(57)【要約】【課題】駆動輪の駆動力差を利用して車両を旋回させる制御が実行されているときに、運転者が操舵部材の操作にともない違和感を覚えるおそれが小さくなるステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置１０は、操舵機構２０と、操舵機構２０と機械的に連結されず、左右一対の前輪１００と機械的に連結される転舵機構３０と、転舵機構３０の異常を検出する異常検出部３６Ｂと、操舵機構２０を制御する操舵制御部２５Ａと備えている。操舵制御部２５Ａは、異常検出部３６Ｂにより転舵機構３０の異常が検出されたことに基づいて後輪１０１の駆動力差を利用して車両１を旋回させる操舵角制限制御が実行されている場合であって、駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、駆動力差が最大の駆動力差よりも小さいときと比較して、操舵部材１１０に発生させる操舵反力を大きくする。【選択図】図１
2015116917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右一対の前輪および左右一対の後輪と、前記左右一対の前輪および前記左右一対の後輪の少なくとも一方を互いに独立して駆動する駆動装置とを備える車両に搭載されることにより、前記左右一対の前輪または前記左右一対の後輪を転舵するステアリング装置であって、
操舵部材に操舵反力を発生させる操舵機構と、
前記操舵機構と機械的に連結されず、前記左右一対の前輪または前記左右一対の後輪と機械的に連結される転舵機構と、
前記転舵機構の異常を検出する異常検出部と、
前記操舵機構および前記転舵機構を制御する制御部と
を含み、
前記制御部は、
前記異常検出部により前記転舵機構の異常が検出されたことに基づいて、前記左右一対の前輪および前記左右一対の後輪のうちの前記駆動装置により駆動された駆動輪の駆動力差を利用して前記車両を旋回させる操舵角制限制御が実行されている場合であって、前記駆動力差が前記操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、前記駆動力差が前記最大の駆動力差よりも小さいときと比較して、前記操舵部材に発生させる操舵反力を大きくする
ステアリング装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記駆動力差が前記最大の駆動力差に近づくにつれて、前記操舵部材に発生させる操舵反力を大きくする
請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記駆動力差が前記最大の駆動力差のときに、前記車両の旋回半径をさらに小さい方向に前記操舵部材が操作されたことに基づいて、前記駆動輪の回転速度を低下させるための指令信号を生成する
請求項１または２に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等に見られるように、ステアリング装置に関するいくつかの技術資料は、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置を提案している。このステアリング装置は、一例として、操舵部材に操舵反力を発生させる操舵機構、操舵機構と機械的に連結されず、左右一対の従動輪と機械的に連結される転舵機構、ならびに、操舵機構および転舵機構を制御する制御部を含む。
【０００３】
上記ステアリング装置を搭載した車両によれば、ステアリング装置に異常が生じた場合、操舵部材の操作が転舵輪の転舵角に反映されなくなるおそれがある。この場合、運転者は、車両を旋回させることを意図して操舵部材を操作しても、車両を旋回させることができない。
【０００４】
特許文献１の車両の制御装置は、このような問題を解消するため、転舵機構に含まれる転舵モータに異常が発生しているか否かを監視する。そして、この車両の制御装置は、転舵モータに異常が発生していることを検出したとき、車両の旋回に関する制御を、転舵機構を駆動して車両を旋回させる制御から、左右一対の駆動輪の駆動力差を利用して車両を旋回させる制御に切り替える。後者の制御は、操舵部材の操作に応じて、左右一対の駆動輪の駆動力差を調整することにより車両を旋回させる。このため、運転者は、ステアリング装置に異常が生じた場合であっても、操舵部材を操作することにより、車両を旋回させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７６６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
駆動輪の駆動力差に基づいて車両が取り得る最小の旋回半径は、転舵機構の動作に基づいて車両が取り得る最小の旋回半径よりも大きい。一方、操舵部材が取り得る操作範囲は、転舵機構により車両が旋回することを前提に設計されている。
【０００７】
このため、特許文献１の車両によれば、操舵部材の操作位置と車両の旋回動作との関係が、転舵機構により車両が旋回する場合、および、駆動輪の駆動力差に基づいて車両が旋回する場合において互いに異なるおそれがある。そして、駆動輪の駆動力差を利用して車両を旋回させる制御が実行されている場合に、操舵部材の操作位置と車両の旋回動作との関係が、転舵機構により車両を旋回させる制御が実行されている場合と相違したとき、運転者が違和感を覚えるおそれがある。
【０００８】
