(57)【要約】【課題】転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することが可能な車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】マイコン４１は、転舵角が転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角を超えた場合には、車速が速いほど、又は転舵角が大きいほど、伝達比可変装置８のモータ１３を制御するための位置比例ゲインを高くするとともに、転舵角が転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角を超えた場合には、転舵角が大きいほど、伝達比可変装置８のモータ１３を制御するための微分ゲインを高くする。【選択図】図４
2011225175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の転舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の転舵角を上乗せすることにより前記ステアリングの操舵角と前記転舵輪の転舵角との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置と、
前記操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記転舵輪の転舵角を検出又は演算する転舵角演算手段と、
前記第２の転舵角を検出又は演算する第２の転舵角演算手段と、
操舵角及び車速に基づいて前記第２の転舵角の目標値を出力する目標値出力手段と、
前記目標値に基づいて前記モータの制御量を出力する制御量出力手段と、
前記制御量に基づいて前記モータを制御するモータ制御手段と、を備え、
前記制御量出力手段は、
車速と操舵角に基づいて位置比例ゲインを決定する位置比例ゲイン決定手段と、
前記第２の転舵角の目標値と検出又は演算された前記第２の転舵角との偏差に前記位置比例ゲインを乗ずることにより、位置偏差比例項制御量を出力する位置比例制御手段と、
操舵角に基づいて第１微分ゲインを決定する第１微分ゲイン決定手段と、
前記第２の転舵角の微分変化量に基づく微分制御量を出力する微分制御手段と、
前記位置偏差比例項制御量から前記微分制御量を減じた減算値を演算する減算手段と、を有し、
前記微分制御手段は、
前記第２の転舵角の微分変化量に前記第１微分ゲインを乗じた第１微分制御量を前記微分制御量として出力する第１微分制御手段を含み、
前記位置比例ゲイン決定手段は、
前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、前記車速が速いほど、又は前記転舵角が大きいほど、前記位置比例ゲインを高くし、
前記第１微分ゲイン決定手段は、
前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、前記転舵角が大きいほど、前記第１微分ゲインを高くすること、
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、
前記制御量出力手段は、転舵角を微分して演算された転舵角速度に基づいて第２微分ゲインを決定する第２微分ゲイン決定手段を有し、
前記微分制御手段は、前記第１微分制御量に前記第２微分ゲインを乗じた第２微分制御量を前記微分制御量として出力する第２微分制御手段を含み、
前記第２微分ゲイン決定手段は、前記転舵角速度が所定の転舵角速度を超えた場合には、前記転舵角速度が大きいほど、前記第２微分ゲインを高くすること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用操舵装置において、
操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を備え、
前記制御量出力手段は、
転舵角に基づいてトルク比例ゲインを決定するトルク比例ゲイン決定手段と、
前記操舵トルクに前記トルク比例ゲインを乗ずることにより、トルク比例項制御量を出力するトルク比例制御手段と、
前記減算値に前記トルク比例項制御量を加算する加算手段と、を有し、
前記トルク比例ゲイン決定手段は、前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、前記操舵トルクの増加とともにトルク比例ゲインを高くすること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の車両用操舵装置において、前記伝達比可変装置は、前記第２の転舵角を機械的に固定するロック装置と、前記ロック装置の作動を制御するロック制御手段を備え、前記ロック制御手段は、前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超え、且つ、前記第２の転舵角の角速度の絶対値が所定の閾値に満たない場合に、前記ロック装置を作動させること、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、伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく転舵輪の第２の舵角（ＡＣＴ角）を上乗せすることにより、ステアリングの舵角（操舵角）と転舵輪の舵角（転舵角）との間の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置がある（例えば特許文献１参照）。そして、このような操舵装置を採用することで、低車速時においてはステアリング操作に対する転舵角の変化量を大として運転者の負担を軽減し、高車速時にはその変化量を小として高い操舵安定性を確保するといった、優れたステアリング特性を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７０１２９号公報
