(57)【要約】      （修正有）【課題】油圧アクチュエータによるアシスト力の喪失によりトーションバーの捩れ角が大きくなった場合においても、推定されるタイヤ切れ角の、実際のタイヤ切れ角に対する誤差を小さくする。【解決手段】タイヤ切れ角θｗｈを推定するタイヤ切れ角推定部７０は、操舵力Ｔと電動モータ４４により操舵機構２０、３０に付与される第１アシスト力Ｔａ１との合力の大きさが、合力の大きさに対しトーションバー５１の剛性が一定となる関係を有する所定範囲内にある場合、電動モータ４４の回転角θｍｔと、トーションバー５１の捩れ角θｃと、に基づいてタイヤ切れ角θｗｈを推定し、合力の大きさが所定範囲外にある場合、電動モータ４４の回転角θｍｔと、所定範囲内におけるトーションバー５１の最大の捩れ角θｃｍａｘ２と、に基づいてタイヤ切れ角θｗｈを推定する。【選択図】図１
2019014382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール及び当該ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトを含み、車両の運転者による前記ステアリングホイールの操作に応じて前記車両の転舵輪を転舵させる操舵機構と、
前記操舵機構にトルク伝達可能に組み付けられた電動モータを含み、前記ステアリングホイールの操作に基づく前記転舵輪の転舵を補助する第１アシスト力を前記電動モータにより前記操舵機構に付与するように構成された第１操舵補助機構と、
駆動されたとき作動油を吐出する油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する駆動部、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって作動する油圧アクチュエータ及び前記ステアリングホイールの操舵量に応じて作動油の流量を変更するバルブ機構を備えるトーションバーを含み、前記ステアリングホイールの操作に基づく前記転舵輪の転舵を補助する第２アシスト力を前記油圧アクチュエータにより前記操舵機構に付与するように構成された第２操舵補助機構と、
前記車両の前後方向と前記転舵輪の向きとのなす角であるタイヤ切れ角を推定するタイヤ切れ角推定部と、
前記電動モータを制御することにより前記電動モータが発生するトルクを制御して前記第１アシスト力を発生させる制御部と、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記タイヤ切れ角推定部は、
前記ステアリングホイールを操舵する力である操舵力と前記第１アシスト力との合力の大きさが、前記合力の大きさに対し前記トーションバーの剛性が一定となる関係を有する所定範囲内にある場合、前記電動モータの回転角と、前記トーションバーの捩れ角と、に基づいて前記タイヤ切れ角を推定し、前記合力の大きさが前記所定範囲外にある場合、前記電動モータの回転角と、前記所定範囲内における前記トーションバーの最大の捩れ角と、に基づいて前記タイヤ切れ角を推定する、ように構成された、
パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵アシスト力（以下、単に「アシスト力」又は「アシストトルク」と称呼される場合がある。）を操舵機構に付与するパワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ステアリングホイールの操作（以下、「操舵」と称呼する場合がある。）を補助するアシスト力を、電動アシストモータと油圧アクチュエータとの両方から操舵機構に付与することができるパワーステアリング装置（以下、「従来装置」と称呼する。）が知られている。この油圧アクチュエータは、電動油圧ポンプから供給される作動油によって作動する。
【０００３】
従来装置の一つは、油圧アクチュエータに供給される作動油の油路中に、操舵方向に応じて作動油の流れる方向を切替えるとともに操舵量に応じて作動油の流量を変更可能なバルブ機構が形成されたトーションバーを備える。従来装置の一つは、このバルブ機構により、油圧アクチュエータに供給する作動油の量を調整している（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８４０４９号公報（図１）
【発明の概要】
【０００５】
油圧アクチュエータが正常である場合、トーションバーの上端は操舵トルクと電動アシストモータによるトルクとの合計トルクによって回転させられるとともに、トーションバーの下端は油圧アクチュエータの発生するトルクにより上端の回転方向と同方向に回転させられる。その結果、トーションバーの捩れ角は小さくなる。一方、油圧アクチュエータが故障して、油圧アクチュエータによるアシスト力を喪失した場合、トーションバーの上端は上記合計トルクにより回転させられる。しかし、トーションバーの下端にはアシスト力が作用しないので、トーションバーの捩れ角は、油圧アクチュエータが正常である場合の捩れ角よりも大きくなる。
【０００６】
ところで、トーションバーの剛性は、所定の捩れ角の範囲内においては一定である。この範囲は「線形領域」とも称呼される。しかし、トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲（線形領域）を超えると、徐々にトーションバーの剛性は増加する。更に、トーションバーには、過大な入力トルクによってトーションバーが破断することを防止するためにトーションバーの捩れ角を規制する捩れストッパが設けられている。油圧アクチュエータが故障した場合、トーションバーの捩れ角が大きくなるので、トーションバーが捩れストッパに当接し易くなる。
【０００７】
トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲（線形領域）にある場合、車両の前後方向と転舵輪の向きとのなす角であるタイヤ切れ角は、電動アシストモータの回転角及びトーションバーの捩れ角に基づいて推定される。一方、油圧アクチュエータが故障して、油圧アクチュエータのアシスト力を喪失したとき、トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲を超える場合がある。この場合、トーションバーの剛性が線形領域にないので、タイヤ切れ角は正確に推定され難く、タイヤ切れ角の推定値と実際のタイヤ切れ角との差が大きくなる虞がある。
【０００８】
本発明は上記課題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、油圧アクチュエータによるアシスト力の喪失によりトーションバーの捩れ角が大きくなった場合においても、推定されるタイヤ切れ角の、実際のタイヤ切れ角に対する誤差を小さくすることが可能なパワーステアリング装置を提供することにある。
【０００９】
そこで、本発明のパワーステアリング装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、操舵機構（２０、３０）、第１操舵補助機構（４０）、第２操舵補助機構（５０）、タイヤ切れ角推定部（７０）及び制御部（７０）を備える。
【００１０】
前記操舵機構は、ステアリングホイール（１１）及び当該ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト（２０）を含み、車両の運転者による前記ステアリングホイールの操作に応じて前記車両の転舵輪（ＦＷ１、ＦＷ２）を転舵させる。前記第１操舵補助機構は、前記操舵機構にトルク伝達可能に組み付けられた電動モータ（４４）を含み、前記ステアリングホイールの操作に基づく前記転舵輪の転舵を補助する第１アシスト力（Ｔａ１）を前記電動モータにより前記操舵機構に付与するように構成される。前記第２操舵補助機構は、駆動されたとき作動油を吐出する油圧ポンプ（５３）、前記油圧ポンプを駆動する駆動部（５４）、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって作動する油圧アクチュエータ（５５）及び前記ステアリングホイールの操舵量に応じて作動油の流量を変更するバルブ機構を備えるトーションバー（５１）を含み、前記ステアリングホイールの操作に基づく前記転舵輪の転舵を補助する第２アシスト力（Ｔａ２）を前記油圧アクチュエータにより前記操舵機構に付与するように構成される。前記タイヤ切れ角推定部は、前記車両の前後方向と前記転舵輪の向きとのなす角であるタイヤ切れ角を推定する。前記制御部は、前記電動モータを制御することにより前記電動モータが発生するトルクを制御して前記第１アシスト力を発生させる。
【００１１】
例えば、トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲にある場合、トーションバーの剛性は一定であるが、トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲を超えると、トーションバーの剛性は捩れ角の増加に応じて大きくなる。更に、トーションバーの捩れ角が大きくなると、トーションバーの破断を防止するための捩れストッパにトーションバーが当接してその捩れが規制される。よって、捩れストッパに当接したトーションバーは剛性がより高い剛体と見做される。このように、トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲を超えると、トーションバーの剛性が非線形の特性を有するので、タイヤ切れ角が正確に推定され難くなり、タイヤ切れ角推定部により推定されるタイヤ切れ角の推定値と実際の転舵角との差が大きくなる虞がある。
【００１２】
そこで、前記タイヤ切れ角推定部は、前記ステアリングホイールを操舵する力である操舵力と前記第１アシスト力との合力の大きさが、前記合力の大きさに対し前記トーションバーの剛性が一定となる関係を有する所定範囲内にある場合、前記電動モータの回転角と、前記トーションバーの捩れ角と、に基づいて前記タイヤ切れ角を推定し、前記合力の大きさが前記所定範囲外にある場合、前記電動モータの回転角と、前記所定範囲内における前記トーションバーの最大の捩れ角と、に基づいて前記タイヤ切れ角を推定するように構成される。
【００１３】
上記態様によれば、トーションバーの捩れ角が所定の捩れ角の範囲を超えた場合（例えば、第２アシスト力を喪失した場合）であっても、推定されるタイヤ切れ角と、実際のタイヤ切れ角との差が大きく広がることがない。従って、本発明装置によれば、油圧アクチュエータによるアシスト力を喪失した場合においても、推定されるタイヤ切れ角の、実際のタイヤ切れ角に対する誤差を小さくすることができる。
【００１４】
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び／又は符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るパワーステアリング装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示した電動油圧パワーステアリング装置（ＥＨＰＳ）の入力トルクと第２トーションバーの捩れ角との関係を説明するための図である。
【図３】図３は、図１に示したパワーステアリング装置のＥＣＵのＣＰＵが実行する「タイヤ切れ角推定ルーチン」を示したフローチャートである。
【図４】図４は、図１に示した電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）のモータ回転角とハンドル戻しトルクとの関係を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示したパワーステアリング装置のＥＣＵのＣＰＵが実行する「操舵角（ハンドル角）推定ルーチン」を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（構成）