本発明は、駆動輪の駆動力差を利用して車両を旋回させる制御が実行されているときに、運転者が操舵部材の操作にともない違和感を覚えるおそれが小さくなるステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔１〕本ステアリング装置の独立した一形態は、次の事項を有する。すなわち、左右一対の前輪および左右一対の後輪と、前記左右一対の前輪および前記左右一対の後輪の少なくとも一方を互いに独立して駆動する駆動装置とを備える車両に搭載されることにより、前記左右一対の前輪または前記左右一対の後輪を転舵するステアリング装置であって、操舵部材に操舵反力を発生させる操舵機構と、前記操舵機構と機械的に連結されず、前記左右一対の前輪または前記左右一対の後輪と機械的に連結される転舵機構と、前記転舵機構の異常を検出する異常検出部と、前記操舵機構および前記転舵機構を制御する制御部とを含み、前記制御部は、前記異常検出部により前記転舵機構の異常が検出されたことに基づいて、前記左右一対の前輪および前記左右一対の後輪のうちの前記駆動装置により駆動された駆動輪の駆動力差を利用して前記車両を旋回させる操舵角制限制御が実行されている場合であって、前記駆動力差が前記操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、前記駆動力差が前記最大の駆動力差よりも小さいときと比較して、前記操舵部材に発生させる操舵反力を大きくする。
【００１０】
本ステアリング装置を搭載した車両によれば、異常検出部により転舵機構の異常が検出されたことに基づいて、左右一対の駆動輪の駆動力差を利用して車両を旋回させる操舵角制限制御が実行される。駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、操舵部材の操作位置が、車両の旋回半径を小さくする方向に変化しても、車両の旋回半径が変化しなくなる。このため、操舵部材の操作位置と車両の旋回動作との関係が、転舵機構に異常が発生していない場合と異なるおそれがある。
【００１１】
本ステアリング装置は、この点を踏まえて、駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、駆動力差が最大の駆動力差よりも小さいときと比較して、操舵部材に発生させる操舵反力を大きくする。このため、運転者は、操舵部材の操舵反力に基づいて、操舵部材が、駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差により車両の旋回半径を小さくすることが可能な限界の操作位置に達したことを認識できる。このため、操舵角制限制御が実行されているときに、運転者が操舵部材の操作によって違和感を覚えるおそれが小さくなる。
【００１２】
なお、操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差は、操舵角制限制御において規定される駆動力差の最大値であり、種々の条件に応じて変化し得る。また、この駆動力差は、左右一対の駆動輪が現実に発生し得る最大の駆動力差とは異なる。ただし、操舵角制限制御は、種々の条件に基づいて最大の駆動力差を変更し得る。このため、操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差が、左右一対の駆動輪が現実に発生し得る最大の駆動力差と一致することもある。
【００１３】
〔２〕前記ステアリング装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御部は、前記駆動力差が前記最大の駆動力差に近づくにつれて、前記操舵部材に発生させる操舵反力を大きくする。
【００１４】
本ステアリング装置によれば、運転者が、駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差により車両の旋回半径を小さくすることが可能な限界の操作位置に向けて操舵部材を操作しているとき、操舵反力が次第に大きくなることを感知できる。このため、運転者は、駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差により操舵部材の操作位置が上記限界の操作位置に近づいていることを認識しやすくなる。
【００１５】
〔３〕前記ステアリング装置に従属した一形態は、次の事項を有する。すなわち、前記制御部は、前記駆動力差が前記最大の駆動力差のときに、前記車両の旋回半径をさらに小さい方向に前記操舵部材が操作されたことに基づいて、前記駆動輪の回転速度を低下させるための指令信号を生成する。
【００１６】
駆動輪の駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、操舵部材の操作位置が、車両の旋回半径をさらに小さくする方向に変化しても、車両の旋回半径が変化しない。一方、駆動輪の駆動力差に基づいて車両が取り得る最小の旋回半径は、種々の条件に応じて変化し得る値であって、一例として、車速が低くなるにつれて小さくなる。このため、駆動輪の駆動力差が操舵角制限制御により取り得る最大の駆動力差に達した場合であっても、車速を低くすることにより、上記最小の旋回半径を小さくすることができる。
【００１７】
本ステアリング装置は、この点を踏まえて、上記〔３〕に記載されるとおり指令信号を生成している。このため、この指令信号を受けた駆動輪の制御部は、駆動輪の回転速度を低下させる。このため、車速が低下することにより、駆動輪の駆動力差に基づいて車両が取り得る最小の旋回半径が小さくなる。このため、操舵角制限制御が実行されているときに、運転者による操舵部材の操作が、車両の旋回動作に反映されやすくなる。