【特許文献２】特開２００６−０２０３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、伝達比可変装置の作動により発生したＡＣＴ角は、そのモータトルクにより保持される。即ち、その保持トルク以上の外力が印加された場合には、そのＡＣＴ角を保持できなくなる。このため、転舵角がその最大舵角であるステアリングエンド（ラックエンド）に達した場合であっても、その保持トルクに抗してステアリング操作を行なうことにより、転舵角は既に最大舵角となっているにもかかわらず、運転者は、本来の限界以上にステアリングを切り足すことができてしまう。
【０００５】
つまり、ステアリングシャフト一体回転式の伝達比可変装置に例えて言うならば（例えば、特許文献２参照）、そのステアリングシャフトが伝達比可変装置部分においてバネのように捩れたような状態となる。その結果、特にこうしたステアリングシャフト一体回転型の伝達比可変装置では、駆動電力を供給するためのスパイラルケーブル装置の許容回転範囲を超えてステアリング側の入力軸が回転し、これにより、そのフレキシブルフラットケーブルが切れるおそれがある等、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することのできる車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の転舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の転舵角を上乗せすることにより前記ステアリングの操舵角と前記転舵輪の転舵角との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置と、前記操舵角を検出する操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記転舵輪の転舵角を検出又は演算する転舵角演算手段と、前記第２の転舵角を検出又は演算する第２の転舵角演算手段と、操舵角及び車速に基づいて前記第２の転舵角の目標値を出力する目標値出力手段と、前記目標値に基づいて前記モータの制御量を出力する制御量出力手段と、前記制御量に基づいて前記モータを制御するモータ制御手段と、を備え、前記制御量出力手段は、車速と操舵角に基づいて位置比例ゲインを決定する位置比例ゲイン決定手段と、前記第２の転舵角の目標値と検出又は演算された前記第２の転舵角との偏差に前記位置比例ゲインを乗ずることにより、位置偏差比例項制御量を出力する位置比例制御手段と、操舵角に基づいて第１微分ゲインを決定する第１微分ゲイン決定手段と、前記第２の転舵角の微分変化量に基づく微分制御量を出力する微分制御手段と、前記位置偏差比例項制御量から前記微分制御量を減じた減算値を演算する減算手段と、を有し、前記微分制御手段は、前記第２の転舵角の微分変化量に前記第１微分ゲインを乗じた第１微分制御量を前記微分制御量として出力する第１微分制御手段を含み、前記位置比例ゲイン決定手段は、前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、前記車速が速いほど、又は前記転舵角が大きいほど、前記位置比例ゲインを高くし、前記第１微分ゲイン決定手段は、前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、前記転舵角が大きいほど、前記第１微分ゲインを高くすること、を要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、転舵角が転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、車速が速いほど、又は転舵角が大きいほど、位置比例ゲインを高めることで、僅かな偏差でも大きな電流指令が演算されることになり、これにより、駆動モータの発生するモータトルク、即ち伝達比可変装置の保持トルクも大となる。また、転舵角が転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角を超えた場合には、転舵角が大きいほど、第１微分ゲインを高めることで、ダンパ効果が大きくなる。その結果、上述の「捩れ状態」が起こりにくくなり、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記制御量出力手段は、転舵角を微分して演算された転舵角速度に基づいて第２微分ゲインを決定する第２微分ゲイン決定手段を有し、前記微分制御手段は、前記第１微分制御量に前記第２微分ゲインを乗じた第２微分制御量を前記微分制御量として出力する第２微分制御手段を含み、前記第２微分ゲイン決定手段は、前記転舵角速度が所定の転舵角速度を超えた場合には、前記転舵角速度が大きいほど、前記第２微分ゲインを高くすること、を要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、転舵角速度が所定の転舵角速度を超えた場合には、転舵角速度が大きいほど、第２微分ゲインを高めることで、よりダンパ効果を大きくすることができる。