本発明の実施形態に係るパワーステアリング装置（以下、「本装置」とも称呼される。）１０は、車両に適用される。本装置１０は、図１に示したように、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト２０及びラックシャフト３０を備えている。ステアリングシャフト２０は、第１操舵軸２１、第２操舵軸２２及び中間軸２３を備えている。ステアリングホイール１１は、以下、「ハンドル１１」とも称呼される。
【００１７】
第１操舵軸２１には、その一端にステアリングホイール１１が同軸的に一体回転可能に連結されている。運転者がステアリングホイール１１を回転させると、第１の操舵軸２１が軸回りに回転し、この回転が中間軸２３を介して第２操舵軸２２に伝達されるので、第２操舵軸２２も軸回りに回転する。第１操舵軸２１は、第１軸２１１及び第２軸２１２を有している。第１軸２１１と第２軸２１２との間には第１トーションバー４１が設けられている。
【００１８】
第１軸２１１はその一端がステアリングホイール１１に連結し、他端が第１トーションバー４１の一端に連結している。第２軸２１２はその一端が第１トーションバー４１の他端に連結し、他端が中間軸２３に連結している。第１トーションバー４１は、第１軸２１１がステアリングホイール１１の操舵に伴って回転すると捩れるようになっている。
【００１９】
第１操舵軸２１には、電動パワーステアリング装置４０が取り付けられている。電動パワーステアリング装置４０は、第１トーションバー４１、第１トーションバー４１の両端に取り付けられた一対のトルクセンサ４２（４２ａ及び４２ｂ）、電動アシストモータ４４及び減速機４５を備えている。電動パワーステアリング装置４０は、以下、「ＥＰＳ４０」とも「第１操舵補助機構４０」とも称呼される。
【００２０】
より具体的に述べると、一対のトルクセンサ４２は、第１のレゾルバ４２ａ及び第２のレゾルバ４２ｂにより構成されている。第１のレゾルバ４２ａによって検出される第１軸２１１の回転角θ１と第２のレゾルバ４２ｂによって検出される第２軸２１２の回転角θ２との差に基づいて第１トーションバー４１の捩れ角が検出される。更に、検出された捩れ角に基づいてステアリングホイール１１に入力された（運転者によって加えられる）操舵トルクＴが計算される。言い換えると、操舵トルクＴは、第１トーションバー４１の上端（即ち、第１のレゾルバ４２ａ）に作用して第１トーションバー４１に捩じりを加える。
【００２１】
第１トーションバー４１には、図示しない捩れストッパ（以下、「第１捩れストッパ」と称呼される。）が設けられている。第１捩れストッパは、過大な操舵トルクＴが発生したとき、第１トーションバー４１の捩れを規制することにより第１トーションバー４１が破断することを防止する。第１トーションバー４１の剛性Ｋｔｂ１は、所定の操舵トルクＴの範囲内においては一定である。この所定の操舵トルクＴの範囲（第１トーションバー４１の剛性Ｋｔｂ１が一定となる範囲）は、以下、第１トーションバー４１の「線形領域」とも称呼される。第１捩れストッパは、第１トーションバー４１の線形領域の外側に設けられる。
【００２２】
電動アシストモータ４４は、減速機４５を介して第２軸２１２に連結されており、後述の制御部（ＥＣＵ）７０からの制御指令に従った回転速度にて回転して、回転駆動力を発生する。電動アシストモータ４４は、単に「電動モータ」４４とも称呼される。
【００２３】
減速機４５は、例えば、ウォーム減速機であり、電動アシストモータ４４の回転速度を減速させるとともに回転トルクを増加する。減速機４５から第２軸２１２に回転トルクがアシストトルクとして伝達される。ＥＰＳ４０が発生する上記アシストトルクは以下、「第１アシストトルクＴａ１」とも称呼される。
【００２４】
第２操舵軸２２は、入力軸２２１及び出力軸（以下、「ピニオン軸」とも称呼される。）２２２を有している。入力軸２２１と出力軸２２２との間には第２トーションバー５１が設けられている。第２トーションバー５１は単に「トーションバー５１」とも称呼される。
【００２５】
入力軸２２１はその一端が中間軸２３に連結し、他端が第２トーションバー５１の一端に連結している。出力軸２２２はその一端が第２トーションバー５１の他端に連結し、他端にはピニオンギヤ２２２ａが形成されている。第２トーションバー５１は、入力軸２２１から回転トルクが加えられるとそのトルクに応じた量だけ捩れるようになっている。
【００２６】
第２トーションバー５１には、図示しない捩れストッパ（以下、「第２捩れストッパ」と称呼される。）が設けられている。第２捩れストッパは、過大な入力トルク（操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１）が発生したとき、第２トーションバー５１の捩れを規制することにより第２トーションバー５１が破断することを防止する。第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２は、所定の入力トルク範囲内において一定である。この入力トルク範囲は、以下、「所定範囲」とも称呼され、入力トルクの大きさに対し第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２が一定となる関係を有する範囲にあることから「線形領域」とも称呼される。第２捩れストッパは、第２トーションバー５１への入力トルクが「所定範囲」よりも所定量だけ大きいときに第２トーションバー５１と当接するように設けられる。
【００２７】
ラックシャフト３０は、シャフト部３１を備えている。シャフト部３１の両端には図示しないナックルアームを介して転舵輪ＦＷ１及びＦＷ２が連結されている。シャフト部３１にはピニオンギヤ２２２ａと歯合するラック部３２が形成されている。ピニオンギヤ２２２ａとラック部３２とによりラックアンドピニオン機構が構成されている。
【００２８】
このラックアンドピニオン機構によりステアリングシャフト２０の回転運動がラックシャフト３０の軸方向の直線運動に変換され、転舵輪ＦＷ１及びＦＷ２が転舵する。このように、ステアリングシャフト２０及びラックシャフト３０が、ステアリングホイール１１の操舵量を転舵輪ＦＷ１及びＦＷ２に伝達する「操舵機構」を構成する。