【発明の効果】
【００１８】
本ステアリング装置によれば、駆動輪の駆動力差を利用して車両を旋回させる制御が実行されているときに、運転者が操舵部材の操作にともない違和感を覚えるおそれが小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態のステアリング装置を備える車両の構成図。
【図２】実施形態の異常時転舵角と操舵角とによる異常時操舵角範囲の推移を示すマップ。
【図３】実施形態の操舵角と異常時操舵角範囲の中央値との差と、付加反力トルクとの関係を示すマップ。
【図４】実施形態の超過操舵期間と車速低下率との関係を示すマップ。
【図５】実施形態の操舵角制限制御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】
【００２０】
図１を参照して、本ステアリング装置を搭載した車両１の構成について説明する。
車両１は、左右一対の前輪１００、左右一対の駆動輪としての後輪１０１、ステアリング装置１０、駆動装置４０、および、車両制御装置１２０を有している。ステアリング装置１０は、操舵部材１１０の動作に基づいて前輪１００を転舵させる。ステアリング装置１０は、操舵部材１１０と前輪１００とが機械的に連結されていないステアバイワイヤシステムを構成している。駆動装置４０は、後輪１０１を独立して駆動させる。車両制御装置１２０は、車両１のアクセル装置、ブレーキ装置、および、空調機器等（ともに図示略）の動作を制御する。
【００２１】
ステアリング装置１０は、操舵機構２０および転舵機構３０を有している。操舵機構２０は、操舵部材１１０に接続されている。ステアリング装置１０は、操舵部材１１０の操作を妨げる力（以下、「操舵反力」）を操舵部材１１０に付与する。転舵機構３０は、操舵部材１１０の操作に基づいて前輪１００を転舵させる。
【００２２】
操舵機構２０は、ステアリングシャフト２１、反力駆動部２２、操舵制御装置２５、操舵角センサ２６、および、トルクセンサ２７を有している。
ステアリングシャフト２１の一方の端部は、操舵部材１１０に接続されている。ステアリングシャフト２１の他方の端部は、反力駆動部２２に接続されている。
【００２３】
反力駆動部２２は、反力モータ２３および減速機２４を有している。反力モータ２３は、減速機２４を介してステアリングシャフト２１に連結されている。そして、反力モータ２３のトルクが減速機２４を介してステアリングシャフト２１に伝達されることにより、トルクが操舵反力としてステアリングシャフト２１に付与される。
【００２４】
操舵制御装置２５には、反力モータ２３、操舵角センサ２６、および、トルクセンサ２７が電気的に接続されている。操舵制御装置２５は、反力モータ２３をＰＷＭ制御する。
操舵角センサ２６は、ステアリングシャフト２１の回転角度（以下、「操舵角θｓ」）に応じた信号を操舵制御装置２５に出力する。操舵角θｓは、車両１が直進するときの操舵部材１１０の操作位置である操舵中立位置を「０」とする。操舵角θｓは、操舵部材１１０が操舵中立位置から右旋回方向に操作されるとき、正の値を示す。操舵角θｓは、操舵部材１１０が操舵中立位置から左旋回方向に操作されるとき、負の値を示す。
【００２５】
トルクセンサ２７は、ステアリングシャフト２１に付与されたトルク（以下、「操舵トルクＴＳ」）に応じた信号を操舵制御装置２５に出力する。
転舵機構３０は、ラックシャフト３１、タイロッド３２、転舵駆動部３３、および、転舵制御装置３６を有している。
【００２６】
ラックシャフト３１の長手方向の両端部には、タイロッド３２が接続されている。タイロッド３２は、ナックル（図示略）を介して前輪１００に接続されている。
転舵駆動部３３は、ラックシャフト３１をラックシャフト３１の長手方向に往復動させる。転舵駆動部３３は、転舵モータ３４およびボールねじ機構３５を有している。転舵モータ３４は、ラックシャフト３１と同軸に配置されている。転舵モータ３４のロータ（図示略）は、ボールねじ機構３５と接続されている。そして、ロータの回転は、ボールねじ機構３５により、ラックシャフト３１の往復動に変換される。これにより、ラックシャフト３１が往復動することによりタイロッド３２を介して前輪１００が転舵する。
【００２７】
転舵制御装置３６には、転舵モータ３４およびヨーレートセンサ１２３が電気的に接続されている。転舵制御装置３６は、転舵モータ３４をＰＷＭ制御する。
ヨーレートセンサ１２３は、車両１のヨーレート（以下、「ヨーレートＹ」）に応じた信号を転舵制御装置３６に出力する。
【００２８】
駆動装置４０は、左輪駆動ユニット５０および右輪駆動ユニット６０を有している。左輪駆動ユニット５０は、左側の前輪１００を回転させる。右輪駆動ユニット６０は、右側の前輪１００を回転させる。
【００２９】
左輪駆動ユニット５０は、左輪駆動モータ５１および左輪制御装置５２を有している。左輪駆動モータ５１は、左側の前輪１００にトルクを付与する。左輪制御装置５２は、左輪駆動モータ５１をＰＷＭ制御する。
【００３０】
右輪駆動ユニット６０は、右輪駆動モータ６１および右輪制御装置６２を有している。右輪駆動モータ６１は、右側の前輪１００にトルクを付与する。右輪制御装置６２は、右輪駆動モータ６１をＰＷＭ制御する。なお、各駆動モータ５１，６１は、体格および性能が同一である。
【００３１】