その結果、上述の「捩れ状態」がより一層起こりにくくなり、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を備え、前記制御量出力手段は、転舵角に基づいてトルク比例ゲインを決定するトルク比例ゲイン決定手段と、前記操舵トルクに前記トルク比例ゲインを乗ずることにより、トルク比例項制御量を出力するトルク比例制御手段と、前記減算値に前記トルク比例項制御量を加算する加算手段と、を有し、前記トルク比例ゲイン決定手段は、前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、前記操舵トルクの増加とともにトルク比例ゲインを高くすること、を要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、転舵角が転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超えた場合には、操舵トルクが大きいほど、トルク比例ゲインを高めることで、伝達比可変装置の保持トルクをより高めることができる。その結果、上述の「捩れ状態」がより一層起こりにくくなり、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することができるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記伝達比可変装置は、前記第２の転舵角を機械的に固定するロック装置と、前記ロック装置の作動を制御するロック制御手段を備え、前記ロック制御手段は、前記転舵角が前記転舵輪の最大舵角近傍に設定した所定の舵角を超え、且つ、前記第２の転舵角の角速度の絶対値が所定の閾値に満たない場合に、前記ロック装置を作動させること、を要旨とする。
【００１４】
上記構成によれば、伝達比可変装置の高速作動時を避けてロック装置を作動させることにより、同ロック装置の負荷を軽減することができる。そして、上記各ゲインの可変制御と組み合わせることにより、併せて高フィードバックゲインの使用に伴う発振を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することが可能な車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】（a）（b）伝達比可変制御の作用説明図。
【図３】伝達比可変装置の概略構成図。
【図４】車両用操舵装置の制御ブロック図。
【図５】ゲイン演算部のゲインブロック図。
【図６】位置制御比例ゲイン可変制御の様態を説明するマップ。
【図７】トルク比例ゲイン可変制御の様態を説明するマップ。
【図８】第１微分ゲイン可変制御の様態を説明するマップ。
【図９】第２微分ゲイン可変制御の様態を説明するマップ。
【図１０】過剰操舵検出部の処理手順を示すフローチャート。
【図１１】ロック制御部の処理手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００１８】
図1は、本実施形態の車両用操舵装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。そして、このラック軸５の往復直線運動により転舵輪６の舵角、即ち転舵角が可変することにより、車両進行方向が変更される。
【００１９】
また、本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリング２の舵角（操舵角）と転舵輪６の舵角（転舵角）との間の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置８と、該伝達比可変装置８の作動を制御するＩＦＳＥＣＵ９とを備えている。
【００２０】
詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト１０とラックアンドピニオン機構４に連結される第２シャフト１１とからなり、伝達比可変装置８は、第１シャフト１０及び第２シャフト１１を連結する差動機構１２と、該差動機構１２を駆動するモータ１３とを備えている。そして、伝達比可変装置８は、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト１１に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）し、これによりステアリング２に対する転舵輪６の伝達比を可変させる。
【００２１】
つまり、図２（a）（b）に示すように、伝達比可変装置８は、ステアリング操作に基づく転舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく転舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比を可変させる。
【００２２】
尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず、減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／転舵角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（転舵角θt大、図２（a）参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（転舵角θt小、図２（b）参照）。
【００２３】
また、本実施形態のモータ１３は、ブラシレスモータであり、ＩＦＳＥＣＵ９から三相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）の駆動電力が供給されることにより回転する。そして、ＩＦＳＥＣＵ９は、この駆動電力の供給を通じてモータ１３の回転を制御することにより、伝達比可変装置８の作動、即ちＡＣＴ角θtaを制御する（伝達比可変制御）。
【００２４】