【００２９】
第２操舵軸２２及びラックシャフト３０には、電動油圧パワーステアリング装置５０が取り付けられている。電動油圧パワーステアリング装置５０は、第２トーションバー５１、コントロールバルブ機構５２、油圧ポンプ５３、油圧ポンプ駆動用電動モータ５４、パワーシリンダ５５、主配管５６ａ及びリザーバタンク５７等を備えている。第２トーションバー５１が捩れると、この捩れによって入力軸２２１と後述するバルブスリーブ５２１との間に回転方向における角度変位が生じるようになっている。電動油圧パワーステアリング装置５０は、以下、「ＥＨＰＳ５０」とも「第２操舵補助機構５０」とも称呼される。
【００３０】
コントロールバルブ機構５２は、油圧ポンプ５３とパワーシリンダ５５との間の主配管５６ａ中に設けられ、その内部に入力軸２２１及び第２トーションバー５１が挿通した円筒形状のバルブスリーブ５２１を備えている。バルブスリーブ５２１は、出力軸２２２に連結され、出力軸２２２と同軸的且つ一体的に回転するようになっている。
【００３１】
コントロールバルブ機構５２は、ステアリングホイール１１の操作方向に応じて作動油の流れる方向を切替えるとともにステアリングホイール１１の操舵量（回転量）に応じて作動油の流量を変更する。このコントロールバルブ機構５２の構成は周知であり、特開２００８−１８４０４９号公報（特許文献１）を参照することにより本願明細書に組み込まれる。
【００３２】
油圧ポンプ５３は、吸入ポート５３ａ及び吐出ポート５３ｂを有し、油圧ポンプ駆動用電動モータ５４の駆動力により回転する。油圧ポンプ５３は、吸入ポート５３ａからリザーバタンク５７内の作動油を吸入配管５６ｃを通じて吸入し、吸入した作動油を吐出ポート５３ｂから主配管５６ａ内に吐出する。
【００３３】
油圧ポンプ駆動用電動モータ５４は後述のＥＣＵ７０からの制御指令に従った回転速度にて回転して、油圧ポンプ５３を駆動する。
【００３４】
パワーシリンダ５５は、油圧ポンプ５３から吐出される作動油が供給され又は作動油を排出する（給排する）ことにより駆動力を発生し、発生した駆動力をラックシャフト３０に付与する。パワーシリンダ５５は、「油圧アクチュエータ５５」とも称呼される。パワーシリンダ５５は、その内部に作動油が充填される空間が形成されている。この空間にはシャフト部３１が挿通されているとともに、シャフト部３１に取り付けられたパワーピストン５５１により、空間が左室５５Ｌと右室５５Ｒとに区画されている。更に、パワーシリンダ５５には、左室５５Ｌに通じる左方ポート５５ａと右室５５Ｒに通じる右方ポート５５ｂとが形成されている。左方ポート５５ａはバルブスリーブ５２１の第２ポート５２１ｂに、右方ポート５５ｂはバルブスリーブ５２１の第３ポート５２１ｃにそれぞれ連通している。
【００３５】
例えば、ステアリングホイール１１が中立状態である場合、即ち、第２トーションバー５１が捩れていない状態である場合、全ての流路（第１流路Ｐ１２乃至第４流路Ｐ３４）が連通するようになっている。よって、この場合、油圧ポンプ５３から第１ポート５２１ａに流れた作動油はパワーシリンダ５５内を流れることなく第４ポート５２１ｄに達し、ドレン配管５６ｂを通ってリザーバタンク５７に流れる。この場合、ＥＨＰＳ５０によるアシスト力は発生しない。
【００３６】
ステアリングホイール１１が操作され特定の操舵方向に回転し、第１流路Ｐ１２及び第４流路Ｐ３４が連通し、第２流路Ｐ１３及び第３流路Ｐ２４が遮断された場合、第１ポート５２１ａに到達した作動油は、第１流路Ｐ１２側から第２ポート５２１ｂに達する。そして、作動油は左方ポート５５ａを経由して左室５５Ｌに流れ込む。これにより、パワーピストン５５１は図示左面から圧力を受ける。この圧力がシャフト部３１に伝達されることによりシャフト部３１が軸方向（図示右方向）の駆動力を発生し、この駆動力がアシスト力としてラックシャフト３０に付与される。一方、パワーピストン５５１が図示右方向に移動すると、右室５５Ｒ内の作動油が右方ポート５５ｂから排出される。ＥＨＰＳ５０が発生する上記アシスト力は以下、「第２アシストトルクＴａ２」とも称呼される。
【００３７】
ＥＣＵは、エレクトロニックコントロールユニットの略称であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ（又は不揮発性メモリ）及びインタフェースＩ／Ｆ等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することにより後述する各種機能を実現する。
【００３８】
ＥＣＵ７０は、電動アシストモータ４４及び油圧ポンプ駆動用電動モータ５４と電気的に接続されている。ＥＣＵ７０は、トルクセンサ４２、車速センサ７１、圧力センサ７２、油圧ポンプ駆動用電動モータ異常検出センサ７３及びモータ回転角センサ７４等と電気的に接続され、これらセンサからの出力信号を受信するようになっている。トルクセンサ４２は、上述したように、ステアリングホイール１１に入力した操舵トルクＴを計算し、操舵トルクＴを表す出力信号を発生するようになっている。車速センサ７１は、本装置１０が適用される車両の走行速度（以下、「車速」とも称呼される。）Ｖを表す出力信号を発生するようになっている。圧力センサ７２は、油圧ポンプ５３の吐出ポート５３ｂに取り付けられ、吐出ポート５３ｂの油圧Ｐを表す出力信号を発生するようになっている。油圧ポンプ駆動用電動モータ異常検出センサ７３は、油圧ポンプ駆動用電動モータ５４の駆動回路中に備えられ、駆動回路の電圧値、電流値及び温度等の異常を表す出力信号を発生するようになっている。例えば、油圧ポンプ駆動用電動モータ異常検出センサ７３は、駆動回路の電圧値及び／又は電流値が所定電圧値以下及び／又は所定電流値以下となったとき、異常を表す出力信号を発生する。更に、油圧ポンプ駆動用電動モータ異常検出センサ７３は、駆動回路の温度が所定の温度以上となったとき、異常を表す出力信号を発生する。モータ回転角センサ７４は、電動アシストモータ４４に取り付けられ、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを表す出力信号を発生するようになっている。以下、ＥＨＰＳ５０が故障している状態とは、圧力センサ７２が所定圧力以下を表す出力信号を発生している状態または油圧ポンプ駆動用電動モータ異常検出センサ７３が異常を表す出力信号を発生している状態である。