車両制御装置１２０には、車速センサ１２１およびアクセルポジションセンサ１２２が電気的に接続されている。車速センサ１２１は、車両１の走行速度（以下、「車速ＶＳ」）に応じた信号を車両制御装置１２０に出力する。アクセルポジションセンサ１２２は、アクセル踏込量（以下、「アクセル踏込量ＡＣＣ」）に応じた信号を車両制御装置１２０に出力する。車両制御装置１２０は、操舵制御装置２５、転舵制御装置３６、左輪制御装置５２、および、右輪制御装置６２とＣＡＮ（Controller Area Network）により接続されている。車両制御装置１２０は、車速センサ１２１の信号を操舵制御装置２５、転舵制御装置３６、左輪制御装置５２、および、右輪制御装置６２に出力する。車両制御装置１２０は、アクセルポジションセンサ１２２の信号を左輪制御装置５２および右輪制御装置６２に出力する。
【００３２】
次に、各制御装置２５，３６，５２，６２の構成について説明する。
操舵制御装置２５は、操舵制御部２５Ａおよび操舵駆動回路２５Ｂを有している。操舵制御部２５Ａは、操舵駆動回路２５Ｂの動作を制御する。操舵駆動回路２５Ｂは、反力モータ２３に供給する電力を制御する。操舵駆動回路２５Ｂは、複数のスイッチング素子（図示略）により構成された既知のモータ駆動回路である。操舵制御装置２５は、車速ＶＳおよび操舵角θｓに基づいて操舵部材１１０（図示略）に操舵反力を付与する反力付与制御を実行する。
【００３３】
転舵制御装置３６は、転舵制御部３６Ａ、異常検出部３６Ｂ、トルク分配部３６Ｃ、および、転舵駆動回路３６Ｄを有している。転舵制御部３６Ａは、転舵駆動回路３６Ｄの動作を制御する。転舵駆動回路３６Ｄは、転舵モータ３４に供給する電力を制御する。転舵駆動回路３６Ｄは、複数のスイッチング素子（図示略）により構成された既知のモータ駆動回路である。異常検出部３６Ｂは、転舵機構３０の異常を検出する。トルク分配部３６Ｃは、車両１を旋回させるため、左輪駆動モータ５１のトルクおよび右輪駆動モータ６１のトルクに差を持たせるように各駆動モータ５１，６１にトルクを分配する。転舵制御装置３６は、車速ＶＳおよび操舵角θｓに基づいて前輪１００の転舵を制御する車輪転舵制御を実行する。なお、、転舵機構３０の異常は、転舵モータ３４が回転不能な状態、または、ラックシャフト３１が往復動不能な状態のように転舵機構３０により前輪１００が転舵不能な状態を示す。また、操舵制御部２５Ａおよび転舵制御部３６Ａは「制御部」に相当する。
【００３４】
駆動装置４０の左輪制御装置５２は、左輪制御部５２Ａおよび左輪駆動回路５２Ｂを有している。左輪制御部５２Ａは、左輪駆動回路５２Ｂの動作を制御する。左輪駆動回路５２Ｂは、左輪駆動モータ５１に供給する電力を制御する。左輪駆動回路５２Ｂは、複数のスイッチング素子（図示略）により構成された既知のモータ駆動回路である。
【００３５】
駆動装置４０の右輪制御装置６２は、右輪制御部６２Ａおよび右輪駆動回路６２Ｂを有している。右輪制御部６２Ａは、左輪制御部５２Ａと同様の構成である。右輪駆動回路６２Ｂは、左輪駆動回路５２Ｂと同様の構成である。各制御装置５２，６２は、アクセル踏込量ＡＣＣに基づいて後輪１０１を駆動させる駆動制御と、転舵機構３０の異常時に、左右の一対の後輪１０１の駆動力差を利用して車両１を旋回させる異常時転舵制御とを実行する。
【００３６】
次に、各制御装置２５，３６，５２，６２の制御について説明する。
操舵制御装置２５により実行される反力付与制御の詳細な内容について説明する。
操舵制御部２５Ａは、車速ＶＳおよび操舵角θｓに基づいて目標トルクを算出する。操舵制御部２５Ａは、操舵トルクＴＳが目標トルクに一致するように反力モータ２３に供給される電力を制御するための制御信号を生成する。そして操舵制御部２５Ａは、制御信号を操舵駆動回路２５Ｂに出力する。操舵駆動回路２５Ｂは、制御信号に基づいてスイッチング素子のオンオフを切り替えることにより反力モータ２３に供給する電力を制御する。なお、目標トルクの絶対値は、車速ＶＳが小さくなるにつれて大きくなり、操舵角θｓが大きくなるにつれて大きくなる。
【００３７】
転舵制御装置３６により実行される車輪転舵制御の詳細な内容について説明する。
転舵制御部３６Ａは、車速ＶＳおよび操舵角θｓに基づいて目標転舵角を算出する。そして、転舵制御部３６Ａは、ヨーレートＹに基づいて算出された実転舵角（以下、「転舵角θｗ」）が目標転舵角に一致するように転舵モータ３４に供給される電力を制御するための制御信号を生成する。そして転舵制御部３６Ａは、制御信号を転舵駆動回路３６Ｄに出力する。転舵駆動回路３６Ｄは、制御信号に基づいてスイッチング素子のオンオフを切り替えることにより転舵モータ３４に供給する電力を制御する。
【００３８】
異常検出部３６Ｂによる転舵機構３０の異常の検出方法について説明する。
異常検出部３６Ｂは、転舵制御部３６Ａから目標転舵角を取得し、目標転舵角に対する転舵角θｗの偏差が減少しているか否かを判定する。異常検出部３６Ｂは、目標転舵角に対する転舵角θｗの偏差が減少しているとき、転舵駆動部３３に異常が発生していないと判定する。異常検出部３６Ｂは、目標転舵角に対する転舵角θｗの偏差が減少していないとき、すなわち目標転舵角に対する転舵角θｗの偏差が一定または増加しているとき、転舵駆動部３３に異常が発生していると判定し、異常が発生した旨の信号を転舵制御部３６Ａおよび操舵制御部２５Ａに出力する。
【００３９】
左輪制御装置５２および右輪制御装置６２により実行される駆動制御の詳細な内容について説明する。