さらに詳述すると、図３に示すように、本実施形態の伝達比可変装置８は、略有底筒状に形成されたハウジング１４を有しており、モータ１３は、その回転軸であるモータ軸１３aとハウジング１４とが同軸になるように同ハウジング１４内に固定されている。そして、ハウジング１４は、その上壁部１４aに設けられた連結部１５が第１シャフト１０とスプライン嵌合されている。
【００２５】
本実施形態では、差動機構１２には、同軸に並置された一対のサーキュライスプライン２１，２２、及びこれら両スプラインの内側において該各スプラインと噛合されるフレクスプライン２３、並びにその噛合部を回転される波動発生器２６からなる周知の波動歯車機構が採用されている。一方のサーキュライスプライン２１は、ハウジング１４と同軸となるように同ハウジング１４に固定されており、他方のサーキュライスプライン２２は、連結部材２５を介して第２シャフト１１と同軸に連結されている。
【００２６】
各サーキュライスプライン２１，２２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレクスプライン２３は、楕円状に撓められた状態でこれら各ギヤの内側に配置されることにより、その外歯が該各ギヤの内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。そして、ハウジング１４とともにサーキュライスプライン２１が回転し、そのサーキュライスプライン２１の回転がフレクスプライン２３を介してサーキュライスプライン２２に伝達されることにより、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転が第２シャフト１１に伝達されるようになっている。
【００２７】
フレクスプライン２３の内側には、上記サーキュライスプライン２１，２２とともに差動機構１２を構成する波動発生器２６が配置されている。波動発生器２６は、モータ軸１３aに連結されており、モータ軸１３aの回転に伴いフレクスプライン２３の内側を回転することで、上記撓められたフレクスプライン２３の楕円形状、即ちサーキュライスプライン２１，２２との噛合部を回転させる。そして、サーキュライスプライン２１とサーキュライスプライン２２との間の歯数差に基づいて、サーキュライスプライン２２が回転することにより、モータ軸１３aの回転が減速されて第２シャフト１１に伝達されるようになっている。
【００２８】
また、本実施形態の伝達比可変装置８では、ハウジング１４の上壁部１３aにスパイラルケーブル装置２７が設けられている。そして、このスパイラルケーブル装置２７により、所定の回転範囲（許容回転範囲）においてモータ１３とＩＦＳＥＣＵ９、並びに後述するロック装置３３の駆動源であるソレノイド３３aとＩＦＳＥＣＵ９とが電気的に接続されるようになっている。尚、このようなスパイラルケーブル装置２７についての詳細は、例えば上記特許文献２に記載の構成を参照されたい。
【００２９】
更に、伝達比可変装置８は、ハウジング１４側に設けられたロックアーム３１を、モータ軸１３aの一端に固定され該モータ軸１３aとともに一体回転するロックホルダ３２に係合させることにより、第１シャフト１０と第２シャフト１１との相対回転を規制する。即ちＡＣＴ角θtaを機械的に固定するロック装置３３を備えている。そして、ＩＦＳＥＣＵ９は、例えば、イグニッションオフ時や電動パワーステアリング装置の異常が検出された場合等に、このロック装置３３を作動させる（ロック制御オン）。尚、こうしたロック装置についての詳細は、例えば特開２００３-３２０９４３号公報に記載の構成を参照されたい。
【００３０】
また、図１に示すように、車両用操舵装置１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１７と、該ＥＰＳアクチュエータ１７の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ１９とを備えている。
【００３１】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１７は、その駆動源であるモータ７がラック５と同軸に配置される所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）であり、ボール螺子機構（図示略）を介して駆動源であるモータ７の発生するアシストトルクをラック軸５に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与するようになっている。
【００３２】
本実施形態では、上記の伝達比可変装置８を制御するＩＦＳＥＣＵ９、及びＥＰＳアクチュエータ１７を制御するＥＰＳＥＣＵ１９は車内ネットワーク３８を介して接続されており、車内ネットワーク３８には、車両状態を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、操舵角センサ３６、トルクセンサ３５、車速センサ３７が接続されている。そして、上記各センサより検出される複数の車両状態量、即ち操舵角θs、操舵トルクτ、車速Ｖは、車内ネットワーク３８を介してＩＦＳＥＣＵ９及びＥＰＳＥＣＵ１９に入力される。
【００３３】
次に、本実施形態の車両用操舵装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図１に示すように、ＩＦＳＥＣＵ９には、操舵角センサ３６により検出された操舵角θs（操舵速度ωs）、トルクセンサ３５により検出された操舵トルクτ、及び車速センサ３７により検出された車速Ｖが入力されるようになっている。そして、ＩＦＳＥＣＵ９は、これら操舵角θs（操舵速度ωs）、操舵トルクτ及び車速Ｖに基づいてモータ１３の回転を制御することにより伝達比可変装置８の作動、即ち伝達比可変制御を実行する。