【００３９】
（作動）
ＥＰＳ４０が発生する第１アシストトルクＴａ１及びＥＨＰＳ５０が発生する第２アシストトルクＴａ２についてより詳細に説明する。
【００４０】
＜第１アシストトルク＞
ＥＣＵ７０は、ＥＨＰＳ５０が故障していない場合は主に（１）車線維持制御及び車間距離制御等の自動運転制御のためのアシストトルクとして、第１アシストトルクＴａ１をＥＰＳ４０により発生させる。一方、ＥＨＰＳ５０が故障して第２アシストトルクＴａ２を喪失した場合、ＥＣＵ７０は、上記（１）に加え、（２）第２アシストトルクＴａ２を補填するためのアシストトルクとして、第１アシストトルクＴａ１をＥＰＳ４０により発生させる。以下、それぞれの制御をより具体的に説明する。
【００４１】
（１）自動運転制御
ＥＣＵ７０は、車両の前後方向と転舵輪ＦＷ１及びＦＷ２の向きとのなす角である「タイヤ切れ角」の推定値を利用して「自動運転制御」を実行するようになっている。より詳しく述べると、ＥＣＵ７０は、自動運転制御において、少なくとも車両前方を撮影可能なカメラ及び車両前方に向いたレーダセンサ等の図示しない前方検出装置により取得された情報に基づいて、現在の車両座標から目標となる座標までの車両の軌跡を推定する。
【００４２】
ＥＣＵ７０は、自動運転制御において、例えば、（Ａ）自車である車両を現在の走行車線内に維持したまま走行させる（車線維持）走行軌跡、（Ｂ）車両を前走車両に追従走行させる（定速・車間距離維持）走行軌跡及び（Ｃ）車両の進行方向前方の障害物を回避する走行軌跡等に応じて、車両の目標軌跡を生成する。そして、ＥＣＵ７０は、生成した目標軌跡に応じた進行方向及び姿勢にて車両が走行できるようにＥＰＳ４０を制御する。
【００４３】
以下、生成された車両の目標軌跡に応じて車両を走行させる方法の一例を述べる。ＥＣＵ７０は、予め設定された車両の「車体スリップ角特性」に応じてＥＰＳ４０を制御し、前輪ＦＷ１及びＦＷ２を転舵させ、タイヤ切れ角を変更する。この例において、ＥＣＵ７０は、操舵角θｓｔ及び車速Ｖ等に基づいて、目標ヨーレートＹｒｔ及び目標車体スリップ角θｂｓｔを算出する。この目標ヨーレートＹｒｔ及び目標車体スリップ角θｂｓｔは、操舵が実行される際に目標とするヨーレート及び車体スリップ角である。目標ヨーレートＹｒｔ及び目標車体スリップ角θｂｓｔは、例えば、それぞれ車両の旋回時の挙動を安定化させるような値に定められる。
【００４４】
ＥＣＵ７０は、実際のヨーレートＹｒ及び車体スリップ角θｂｓが、算出した目標ヨーレートＹｒｔ及び目標車体スリップ角θｂｓｔと一致するように、目標タイヤ切れ角θｆｗを算出する。ＥＣＵ７０は、例えば、予め記憶部に記憶されている車両の車両モデル（車両の運動状態を表す微分方程式）を用いて、目標ヨーレートＹｒｔ及び目標車体スリップ角θｂｓｔから目標タイヤ切れ角θｆｗを逆演算する。そして、ＥＣＵ７０は、タイヤ切れ角の推定値θｗｈｅが、算出した目標タイヤ切れ角θｆｗに収束するように電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを制御（フィードバック制御）する。この結果、ＥＣＵ７０は、ＥＰＳ４０によって前輪ＦＷ１及びＦＷ２を所定の車体スリップ角特性に応じて転舵させながら車両を目標軌跡に沿って走行させることができる。タイヤ切れ角推定値θｗｈｅは、後で詳しく述べるように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔと第２トーションバー５１の捩れ角とから推定される。
【００４５】
（２）補填制御
ＥＣＵ７０は、ＥＨＰＳ５０が故障して第２アシストトルクＴａ２を喪失した場合、第２アシストトルクＴａ２に代えてＥＰＳ４０により第１アシストトルクＴａ１を発生させる。ＥＣＵ７０は、正常状態において発生し得た第２アシストトルクＴａ２の喪失分を第１アシストトルクによってできる限り補填する。これによりＥＣＵ７０は運転者に与える違和感を少なくし、操舵への影響を小さくすることができる。
【００４６】
＜第２アシストトルク＞
本装置１０は、ＥＨＰＳ５０が故障していない場合、前述したように、第２トーションバー５１の捩れによってコントロールバルブ機構５２を流れる作動油の流量を制御することにより、パワーシリンダ５５に作動油を供給し、操舵トルクＴに応じた所定の第２アシストトルクＴａ２を発生させる。一方、ＥＨＰＳ５０が故障した場合、故障の原因にもよるが、多くの場合、本装置１０は、第２アシストトルクＴａ２を喪失する。例えば、故障の原因が作動油漏れである場合、油路内の圧力が低下し、パワーシリンダ５５に作動油が適切に供給されないので、本装置１０は、第２アシストトルクＴａ２を喪失する。例えば、油圧ポンプ駆動用電動モータ５４に過電圧及び過電流等の異常が発生した場合、本装置１０は油圧ポンプ駆動用電動モータ５４の動作を停止させる。従って、この場合も本装置１０は第２アシストトルクＴａ２を喪失する。
【００４７】
ＥＣＵ７０が自動運転制御を実行している場合において、ＥＨＰＳ５０が故障して、本装置１０が第２アシストトルクＴａ２を喪失すると、ある入力トルクが与えられたときの第２トーションバー５１の捩れ角は、ＥＨＰＳ５０が正常である場合の捩れ角よりも大きくなる。第２トーションバー５１の捩れ角は、第２トーションバー５１の上端（入力軸２２１側）の回転角と下端（出力軸２２２側）の回転角との差分値である。
【００４８】