左輪制御部５２Ａおよび右輪制御部６２Ａは、アクセル踏込量ＡＣＣに基づいて後輪１０１の目標駆動力を算出する。そして、各制御部５２Ａ，６２Ａは、車速ＶＳおよび目標駆動力に基づいて各駆動モータ５１，６１の目標回転速度および目標トルクを算出する。なお、各制御部５２Ａ，６２Ａは、各駆動モータ５１，６１の回転速度およびトルクと、モータ効率との関係を示すマップに基づいて、各駆動モータ５１，６１のモータ効率が最大となる目標回転速度および目標トルクを算出する。そして、各制御部５２Ａ，６２Ａは、各駆動モータ５１，６１の実回転速度が目標回転速度に一致するように、かつ、各駆動モータ５１，６１のトルクが目標トルクに一致するように各駆動モータ５１，６１の電力を制御するための制御信号を生成する。各制御部５２Ａ，６２Ａは、制御信号を各駆動回路５２Ｂ，６２Ｂに出力する。各駆動回路５２Ｂ，６２Ｂは、制御信号に基づいてスイッチング素子のオンオフを切り替えることにより各駆動モータ５１，６１に供給する電力を制御する。
【００４０】
転舵制御装置３６および各制御装置５２，６２により実行される異常時転舵制御の詳細について説明する。
転舵制御部３６Ａは、操舵角θｓの変化量に基づいて左輪駆動モータ５１のトルクと右輪駆動モータ６１のトルクとの差の目標値（以下、「目標トルク差」）を算出する。転舵制御部３６Ａは、目標トルク差に基づく信号をトルク分配部３６Ｃに出力する。トルク分配部３６Ｃは、目標トルク差に基づいて、各駆動モータ５１，６１の目標電流値を算出する。トルク分配部３６Ｃは、各制御装置５２，６２に各駆動モータ５１，６１の目標電流値の信号を出力する。各制御装置５２，６２は、各駆動モータ５１，６１の実電流値が目標電流値に一致するように各駆動モータ５１，６１に供給する電力を制御する。
【００４１】
ところで、本実施形態の車両１は、異常時転舵制御により取り得る最大の駆動力差に達したときの車両１の最小の旋回半径である車両１の最小旋回半径が車輪転舵制御により転舵機構３０の動作に基づいて車両１が取り得る最小の旋回半径よりも大きい。一方、操舵部材１１０が取り得る操作範囲は、車輪転舵制御に基づいて転舵機構３０により車両１が旋回することを前提に設計されている。このため、異常時転舵制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、操舵部材１１０の操作位置が、車両１の旋回半径をさらに小さくする方向に変化しても車両１の旋回半径が小さくならない操舵角θｓの範囲が存在する。このため、操舵部材１１０の操作位置と車両１の旋回動作との関係が、転舵機構３０に異常が発生していない場合と異なるおそれがある。
【００４２】
本実施形態のステアリング装置１０は、その点を踏まえて、異常時転舵制御が実行されているとき、上述の操舵角θｓの範囲に操舵部材１１０を操作しにくくする操舵角制限制御を実行する。
【００４３】
図１〜図４を参照して、操舵角制限制御の詳細な内容について説明する。なお、図２〜図４を参照する以下の説明において、符号が付された車両１の各構成要素は、図１に記載された車両１の各構成要素を示している。
【００４４】
操舵制御装置２５は、操舵角制限制御において、異常時転舵制御による車両１の旋回半径と車輪転舵制御による車両１の旋回半径とが一致する操舵角θｓの範囲（以下、「異常時操舵角範囲ＳＡＲ」）を設定する。
【００４５】
異常時操舵角範囲ＳＡＲの右旋回方向の上限値（以下、「右上限値」）は、異常時転舵制御により取り得る最大の駆動力差により右旋回するときの操舵角θｓを示す。左旋回方向の上限値（以下、「左上限値」）は、異常時転舵制御により取り得る最大の駆動力差により左旋回するときの操舵角θｓを示す。
【００４６】
操舵制御装置２５は、異常時操舵角ＳＡＲの右上限値および左上限値に操舵部材１１０が操作されたとき、異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値未満の範囲の操舵角θｓに操舵部材１１０が操作されたときと比較して、操舵部材１１０に発生させる操舵反力を大きくする。すなわち、操舵制御装置２５は、異常時転舵制御により取り得る最大の駆動力差に達したとき、駆動力差が最大の駆動力差よりも小さいときと比較して、操舵部材１１０に発生させる操舵反力を大きくする。
【００４７】
また、運転者が異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えて操舵部材１１０を操作するとき、すなわち、運転者が異常時転舵制御により取り得る最大の駆動力差に達したときに車両１の旋回半径を小さくする方向に操作するとき、車速ＶＳを低下させるための指令信号を左輪制御装置５２および右輪制御装置６２に出力する。以下、異常時操舵角範囲ＳＡＲの内容、操舵反力の制御、および、車速ＶＳの制御について順に説明する。
【００４８】
まず、図２を参照して、異常時操舵角範囲ＳＡＲについて説明する。
なお、「正常時右最大操舵角θｒｍａｘ」は、転舵機構３０が正常時の右旋回方向の操舵角θｓの最大値を示す。「正常時左最大操舵角θｌｍａｘ」は、転舵機構３０が正常時の左旋回方向の操舵角θｓの最大値を示す。「正常時操舵角範囲ＳＮＲ」は、転舵機構３０が正常時において前輪１００が転舵可能な転舵角θｗの範囲に対応する操舵角θｓの範囲を示す。正常時操舵角範囲ＳＮＲは、正常時左最大操舵角θｌｍａｘから正常時右最大操舵角θｒｍａｘまでの範囲により規定されている。
【００４９】
図２のマップは、異常時転舵角θｗａに対する異常時操舵角範囲ＳＡＲの推移を示している。