【００３４】
詳述すると、図４に示すように、ＩＦＳＥＣＵ９は、モータ制御信号を出力するマイコン４１と、モータ制御信号に基づいてモータ１３に駆動電力を供給する駆動回路４２と、ロック制御信号に基づいてロック装置３３を駆動するソレノイド３３aに駆動電力を供給する駆動回路５２とを備えている。
【００３５】
マイコン４１は、微分ステア制御演算部４３a、ギヤ比可変制御演算部４３bを含む目標値出力手段としてのＡＣＴ角指令部４３、制御量出力手段としてのＡＣＴ角制御部４７、モータ制御手段としてのモータ制御信号出力部４９、ロック制御手段としての過剰操舵検知部５５及びロック制御部５３を備えている。
【００３６】
微分ステア制御演算部４３aには、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力され、ギヤ比可変制御演算部４３bには、操舵角θs及び車速Ｖが入力される。そして、微分ステア制御演算部４３aは、操舵速度ωsに応じて車両の応答性を向上させるための制御目標成分である微分ステア指令角θls*を演算し、ギヤ比可変制御演算部４３bは、車速Ｖに応じてギヤ比（伝達比）を可変させるための制御目標成分であるギヤ比可変指令角θgr*を演算する。
【００３７】
微分ステア制御演算部４３a及びギヤ比可変制御演算部４３bにより演算された微分ステア指令角θls*及びギヤ比可変指令角θgr*は、加算器４４へと入力される。そして、この加算器４４において、これら微分ステア指令角θls*及びギヤ比可変指令角θgr*が重畳されることによりＡＣＴ指令角θta*が演算される。
【００３８】
ＡＣＴ角制御部４７は、トルク比例制御手段としてのトルク比例制御部４７aと、位置比例制御手段としての位置比例制御部４７bと、第１微分制御手段と第２微分制御手段としての微分制御部４７cと、それぞれの制御部のゲインを決定するゲイン演算部４８を備えている。
【００３９】
トルク比例制御部４７aは、ＥＰＳＥＣＵから車内ＣＡＮで入力された操舵トルクτにトルク比例ゲインＫtを乗ずることによりトルク比例制御量εt１を算出する。そして、位置比例制御部４７bは、ＡＣＴ指令角θta*と検出されたＡＣＴ角θtaとの偏差Δθtaに位置制御比例ゲインＫpを乗ずることにより位置比例制御量εp１を算出する。そして、微分制御部４７cは、検出されたＡＣＴ角θtaの微分変化量（ＡＣＴ角速度ωta）を演算し、前記微分変化量に第１微分ゲインＫd及び第２微分ゲインＫdvを乗ずることにより第１微分制御量εd１及び第２微分制御量εd２を算出する。
【００４０】
本実施形態では、位置比例制御部４７bが算出した位置比例制御量εp１及び微分制御部４７cが算出した微分制御量εd２は減算器４６aに入力される。そして、減算器４６aの出力及びトルク比例制御部４７aが算出したトルク比例制御量εt１は加算器４６bに入力される。すなわち、ＡＣＴ角制御部４７は、位置比例制御量εp１から微分制御量εd２を減算し、トルク比例制御量εt１を加算することによりＡＣＴ制御角θta**を算出しモータ制御信号出力部４９に出力する。
【００４１】
モータ制御信号出力部４９は、入力されたＡＣＴ制御角θta**に基づいて駆動回路４２にモータ制御信号を出力し、駆動回路４２は、該モータ制御信号に基づいてモータ１３に三相（Ｕ,Ｖ,Ｗ）の駆動電力を供給する。そして、該モータ１３に駆動されて可変ギヤ比アクチュエータ８が作動しＡＣＴ角θtaが変更されることによりギヤ比が可変される。
【００４２】
本実施形態では、ＡＣＴ角制御部４７は、車両状態に応じて位置比例制御部４７bにおける位置制御比例ゲインＫp、微分制御部４７cにおける第１微分ゲインＫd及び第２微分ゲインＫdv及びトルク比例制御部４７aにおけるトルク比例ゲインＫtを可変させるゲイン可変手段としてのゲイン演算部４８を備えている。そして、位置比例制御部４７b、微分制御部４７c及びトルク比例制御部４７aは、それぞれゲイン演算部４８により決定された位置制御比例ゲインＫp、第１微分ゲインＫd及び第２微分ゲインＫdv及びトルク比例ゲインＫtに基づいて位置比例制御量εp１、微分制御量εd１、εd２及びトルク比例制御量εt１を算出する。
【００４３】
詳述すると、図５で図示するように、ゲイン演算部４８は、車速Ｖと転舵角θtを入力として位置制御比例ゲインＫpを出力する位置制御比例ゲイン演算部４８aと、操舵トルク値τと転舵角θtを入力としてトルク比例ゲインＫtを出力するトルク比例ゲイン演算部４８ｂと、転舵角θtを入力として第１微分ゲインＫdを出力する第１微分ゲイン演算部４８ｃと、転舵角速度ωtを入力として第２微分ゲインＫdvを出力する第２微分ゲイン演算部４８ｄとを有している。
【００４４】
詳述すると、図６に示すように、位置制御比例ゲイン演算部４８aに設けられた位置制御比例ゲインマップ４８aaにおいて、位置制御比例ゲイン演算部４８aの出力となる位置制御比例ゲインＫpは、低速領域（Ｖ０：所定の車速閾値）から車速Ｖの上昇とともに直線状に増加して高速領域（Ｖ1：所定の車速閾値、約８０ｋｍ/ｈ以上）においては一定の値となるように設定されている。また、位置制御比例ゲインＫpは、転舵角θtが転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角θt０（所定の転舵角閾値）を超えるまでは、小さな値に設定されている。そして、位置制御比例ゲインＫpは、転舵角θtが最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍（５００deg〜５５０deg）にある場合には、車速Ｖの大小によらず大きな一定値となる。また、位置制御比例ゲインＫpは、転舵角θtが転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角θt０を超え、且つ転舵角θtが最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍（５００deg）に達するまでは、所定の傾きを持って大きくなっている。