より具体的に述べると、ＥＨＰＳ５０が正常である場合は、第２トーションバー５１の上端には入力トルク（即ち、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１）が作用する。更に、第２トーションバー５１の下端にはラックバー３０に転舵輪ＦＷ１及びＦＷ２が路面から受ける反力と、この反力と反対向きで入力トルクと同じ回転方向の第２アシストトルクＴａ２が作用する。この場合、第２トーションバー５１の捩れ角は比較的小さい。一方、ＥＨＰＳ５０が異常である場合は、第２トーションバー５１の上端に入力トルクが作用し、第２トーションバー５１の下端には入力トルクとつり合うように転舵輪ＦＷ１及びＦＷ２が路面から受ける反力のみが作用する。この場合、第２トーションバー５１の捩れ角は比較的大きい。
【００４９】
前述したように、第２トーションバー５１への入力トルク（Ｔ＋Ｔａ１）の大きさが所定範囲（線形領域）にある場合、第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２は一定である。しかし、入力トルクの大きさが所定範囲を超えると、第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２は、入力トルクの大きさが大きくなるにつれて大きくなる。従って、図２に示したように、第２トーションバー５１の実際の捩れ角θｃは、所定範囲内（−Ｔｔｈ２≦入力トルク≦Ｔｔｈ２）においては入力トルクと比例関係にあるが、所定範囲外においては曲線Ｃ１にて表したように入力トルクの大きさが大きくなるにつれてその傾きが小さくなる。更に、第２トーションバー５１が第２捩れストッパに当接したときの第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２は第２捩れストッパに当接する前の剛性より高い剛性であると見做すことができる。従って、第２トーションバー５１が第２捩れストッパに当接する入力トルクの大きさＴｓｔ以上において、捩れ角θｃは一定となる。このように、第２トーションバー５１の捩れ角θｃが所定の捩れ角の範囲（−θｃｍａｘ２≦θｃ≦θｃｍａｘ２）を超えている場合、つまり、入力トルクが所定範囲を超えている場合、第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２は非線形の特性を有する。
【００５０】
即ち、入力トルクの大きさが所定範囲を超えている場合、図２に示したように、曲線Ｃ１にて表される実際の捩れ角θｃと、線形に変化すると仮定した場合の線Ｌ１にて表される捩れ角との差は、入力トルクの大きさが大きくなるにつれて広がる。従って、第２トーションバー５１の捩れ角が所定の捩れ角の範囲を超えた場合に、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを仮に第２トーションバー５１の線形領域における剛性Ｋｔｂ２（一定値）に基づいて算出すると、実際のタイヤ切れ角θｗｈとタイヤ切れ角推定値θｗｈｅとの差は大きくなってしまう。
【００５１】
＜タイヤ切れ角推定＞
そこで、本装置１０は、以下のようにタイヤ切れ角推定値θｗｈｅを算出する。タイヤ切れ角推定部（ＥＣＵ）７０は、次式（１）に示したように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを減速機４５の減速比Ｒｒにより除した値から操舵トルクＴと電動アシストモータ４４による第１アシストトルクＴａ１との合計トルクを第２トーションバー５１の剛性Ｋｔｂ２により除した値を差し引くことにより、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを算出する。式（１）の第２項は第２トーションバー５１の捩れ角θｃを表している。
θｗｈｅ＝θｍｔ／Ｒｒ−（Ｔ＋Ｔａ１）／Ｋｔｂ２          …（１）
【００５２】
一方、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが−Ｔｔｈ２以下である場合（第２トーションバー５１が線形領域にない場合）、タイヤ切れ角推定部７０は、次式（２）に示したように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを減速機４５の減速比Ｒｒにより除した値に第２最大補正角θｃｍａｘ２を加えることにより、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを算出する。なお、第２最大補正角θｃｍａｘ２はＴｔｈ２／Ｋｔｂ２である。
θｗｈｅ＝θｍｔ／Ｒｒ＋θｃｍａｘ２          …（２）
【００５３】
更に、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１がＴｔｈ２以上である場合（第２トーションバー５１が線形領域にない場合）、タイヤ切れ角推定部７０は、次式（３）に示したように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを減速機４５の減速比Ｒｒにより除した値から第２最大補正角θｃｍａｘ２を差し引くことにより、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを算出する。
θｗｈｅ＝θｍｔ／Ｒｒ−θｃｍａｘ２          …（３）
【００５４】
つまり、第２トーションバー５１への入力トルク（操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルク）が−Ｔｔｈ２以下及びＴｔｈ２以上である場合、図２に直線Ｌ２にて示したように、捩れ角θｃは一定値θｃｍａｘ２及び−θｃｍａｘ２となる。従って、入力トルクが−Ｔｔｈ２以下及びＴｔｈ２以上である場合、捩れ角θｃは直線Ｌ２上にあるので曲線Ｃ１に比較的近い値となる。即ち、推定される捩れ角θｃ（直線Ｌ２にて表される捩れ角）と実際の捩れ角（曲線Ｃ１にて表される捩れ角）との誤差は直線Ｌ１にて表される捩れ角と実際の捩れ角との誤差に比べて小さくなる。
【００５５】
（本実施形態の具体的作動）
ＥＣＵ７０のＣＰＵは、一定時間が経過する毎に図３にフローチャートにより示したタイヤ切れ角推定ルーチンを実行するようになっている。