図２のマップにおいて、異常時操舵角範囲ＳＡＲは、グラフＧ１およびグラフＧ２により囲まれた操舵角θｓの範囲を示す。異常時操舵角範囲ＳＡＲは、正常時操舵角範囲ＳＮＲよりも小さい。異常時操舵角範囲ＳＡＲは、異常時転舵角θｗａに応じて変更される。異常時操舵角範囲ＳＡＲは、異常時転舵角θｗａが「０」のとき、異常時操舵角範囲ＳＡＲの右上限値の絶対値と左上限値の絶対値とが互いに等しい。
【００５０】
図２のマップにおいて、グラフＧ１は、異常時操舵角範囲ＳＡＲの右上限値を示している。グラフＧ２は、異常時操舵角範囲ＳＡＲの左上限値を示している。グラフＧ１に示される操舵角θｓの右上限値およびグラフＧ２に示される異常時操舵角範囲ＳＡＲの左上限値は、試験等により予め設定されている。
【００５１】
グラフＧ１は、右基準転舵角θｗｒを基準として変化傾向が異なる。グラフＧ１の右基準転舵角θｗｒ未満の異常時転舵角θｗａの範囲において、異常時転舵角θｗａが小さくなるにつれて異常時操舵角範囲ＳＡＲの右上限値が小さくなる。グラフＧ１の右基準転舵角θｗｒ以上の異常時転舵角θｗａの範囲において、異常時操舵角範囲ＳＡＲの右上限値が正常時右最大操舵角θｒｍａｘと等しくなる。
【００５２】
グラフＧ２は、左基準転舵角θｗｌを基準として変化傾向が異なる。グラフＧ２の左基準転舵角θｗｌ未満の異常時転舵角θｗａの範囲において、異常時転舵角θｗａが大きくなるにつれて異常時操舵角範囲ＳＡＲの左上限値が小さくなる。グラフＧ２の左基準転舵角θｗｌ以上の異常時転舵角θｗａの範囲において、異常時操舵角範囲ＳＡＲの左上限値が正常時左最大操舵角θｌｍａｘと等しくなる。なお、右基準転舵角θｗｒおよび左基準転舵角θｗｌは、試験等により予め設定されている。
【００５３】
次に、操舵反力の制御について説明する。
操舵制御装置２５は、操舵角θｓが異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値から右上限値または左上限値に近づくにつれて徐々に大きくなる付加反力トルクを算出する。操舵制御装置２５は、反力付与制御による反力モータ２３の目標トルクの絶対値に付加反力トルクを加算した反力モータ２３のトルクを操舵部材１１０に付与するように反力モータ２３に供給する電力を制御する。なお、異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値は、異常時操舵角範囲ＳＡＲの右上限値と左上限値とを加算した値の半分の値を示す。
【００５４】
操舵制御装置２５には、図３に示される操舵角θｓと異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値との差と、付加反力トルクとの関係を示すマップが記憶されている。図３のマップにおいて、付加反力トルクは、操舵角θｓと異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値との差が大きくなるにつれて大きくなる。
【００５５】
操舵制御装置２５は、操舵角θｓと異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値との差を算出する。そして、操舵制御装置２５は、図３のマップを用いて、操舵角θｓと異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値との差に基づいて付加反力トルクを算出する。
【００５６】
操舵角制限制御における操舵反力の算出手順は、反力付与制御に対して反力モータ２３の目標トルクの算出のみが異なる。すなわち、操舵制御部２５Ａは、図３のマップを用いて、操舵角θｓから付加反力トルクを算出する。そして、操舵制御部２５Ａは、反力付与制御により操舵角θｓに基づいて算出される反力モータ２３の目標トルクの絶対値に付加反力トルクを加算して補正目標トルクとして算出する。補正目標トルクに基づく反力モータ２３のＰＷＭ制御の制御内容は、反力付与制御と同様である。
【００５７】
次に、車速ＶＳの制御について説明する。
操舵制御装置２５は、運転者が異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えて操舵するとき、車速ＶＳを低下させるための指令信号である目標車速を左輪制御装置５２および右輪制御装置６２に出力する。
【００５８】
操舵制御装置２５には、図４に示される超過操舵期間ＴＯＳと車速低下率ＶＳＤとの関係を示すマップが記憶されている。超過操舵期間ＴＯＳは、異常時操舵角範囲ＳＡＲを超えた操舵角θｓで操舵する期間を示す。車速低下率ＶＳＤは、車速ＶＳを低下させる割合を示す。図４のマップは、超過操舵期間ＴＯＳが長くなるにつれて車速低下率ＶＳＤが大きくなる。
【００５９】
操舵制御部２５Ａは、図４のマップを用いて、超過操舵期間ＴＯＳから車速低下率ＶＳＤを算出する。そして、操舵制御部２５Ａは、車速ＶＳおよび車速低下率ＶＳＤに基づいて目標車速を算出する。操舵制御部２５Ａは、目標車速を駆動装置４０の各制御装置５２，６２に出力する。目標車速は、車速低下率ＶＳＤが「０％」のとき、車速ＶＳと等しくなる。目標車速は、車速低下率ＶＳＤが「５０％」のとき、車速ＶＳの半分の大きさとなる。目標車速は、車速低下率ＶＳＤが「１００％」のとき、「０」となる。
【００６０】
そして、各制御装置５２，６２は、車速ＶＳと目標車速との偏差に基づくフィードバック制御により左輪駆動モータ５１の目標低下回転速度および右輪駆動モータ６１の目標低下回転速度を算出する。そして、各制御装置５２，６２は、各駆動モータ５１，６１の目標低下回転速度に基づいて各駆動モータ５１，６１の回転速度を低下させる。これにより、後輪１０１の回転速度が低下することにより車速ＶＳが低下する。
