎが上限値を超えた大舵角領域では、ピニオン角ゲインＧｄｐｉｎは、最大値である１に固定される。
【０１５６】
これらの結果、ダンピングトルクＴｄは、低舵角速度領域を除けば、基本ダンピングトルクＴｄｂａｓｅよりも絶対値が大きくなり（ダンピングトルクは、アシストトルクを減少させる粘性項であるから、負領域のトルクである）、運転者の操舵負担が増加する。その結果、操舵負荷が上昇する。
【０１５７】
このように、第２ルーチンによれば、ＥＰＳアクチュエータ４００により、操舵負荷が上昇する。このため、その時点の操舵負荷に釣り合うようにＶＧＲＳモータ２０２から出力される保持トルクは、操舵負荷に対し小さくなり、ＶＧＲＳモータ２０２は、操舵負荷により受動的に回される。即ち、ロックホルダ２０３ａとロックレバー２０３ｂとの係合が促される。従って、舵角δｆが舵角エンドに到達して操舵負荷が急激に上昇する前にロックレバー２０３ｂをロックホルダ２０３ａに係合させることが可能となる。
【０１５８】
ここで、図８を参照し、第２制御ルーチンの効果について説明する。ここに、図８は、操舵角ＭＡと操舵トルクＭＴとの関係を例示する模式図である。
【０１５９】
図８において、第２制御ルーチンが実行されない場合の操舵トルクＭＴの特性が、鎖線で示される。このように、操舵角ＭＡが、操舵機構の動作限界である舵角エンドに対応する操舵角Ｅ＿ｒｅａｌまで大きくなると、操舵トルクＭＴが急激に上昇する。この時点でロック機構２０３が未だロック状態にないと、この急激に上昇した操舵トルクＭＴによってＶＧＲＳモータ２０２が回される。
【０１６０】
ところが、ＶＧＲＳモータ２０２の保持トルクは、この種の過渡的なトルク上昇を想定しないため、ＶＧＲＳモータ２０２の回転は、制御可能な領域を超えてしまう。その結果、ロック機構２０３には、大きい物理衝撃が加わることになる。
【０１６１】
それに対し、第２制御ルーチンが実行された場合の操舵トルクＭＴの特性が実線で示される。図示から明らかなように、この場合、アシストトルクＴｍの減少及びダンピングトルクＴｄの増加によって、舵角エンドよりも手前側の舵角領域（即ち、舵角エンド近傍領域）に相当する操舵角Ｅ＿ｆａｋｅにおいて、擬似的な舵角エンドが形成される。
【０１６２】
この擬似的な舵角エンドにおける操舵トルクＭＴの上昇は、アシストトルクＴｍとダンピングトルクＴｄの制御によって実現されたものであり、上記比較例とは異なり良好な制御性を保持している。従って、この擬似的な舵角エンドＥ＿ｆａｋｅにおける操舵トルクＭＴは、ロック機構２０３を許容速度で係合させ得る程度の値に制御することができ、例えば図示ΔＭＴとして表されるように、上記比較例と較べて顕著に小さくて済むのである。
【０１６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ロック機構保護制御によって、ＶＧＲＳモータ２０２を回され易くすることができ、操舵負荷が急激に上昇する舵角エンド手前でロック機構２０３の係合を終了させることが可能となる。特に、本実施形態では、モータを回され易くする旨の作用が、第１制御ルーチンにおけるＶＧＲＳアクチュエータ２００側の制御（保持トルクの低減）と、第２制御ルーチンにおけるＥＰＳアクチュエータ側の制御（アシストトルクの低減）との両面によって実現されており、ロック機構２０３に大きな負荷が加わることを防止することが可能となっている。
【０１６４】
この際、第２制御ルーチンによれば、操舵負担の増加によって、一時的にドライバの操舵操作速度が減速側に変化する効果を期待することができ、第１制御ルーチンによる保持トルクの低減を実行する時間的猶予を獲得し易くなるといった付随効果を期待することもできる。
【０１６５】
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明は、操舵伝達比を可変に制御可能な、例えばＶＧＲＳ等の操舵伝達比可変装置の制御に利用可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
ＦＬ、ＦＲ…車輪、１０…車両、１１…ハンドル、１２…アッパーステアリングシャフト、１３…操舵トルクセンサ、１４…操舵角センサ、１５…ロアステアリングシャフト、１６…ピニオンギア、１７…ラックバー、１００…ＥＣＵ、２００…ＶＧＲＳアクチュエータ、２０１…ハウジング、２０２…ＶＧＲＳモータ、２０２ａ…ロータ、２０２ｂ…ステータ、２０２ｃ…回転軸、２０３…ロック機構、２０３ａ…ロックホルダ、２０３ｂ…ロックレバー、２０３ｃ…ソレノイド、２０４…減速機構、３００…ＶＧＲＳ駆動装置、４００…ＥＰＳモータ、５００…ＥＰＳ駆動装置、６００…ピニオン角センサ。
【図１】
2011105274.tif 000003
【図２】
2011105274.tif 000004
【図３】
2011105274.tif 000005
【図４】
2011105274.tif 000006
【図５】
2011105274.tif 000007
【図６】
2011105274.tif 000008
【図７】
2011105274.tif 000009
【図８】
2011105274.tif 000010