【００５６】
ＣＰＵは所定の時点にてステップ３００から処理を開始してステップ３１０に進み、モータ回転角センサ７４により検出される電動アシストモータ４４の回転角（モータ角）θｍｔ、トルクセンサ４２により検出される操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１を取得する。
【００５７】
次いで、ＣＰＵはステップ３２０に進み、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが「第２線形領域の最大値」Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定する。操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが「第２線形領域の最大値」Ｔｔｈ２以下である場合、ＣＰＵはステップ３２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３３０に進み、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが「第２線形領域の最小値」−Ｔｔｈ２以上であるか否かを判定する。
【００５８】
操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが「第２線形領域の最小値」−Ｔｔｈ２以上である場合、ＣＰＵはステップ３３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３４０に進み、前述の式（１）に従って、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを演算し、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５９】
一方、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが「第２線形領域の最大値」Ｔｔｈ２よりも大きい場合、ＣＰＵはステップ３２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ３５０に進み、前述の式（３）に従って、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを演算する。
【００６０】
更に、操舵トルクＴ及び第１アシストトルクＴａ１の合計トルクが「第２線形領域の最小値」−Ｔｔｈ２未満である場合、ＣＰＵはステップ３３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ３６０に進み、前述の式（２）に従って、タイヤ切れ角推定値θｗｈｅを演算する。
【００６１】
以上、本装置１０によれば、タイヤ切れ角推定部（ＥＣＵ７０）は、ステアリングホイール１１を操舵する力である操舵トルクＴと第１アシストトルクＴａ１との合計トルクの大きさが、合計トルクの大きさに対し第２トーションバー５１の剛性が一定となる関係を有する所定範囲内にある場合、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔと、第２トーションバー５１の捩れ角と、に基づいてタイヤ切れ角θｗｈを推定する。一方、タイヤ切れ角推定部７０は、合計トルクの大きさが所定範囲外にある場合、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔと、所定範囲内における第２トーションバーの最大の捩れ角と、に基づいてタイヤ切れ角θｗｈを推定する。これにより、ＥＨＰＳ５０が故障して油圧アクチュエータによるアシスト力を喪失し、第２トーションバー５１の捩れ角が大きくなった場合においても、推定されるタイヤ切れ角θｗｈｅの、実際のタイヤ切れ角に対する誤差を小さくすることが可能となる。
【００６２】
＜他の実施形態＞
ＥＣＵ７０は、「ハンドル戻し制御」のためのアシストトルクとして、第１アシストトルクＴａ１をＥＰＳ４０により発生させることもある。「ハンドル戻し制御」は、操舵が実行された結果、ステアリングホイール（ハンドル）１１が中立位置にないとき、ＥＰＳ４０によってステアリングホイール１１を中立位置に戻すためのトルク（以下、「ハンドル戻しトルク」と称呼される。）を付与することにより、ステアリングホイール１１を滑らかに中立位置に戻す制御である。言い換えると、ハンドル戻し制御は、ステアリングホイール１１の中立位置側への「切り戻し」操作をアシストする制御である。ＥＣＵ７０は、後述のように推定されるハンドル１１の中立位置からの回転角（即ち、操舵角）θｓｔを利用して「ハンドル戻し制御」を実行するようになっている。なお、ステアリングホイール１１の中立位置とは、ステアリングホイール１１の操舵角が０°となる位置である。
【００６３】
より具体的に述べると、ＥＣＵ７０は、操舵角θｓｔ及び車速Ｖと、目標ハンドル戻しトルクＴｒｅｔと、の関係を規定したルックアップテーブルＭａｐＴｒｅｔ（θｓｔ，Ｖ）に操舵角推定部７０により推定された操舵角θｓｔ及び車速センサ７１により検出された車速Ｖを適用することにより、ハンドル戻しトルクＴｒｅｔを演算する（図４を参照。）。ＥＣＵ７０は、この算出されたハンドル戻しトルクＴｒｅｔに基づいてＥＰＳ４０を制御する。ＥＣＵ７０は、例えば、図４に示したように、推定される操舵角θｓｔが大きいほど目標ハンドル戻しトルクＴｒｅｔを相対的に大きくし、車速センサ７１が検出する車速Ｖが高いほどハンドル戻し制御を相対的に小さくする。このような制御により、第１装置１０は、ステアリングホイール１１を滑らかに中立位置に戻すことができる。
【００６４】
＜操舵角推定＞
第１トーションバー４１の捩れ角を考慮すると、操舵角θｓｔが算出される。第１線形領域の最大値をＴｔｈ１、最小値を−Ｔｔｈ１と表すと、第１トーションバー４１が第１線形領域にある場合は、操舵トルクＴが−Ｔｔｈ１以上且つＴｔｈ１以下（−Ｔｔｈ１≦Ｔ≦Ｔｔｈ１）となる場合に対応する。