【００４５】
次に、図７に示すように、トルク比例ゲイン演算部４８ｂに設けられたトルク比例ゲインマップ４８bbにおいて、トルク比例ゲイン演算部４８ｂの出力となるトルク比例ゲインＫtは、転舵角θtが最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍（５００deg〜５５０deg）に達するまでは、操舵トルクの大小によらず０となる。そして、トルク比例ゲイン演算部４８ｂの出力となるトルク比例ゲインＫtは、転舵角θtが最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍（５００deg〜５５０deg）にある場合には、操舵トルクτの上昇（τ０：所定の操舵トルク閾値〜τ_end：最大操舵トルク閾値）とともに直線状に増加する。
【００４６】
また、図８に示すように、第１微分ゲイン演算部４８ｃに設けられた第１微分ゲインマップ４８ccにおいて、第１微分ゲイン演算部４８ｃの出力となる第１微分ゲインＫdは、転舵角θt（の絶対値）が所定の閾値θt０以下である場合（｜θt｜≦θt０）には、所定値Ｋdlとなるように設定されている（Ｋd＝Ｋdl）。また、転舵角θt（の絶対値）が最大転舵角θt_end以上である場合（｜θt｜≧θt_end）には、第１微分ゲインＫdは、上記所定値Ｋdlよりも大きな所定値Ｋdhとなるように設定されている（Ｋd＝Ｋdh、Ｋdh＞Ｋdl）。
【００４７】
そして、転舵角θt（の絶対値）が上記所定の閾値θt０よりも大きく、最大転舵角θt_endよりも小さい領域（θt０＜｜θt｜＜θt_end）においては、第１微分ゲインＫdは、上記所定値Ｋdlと所定値Kdhとの間で線形補間されるように、当該所定値Ｋdlと所定値Kdhまで、転舵角θtの増大に従って、その値が大となるように設定されている。
【００４８】
また、図９に示すように、第２微分ゲイン演算部４８ｄに設けられた第２微分ゲインマップ４８ddにおいて、第２微分ゲイン演算部４８ｄの出力となる第２微分ゲインＫdvは、転舵角速度ωt（の絶対値）が所定の転舵角速度閾値ωt０以下である場合（｜ωt｜≦ωt０）には、所定値Ｋvdlとなるように設定されている（Ｋvd＝Ｋvdl）。また、転舵角速度ωt（の絶対値）が所定の転舵角速度閾値ωt１以上である場合（｜ωt｜≧ωt１）には、第２微分ゲインＫdvは、上記所定値所定値Ｋvdlよりも大きな所定値Ｋvdhとなるように設定されている（Ｋvd＝Ｋvdh、Ｋvdh＞Ｋvdl）。
【００４９】
そして、転舵角速度ωt（の絶対値）が上記所定の転舵角速度閾値ωt０よりも大きく、所定の転舵角速度閾値ωt１よりも小さい領域（ωt０＜｜ωt｜＜ωt１）においては、第２微分ゲインＫdvは、上記所定値Ｋvdlと所定値Ｋvdhとの間で線形補間されるように、当該所定値Ｋvdlと所定値Ｋvdhまで、転舵角速度ωtの増大に従って、その値が大となるように設定されている。
【００５０】
また、ＩＦＳＥＣＵ９は、上記モータ駆動用の駆動回路４２に加え、ロック装置３３のソレノイド３３aに駆動電力を供給するロック制御用の駆動回路５２を備えるとともに、マイコン４１には、駆動回路５２の作動を制御するためのロック制御信号を生成するロック制御部５３が設けられている。本実施形態では、ロック制御部５３には、図示しない車内ネットワークを介して、ＩＧオン/オフ信号Ｓ_ig、及び電動パワーステアリング装置や伝達比可変装置８の異常を示す異常信号Ｓ_trが入力されるようになっている。
【００５１】
そして、ロック制御部５３は、ＩＧオン/オフ信号Ｓ_igが「ＩＧオフ」を示すものである場合、又は異常信号Ｓ_trが入力された場合に、駆動回路５２に出力する制御信号を、ロック状態とすべき値を有するものに変更する。尚、本実施形態では、駆動回路５２は、スイッチング素子（パワーＭＯＳＦＥＴ）により構成され、ロック制御信号は、同スイッチング素子のＤｕｔｙ（オンＤｕｔｙ）として出力される。そして、ロック制御部５３は、ロック作動時には、そのロック制御信号を「オフ（Ｄｕｔｙ＝０）」とし、これによりソレノイド３３aをオフ、即ちロック装置３３がロック状態となるように制御する。
【００５２】
また、本実施形態の車両用操舵装置は過剰操舵検出部５５を有している。上述のように、伝達比可変装置８を備えた車両用操舵装置１においては、転舵輪６の最大舵角、即ちステアリングエンド近傍までの過剰なステアリング操作（過剰操舵）が問題となる。この点を踏まえ、本実施形態では、マイコン４１には、こうした過剰操舵の発生を検知する過剰操舵検知部５５が設けられている。そして、マイコン４１は、この過剰操舵検知部５５に構成されている図１０のフローチャートに従って過剰操舵の発生を検知した場合には、ロック装置３３をロック状態となるように制御する。
【００５３】
詳述すると、本実施形態では、過剰操舵検知部５５には、転舵角θt、及びＡＣＴ角速度ωtaが入力される。尚、本実施形態では、転舵角θtは、転舵角演算手段により、操舵角θsに基づき演算されるステア転舵角θtsに回転角センサ４６の出力するモータ回転角θmに基づき演算されるＡＣＴ角θtaを加えた演算値が用いられる（図２（a）（b）参照）。そして、過剰操舵検知部５５は、これら入力された各状態量に基づいて、過剰操舵の発生を検知する。