【００６１】
図５を参照して、操舵角制限制御の処理手順について説明する。
まず、操舵制御装置２５（図１参照）は、ステップＳ１１〜Ｓ１４において、異常時操舵角範囲ＳＡＲを設定し、操舵反力を操舵部材１１０（図１参照）に付与する。
【００６２】
操舵制御装置２５は、ステップＳ１１において、異常時転舵角θｗａを取得する。そして、操舵制御装置２５は、ステップＳ１２において、操舵角θｓおよび車速ＶＳを取得する。そして、操舵制御装置２５は、ステップＳ１３において、異常時転舵角θｗａおよび車速ＶＳに基づいて異常時操舵角範囲ＳＡＲを設定する。そして、操舵制御装置２５は、ステップＳ１４において、図３のマップにより算出された付加反力トルクを加えた補正目標トルクに基づいて反力モータ２３をＰＷＭ制御する。
【００６３】
次に、操舵制御装置２５は、ステップＳ１５〜Ｓ１７において、超過操舵期間ＴＯＳに基づく目標車速を左輪制御装置５２および右輪制御装置６２（ともに図１参照）に出力する。
【００６４】
操舵制御装置２５は、ステップＳ１５において、操舵角θｓが異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えているか否かを判定する。操舵制御装置２５は、ステップＳ１５において肯定判定のとき、ステップＳ１６において、超過操舵期間ＴＯＳを計測する。詳しくは、操舵制御装置２５は、超過操舵期間ＴＯＳの計測が開始されていない場合にステップＳ１６において肯定判定されたとき、超過操舵期間ＴＯＳの計測を開始する。一方、操舵制御装置２５は、超過操舵期間ＴＯＳの計測中の場合にステップＳ１６において肯定判定されたとき、超過操舵期間ＴＯＳの計測が継続される。そして、操舵制御装置２５は、ステップＳ１７において図４のマップを用いて超過操舵期間ＴＯＳに基づいて車速ＶＳを低下させるための目標車速を算出し、目標車速を各制御装置５２，６２に出力する。これにより、車速ＶＳが低下して車両１の旋回半径が小さくなる。一方、操舵制御装置２５は、ステップＳ１５において否定判定のとき、ステップＳ１８において超過操舵期間ＴＯＳの計測を停止し、超過操舵期間ＴＯＳの計測結果をリセットする。
【００６５】
最後に、操舵制御装置２５は、ステップＳ１９において、操舵角制限制御の処理を繰り返すか、または、処理を終了するかを判定する。
操舵制御装置２５は、ステップＳ１９において、車速ＶＳが「０」か否かを判定する。操舵制御装置２５は、ステップＳ１９において肯定判定のとき、処理を終了する。一方、操舵制御装置２５は、ステップＳ１９において否定判定のとき、ステップＳ１２に移行し、操舵角θｓおよび車速ＶＳを再び取得し、異常時操舵角範囲ＳＡＲおよび操舵反力を変更する。
【００６６】
本実施形態のステアリング装置１０は、以下の作用および効果を奏する。
（１）ステアリング装置１０は、異常時転舵制御が実行されている場合において、異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値に操舵部材１１０が操作されたとき、異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値未満に操舵部材１１０が操作されたときと比較して、操舵部材１１０に発生させる操舵反力を大きくする。このため、運転者は、操舵反力に基づいて、操舵部材１１０が、車両１の旋回半径を小さくすることが可能な限界の操作位置に達したことを認識できる。このため、操舵角制限制御が実行されているときに、運転者が操舵部材１１０の操作にともない違和感を覚えるおそれが小さくなる。
【００６７】
（２）操舵制御装置２５は、操舵角制限制御において、異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値から異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値に向かうにつれて付加反力トルクを大きくする。この構成によれば、異常時転舵制御が実行されている場合に、運転者が、車両１の旋回半径を小さくすることが可能な限界の操作位置に向けて操舵部材１１０を操作しているとき、操舵反力が次第に大きくなることを感知できる。このため、運転者は、操舵部材１１０の操作位置が上記限界の操作位置に近づいていると認識しやすくなる。
【００６８】
（３）操舵制御装置２５は、異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えて操舵されたとき、車速ＶＳを低下させる指令信号を駆動装置４０の各制御装置５２，６２に出力する。これにより、各制御装置５２，６２は、後輪１０１の回転速度を低下させる。このため、車速ＶＳが低下することにより、異常時転舵制御による車両１の最小旋回半径が小さくなる。このため、異常時転舵制御が実行されているときに、運転者による操舵部材１１０の操作が、車両１の旋回動作に反映されやすくなる。また、車速ＶＳが低下するため、ブレーキ操作により車両１が停止しやすくなる。このため、車両１の旋回時における運転の安全性が向上する。
【００６９】
（４）異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えた操舵部材１１０の操作期間である超過操舵期間ＴＯＳが長くなるにつれて、運転者に操舵部材１１０の操作が車両１の旋回動作に反映されるものの、運転者の車両１の旋回の意図から外れる期間が長くなる。