【００６５】
第１トーションバー４１が第１線形領域にある場合、操舵角推定部（ＥＣＵ）７０は、次式（４）に示したように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを減速機４５の減速比Ｒｒにより除した値に操舵トルクＴを第１トーションバー４１の剛性Ｋｔｂ１により除した値を加えることにより、操舵角θｓｔを算出（推定）する。
θｓｔ＝θｍｔ／Ｒｒ＋Ｔ／Ｋｔｂ１          …（４）
【００６６】
一方、操舵トルクＴが−Ｔｔｈ１以下である場合（第１トーションバー４１が線形領域にない場合）、操舵角推定部７０は、次式（５）に示したように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを減速機４５の減速比Ｒｒにより除した値から第１最大補正角θｍａｘ１を差し引くことにより、操舵角θｓｔを算出（推定）する。なお、第１最大補正角θｍａｘ１はＴｔｈ１／Ｋｔｂ１である。
θｓｔ＝θｍｔ／Ｒｒ−θｍａｘ１          …（５）
【００６７】
更に、操舵トルクＴがＴｔｈ１以上である場合（第１トーションバー４１が線形領域にない場合）、操舵角推定部７０は、次式（６）に示したように、電動アシストモータ４４の回転角θｍｔを減速機４５の減速比Ｒｒにより除した値に第１最大補正角θｍａｘ１を加えることにより、操舵角θｓｔを算出（推定）する。
θｓｔ＝θｍｔ／Ｒｒ＋θｍａｘ１          …（６）
【００６８】
（他の実施形態の具体的作動）
ＥＣＵ７０のＣＰＵは、一定時間が経過する毎に図５にフローチャートにより示した操舵角（ハンドル角）推定ルーチンを実行するようになっている。
【００６９】
ＣＰＵは所定の時点にてステップ５００から処理を開始してステップ５１０に進み、モータ角θｍｔ及び操舵トルクＴを取得する。次いで、ＣＰＵはステップ５２０に進み、操舵トルクＴが「第１線形領域の最大値」Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する。操舵トルクＴが「第１線形領域の最大値」Ｔｔｈ１以下である場合、ＣＰＵはステップ５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３０に進み、操舵トルクＴが「第１線形領域の最小値」−Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。
【００７０】
操舵トルクＴが「第１線形領域の最小値」−Ｔｔｈ１以上である場合、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５４０に進み、前述の式（４）に従って、操舵角θｓｔを演算し、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
一方、操舵トルクＴが「第１線形領域の最大値」Ｔｔｈ１よりも大きい場合、ＣＰＵはステップ５２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５５０に進み、前述の式（６）に従って、操舵角θｓｔを演算する。
【００７２】
更に、操舵トルクＴが「第１線形領域の最小値」−Ｔｔｈ１よりも小さい場合、ＣＰＵはステップ５３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５６０に進み、前述の式（５）に従って、操舵角θｓｔを演算する。
【００７３】
＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、以下に述べるように、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００７４】
本装置１０は、第２トーションバー５１の捩れの方向によって作動油の流れる方向（流路）を変更していたが、電動油圧パワーステアリング装置が第２トーションバー５１を備えていれば、ＥＣＵ７０が油圧ポンプ駆動用電動モータ５４の回転方向（油圧ポンプが圧力を発生する方向）を操舵方向に応じて変更するように制御してもよい。
【００７５】
本装置１０は、第２操舵補助機構５０として電動油圧パワーステアリング装置を用いていたが、油圧ポンプ５３を駆動する駆動部が内燃機関である油圧パワーステアリング装置が用いられてもよい。言い換えると、本装置１０は、油圧ポンプ５３を油圧ポンプ駆動用電動モータ５４の回転力を用いて駆動していたが、車両の内燃機関の回転力を用いて駆動してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０…パワーステアリング装置、１１…ステアリングホイール、２０…ステアリングシャフト、２１…第１操舵軸、２２…第２操舵軸、２２１…入力軸、２２２…出力軸、２２２ａ…ピニオンギヤ、２３…中間軸、３０…ラックシャフト、３１…シャフト部、３２…ラック部、４０…第１操舵補助機構（電動パワーステアリング装置）、４１…第１トーションバー、４２…トルクセンサ、４４…電動モータ（電動アシストモータ）、４５…減速機、５０…第２操舵補助機構（電動油圧パワーステアリング装置）、５１…第２トーションバー、５２…コントロールバルブ機構、５２１…バルブスリーブ、５３…油圧ポンプ、５４…油圧ポンプ駆動用電動モータ、５５…パワーシリンダ、５５１…パワーピストン、５５Ｌ…左室、５５Ｒ…右室、５７…リザーバタンク、７０…電子制御装置（ＥＣＵ）、７１…車速センサ、７２…圧力センサ、７３…油圧ポンプ駆動用電動モータ異常検出センサ、７４…モータ回転角センサ。
【図１】
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【図２】
2019014382.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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