【００５４】
具体的には、過剰操舵検知部５５は、検出されるＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωtaαより大きいか否かを判定する。次に、検出される転舵角θtが転舵輪６の機械的な最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍にあるか否かを判定する。
そして、ＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωtaαより大きく、且つ、検出される転舵角θtが転舵輪６の機械的な最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍にあり、上記状態が一定時間以上継続した場合には、転舵角が既に最大舵角近傍となっているにもかかわらず、運転者は、更に限界以上に高速でステアリングを切り足そうとしていると判断し、ロック制御部５３に過剰操舵検知信号Ｓ_edを出力する。
【００５５】
次に、本実施形態における過剰操舵検出部の処理手順について説明する。
図１０のフローチャートに示すように、マイコン４１は、上記各状態量（転舵角θt及びＡＣＴ角速度ωta）を検出すると（ステップ１０１）、ＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωtaαよりも大きいか否かを判定し（｜ωta｜＞ωtaα、ステップ１０２）、ＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωtaαよりも大きい（ステップ１０２：ＹＥＳ）場合は、転舵角θtが転舵輪６の機械的な最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍にあるか否かを判定する（｜θt_end｜−｜θt｜＜γ、ステップ１０３）。
【００５６】
そして、転舵角θtが転舵輪６の機械的な最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍にある（ステップ１０３：ＹＥＳ）場合には、過剰操舵が発生すると判断し、過剰操舵検出カウンターＣＴＲ１がカウントアップしているか否かを判定する（ステップ１０４）。そして、過剰操舵検出カウンターＣＴＲ１がカウントアップしている（ステップ１０４：ＹＥＳ）場合は、過剰操舵検知信号Ｓ_edをロック制御部５３に出力する（ステップ１０６）。
【００５７】
過剰操舵検出カウンターＣＴＲ１がカウントアップしていない（ステップ１０４：ＮＯ）場合は、過剰操舵検出カウンターＣＴＲ１をインクリメントして（ステップ１０５）、ステップ１０１へ戻る。また、ステップ１０２またはステップ１０３がＮＯの場合は、なにも処理しない。
【００５８】
更に、本実施形態では、過剰操舵検知部５５の出力する過剰操舵検知信号Ｓ_ed は、ＡＣＴ角速度ωtaとともに、ロック制御部５３に入力される。そして、ロック制御部５３は、過剰操舵検知信号Ｓ_ed
の入力があり、且つＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωta０に満たない場合が所定時間以上継続した場合に、上述のロック制御を「オン」とする。
【００５９】
次に、本実施形態におけるロック制御部の処理手順について説明する。
図１１のフローチャートに示すように、マイコン４１は、上記各状態量（過剰操舵検知信号Ｓ_ed及びＡＣＴ角速度ωta）を検出すると（ステップ２０１）、過剰操舵検知信号Ｓ_edがオンかオフかを判定し（ステップ２０２）、過剰操舵検知信号Ｓ_edがオンの場合は、ＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωta０よりも小さいか否かを判定（｜ωta｜＜ωta０、ステップ２０３）する。
【００６０】
そして、ＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωta０よりも小さい（ステップ２０３：ＹＥＳ）場合は、過剰操舵が抑制されたと判断し、過剰操舵抑制検出カウンターＣＴＲ２がカウントアップしているか否かを判定する（ステップ２０４）。そして、過剰操舵抑制検出カウンターＣＴＲ２がカウントアップしている（ステップ２０４：ＹＥＳ）場合は、ロック制御をＯＮする（ステップ２０６）。
【００６１】
過剰操舵抑制検出カウンターＣＴＲ２がカウントアップしていない（ステップ２０４：ＮＯ）場合は、過剰操舵抑制検出カウンターＣＴＲ２をインクリメントして（ステップ２０５）、ステップ２０１へ戻る。また、ステップ２０２またはステップ２０３がＮＯの場合は、なにも処理しない。
【００６２】
即ち、伝達比可変装置８の高速作動時を避けてロック装置３３の負荷を軽減することができる。そして、上記各種ゲイン可変制御と組み合わせることにより、高ゲインの使用に伴う発振を防止することが可能である。
【００６３】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）転舵角が転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角を超えた場合には、車速が速いほど、又は転舵角が大きいほど、位置制御比例ゲインを高めることで、僅かな偏差でも大きな電流指令が演算されることになり、これにより、駆動モータの発生するモータトルク、即ち伝達比可変装置の保持トルクも大となる。また、転舵角が転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角を超えた場合には、転舵角が大きいほど、第１微分ゲインを高めることで、ダンパ効果が大きくなる。その結果、上述の「捩れ状態」が起こりにくくなり、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することができるようになる。