【００７０】
そこで、操舵制御装置２５は、異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えた操舵の期間である超過操舵期間ＴＯＳが長くなるにつれて車速ＶＳの低下度合を大きくする。これにより、超過操舵期間ＴＯＳが長くなるにつれて車速ＶＳがより小さくなるため、運転者による操舵部材１１０の操作が、車両１の旋回動作により反映されやすくなる。このため、運転者の車両１の旋回の意図から外れにくくなる。また、ブレーキ操作により車両１がより停止しやすくなる。
【００７１】
なお、本ステアリング装置が取り得る具体的形態は、上記実施形態に示された内容に限定されない。本ステアリング装置は、例えば、以下に示される上記実施形態の変形例の形態を取り得る。
【００７２】
・変形例の異常時操舵角範囲ＳＡＲは異常時転舵角θｗａのみに基づいて算出される。
・変形例の異常時操舵角範囲ＳＡＲは、異常時転舵角θｗａに基づいて基本範囲が算出され、車速ＶＳに基づく係数を乗算することにより算出される。詳細には、車速ＶＳが基準車速よりも小さくなるにつれて係数が「１」よりも大きくなり、車速ＶＳが基準車速よりも大きくなるにつれて係数が「１」よりも小さくなる。すなわち、車速ＶＳが小さくなるにつれて異常時操舵角範囲ＳＡＲが大きくなり、車速ＶＳが大きくなるにつれて異常時操舵角範囲ＳＡＲが小さくなる。なお、基準車速は、試験等により予め設定されている。
【００７３】
・変形例の異常時操舵角範囲ＳＡＲと付加反力トルクとの関係を示すマップ（図３参照）は、異常時操舵角範囲ＳＡＲの中央値を含む所定範囲において付加反力トルクの大きさを一定にする。
【００７４】
・変形例の操舵制御装置２５は、転舵機構３０の異常時に、図３のマップに基づいて操舵反力を算出しない。すなわち、変形例の操舵制御装置２５は、転舵機構３０の異常時でも転舵機構３０が正常時と同様に操舵角θｓおよび車速ＶＳに基づいて操舵反力を算出する。
【００７５】
・変形例の操舵角制限制御は、上記実施形態の操舵角制限制御のステップＳ１５〜Ｓ１９を有していない。すなわち、変形例の操舵角制限制御は、操舵制御装置２５が異常時操舵角範囲ＳＡＲの各上限値を超えて操舵されたときでも車速ＶＳを低下させるための指令信号を駆動装置４０の各制御装置５２，６２に出力しない。
【００７６】
・上記実施形態の異常時転舵制御では車両１の進行方向と各駆動モータ５１，６１の回転方向との関係を特に言及していないが、各駆動モータ５１，６１のうちの旋回方向の内側の後輪１０１を駆動させるモータを車両１の進行方向となるモータの回転方向に対して逆回転させてもよい。
【００７７】
・変形例の車両１は、転舵角センサを有する。転舵角センサの一例は、ラックシャフト３１の移動距離を検出するポテンショメータにより構成される。転舵制御装置３６は、ラックシャフト３１の移動距離と転舵角θｗとの関係を示すマップまたは計算式を予め記憶している。そして、転舵制御装置３６は、転舵角センサの信号に基づいて転舵角θｗを算出する。なお、転舵角センサを有する場合、変形例の車両１は、ヨーレートセンサ１２３を省略してもよい。
【００７８】
・変形例のステアリング装置１０は、操舵制御装置２５および転舵制御装置３６を含む制御装置を有する。制御装置の制御部は、操舵制御部２５Ａおよび転舵制御部３６Ａを含む。
【００７９】
・変形例の車両１は、転舵機構３０の異常時に、車速ＶＳ等を表示するメータに異常時操舵角範囲ＳＡＲを表示する、または、異常時操舵角範囲ＳＡＲを音声により報知する。この構成によれば、車両１が旋回することができる操舵角θｓの範囲が転舵機構３０が正常時の操舵角θｓの範囲よりも制限されたことを運転者がより認識しやすくなる。
【００８０】
・変形例の車両１は、転舵機構３０の異常時に、転舵制御装置３６に代えて、車両制御装置１２０が異常時転舵制御を実行する。
・変形例の転舵機構３０は、後輪１０１を転舵させる。本変形例の転舵機構３０を備える車両１は、駆動装置４０が前輪１００に設けられてもよい。
【００８１】
・変形例の車両１によれば、駆動装置４０が前輪１００に設けられる。
・変形例の駆動装置４０は、１個の駆動モータと、駆動モータと左右それぞれの後輪１０１の連結および遮断を切り替えるクラッチとを有する。
【００８２】
・変形例の車両１は、２個の駆動装置４０を有する。一方の駆動装置４０は、左右一対の前輪１００を独立して駆動させる。他方の駆動装置４０は、左右一対の後輪１０１を独立して駆動させる。
【００８３】
本ステアリング装置は、以下の課題を解決するための手段を含む。
前記転舵機構に異常が検出されたとき、前記異常時操舵角範囲をメータに表示する、または、前記異常時操舵角範囲を音声により報知する請求項１〜３のいずれか一項に記載のステアリング装置。
【符号の説明】
【００８４】
１…車両、１０…ステアリング装置、２０…操舵機構、２５Ａ…操舵制御部（制御部）、３０…転舵機構、３６Ａ…転舵制御部（制御部）、３６Ｂ…異常検出部、４０…駆動装置、１００…前輪、１０１…後輪（駆動輪）、１１０…操舵部材、θｓ…操舵角、θｗ…転舵角、θｗａ…異常時転舵角、ＳＡＲ…異常時操舵角範囲、ＶＳ…車速。
【図１】
2015116917.tif 000003
【図２】
2015116917.tif 000004
【図３】
2015116917.tif 000005
【図４】
2015116917.tif 000006
【図５】
2015116917.tif 000007