【００６４】
（２）転舵角速度が所定の転舵角速度を超えた場合には、転舵角速度が大きいほど、第２微分ゲインを高めることで、よりダンパ効果を大きくすることができる。その結果、上述の「捩れ状態」がより一層起こりにくくなり、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することができるようになる。
【００６５】
（３）転舵角が転舵輪の最大舵角近傍の所定の舵角を超えた場合には、操舵トルクが大きいほど、トルク比例ゲインを高めることで、伝達比可変装置の保持トルクをより高めることができる。その結果、上述の「捩れ状態」がより一層起こりにくくなり、転舵輪の最大舵角近傍に達したステアリング操作を抑制することができるようになる。
【００６６】
（４）過剰操舵が発生すると判断した場合において、ＡＣＴ角速度ωtaの絶対値が所定のＡＣＴ角速度ωta０に満たない場合にロック制御を「ＯＮ」とする。つまり、伝達比可変装置８の高速作動時を避けてロック装置３３を作動させることにより、同ロック装置３３の負荷を軽減することができる。そして、上記各ゲイン可変制御と組み合わせることにより、高ゲインの使用に伴う発振を防止することができる。
【００６７】
尚、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、各種ゲインの切り替えを転舵角θtが転舵輪６の機械的な最大舵角に対応する舵角θt_endの近傍で実施することした。
しかし、これに限らず、各種ゲインの切り替えは例えば、転舵角θt側ではなく操舵角θs側（｜θs｜＞｜θs_end｜）で行なってもよい。尚、この場合において、舵角θs_endは、ステアリングエンドに対応する操舵角である。
【００６８】
・本実施形態では、操舵速度ωsに基づき第２微分ゲインＫdvを高めた場合には、操舵速度ωsが低下した後においてもその低下以前の操舵速度ωsに応じた第２微分ゲインＫdvを維持する構成にするとよい。これにより、第２微分ゲインＫdvの急変に伴う「ふらつき」を防止することができる。
【００６９】
・図１に示されるように、本実施形態の伝達比可変装置８は、所謂インターミディエイトシャフト型のものであるが、これに限らず、コラム型やステアリングギヤ一体型等、その他型式の伝達比可変装置を備えたものに具体化してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１：車両用操舵装置、２：ステアリング、３：ステアリングシャフト、
４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、６：転舵輪、
８：伝達比可変装置、９：ＩＦＳＥＣＵ、１０：第１シャフト、
１１：第２シャフト、１２：差動機構、１３：モータ、１３a：モータ軸、
１４：ハウジング、１４a：上壁部、１５：連結部、１７：ＥＰＳアクチュエータ、１９：ＥＰＳＥＣＵ、２１，２２：サーキュライスプライン、
２３：フレクスプライン、２６：波動発生器、２７：スパイラルケーブル装置、
３１：ロックアーム、３２：ロックホルダ、３３：ロック装置、
３３a：ソレノイド、３５：トルクセンサ、３６：操舵角センサ、３７：車速センサ、３８：車内ネットワーク、４１：マイコン、４２：モータ駆動回路、
４３：ＡＣＴ角指令部、４３a：微分ステア制御演算部、
４３b：ギヤ比可変制御演算部、４４：加算器、４６a：減算器、４６b：加算器、
４７：ＡＣＴ角制御部、４７a：トルク比例制御部、４７b：位置比例制御部、
４７c：微分制御部、４８：ゲイン演算部、
４８a：位置制御比例ゲイン演算部、４８aa：位置制御比例ゲインマップ、
４８b：トルク比例ゲイン演算部、４８bb：トルク比例ゲインマップ、
４８c：第１微分ゲイン演算部、４８cc：第１微分ゲインマップ、
４８d：第２微分ゲイン演算部、４８dd：第２微分ゲインマップ、
４９：モータ制御信号出力部、５２：ソレノイド駆動回路、５３：ロック制御部、
５５：過剰操舵検出部、
θs：操舵角、ωs：操舵速度、
θt：転舵角、ωt：転舵角速度、ωt０：所定の転舵角速度閾値、
ωt１：所定の転舵角速度閾値、ωtα：所定の転舵角速度閾値、
θt０：所定の転舵角閾値、θt_end：最大転舵角、θts：ステア転舵角、
θta：ＡＣＴ角、θta*：ＡＣＴ指令角、θta**：ＡＣＴ制御角、Δθta：偏差、
ωta：ＡＣＴ角速度、ωta０：所定のＡＣＴ角速度、ωtaα：所定のＡＣＴ角速度、
τ：操舵トルク、τ０：所定の操舵トルク閾値、τ_end：最大操舵トルク閾値、
Ｖ：車速、Ｖ０：所定の車速閾値、Ｖ1：所定の車速閾値、
θls*：微分ステア指令角、θgr*：ギヤ比可変指令角、
Ｋt：トルク比例ゲイン、εt１：トルク比例制御量、
Ｋp：位置制御比例ゲイン、εp１：位置比例制御量、Ｋd：第１微分ゲイン、
εd１：第１微分制御量、Ｋdv：第２微分ゲイン、εd２：第２微分制御量、
Ｓ_ed：過剰操舵検知信号、Ｓ_ig：ＩＧオン/オフ信号、Ｓ_tr：異常信号
ＣＴＲ１：過剰操舵検出カウンター、Ｃ１：過剰操舵検出カウンターカウントアップ
ＣＴＲ２：過剰操舵抑制検出カウンター、Ｃ２：過剰操舵抑制検出カウンターカウントアップ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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