(57)【要約】【課題】  運転者による操舵操作性を良好に確保するとともに伝達比可変アクチュエータを外力の入力から良好に保護することが可能な伝達比可変操舵装置を提供すること。【解決手段】  ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、可変ギア比アクチュエータ２０に入力されたトルクTmがロック基準トルク値Tth1よりも大きければロック機構２２をロック状態とする。このとき、ＥＣＵ５１は、トルクTmの大きさに応じて増大する操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度の少なくとも一つに基づいて基準トルク値Tth1を小さな値に変更する。これにより、ＥＣＵ５１は、トルクTmが大きい場合にはロック機構２２を早期にロック状態にできる。また、ＥＣＵ５１は、トルクTmが基準トルク値Tth1以下であればロック機構２２をアンロック状態で維持する。したがって、良好な操舵操作性の確保とアクチュエータ２０の保護とを両立することができる。【選択図】  図４
2008062786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸側に接続された電動モータと前記転舵出力軸側に接続されて前記電動モータの回転を減速する減速機とから構成されて前記操舵入力軸の回転量に対する前記転舵出力軸の回転量の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変アクチュエータと、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との相対的な回転を制限するロック機構と、前記ロック機構の作動を制御するロック機構作動制御装置とを備えた伝達比可変操舵装置において、前記ロック機構作動制御装置を、
前記伝達比可変アクチュエータに作用する外力を検出する外力検出手段と、
前記検出された外力が前記ロック機構を前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との相対的な回転を制限するロック状態に移行させるか否かを決定するロック基準値よりも大きいか否かを判定する外力判定手段と、
前記操舵ハンドルの回動操作に起因して変化する操舵関連量を検出する操舵関連量検出手段と、
前記検出された操舵関連量に応じて前記ロック基準値を変更する基準値変更手段と、
前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との相対的な回転を許容するアンロック状態と前記ロック状態とに前記ロック機構を切替制御する切替制御手段とで構成したことを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記外力検出手段は、
前記転舵輪に対して路面側から入力される外力であって、前記転舵出力軸を介して前記伝達比可変アクチュエータの減速機に伝達される外力を検出することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記外力判定手段は、
前記外力検出手段によって検出された外力が前記ロック基準値よりも大きい状態で所定時間だけ継続しているか否かを判定することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項４】
請求項１に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記基準値変更手段は、
前記操舵関連量検出手段によって検出された操舵関連量の増大に伴って前記ロック基準値を小さな値に変更することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項５】
請求項４に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記操舵関連量検出手段は、
前記操舵入力軸の回転量、前記転舵出力軸の回転量および前記伝達比可変アクチュエータの電動モータの回転量のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項６】
請求項４に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記操舵関連量検出手段は、
前記操舵入力軸の回転角速度、前記転舵出力軸の回転角速度および前記伝達比可変アクチュエータの電動モータの回転角速度のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項７】
請求項４に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記操舵関連量検出手段は、
前記伝達比可変アクチュエータの電動モータに流れる電流値および電圧値のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【請求項８】
請求項４に記載した伝達比可変操舵装置において、
前記操舵関連量検出手段は、
前記外力検出手段によって検出された外力の変化率、前記伝達比可変アクチュエータの電動モータに流れる電流値の変化率および電圧値の変化率のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出することを特徴とする伝達比可変操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵入力軸の回転量に対する転舵出力軸の回転量の伝達比を変更する伝達比可変手段を備えた伝達比可変操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の伝達比可変操舵装置の開発は、積極的に行われるようになった。そして、例えば、下記特許文献１には、縁石などへの衝突に基づく過大はトルク負荷がギア比可変操舵装置を構成する差動歯車機構に加わることを防止できるステアリングギア比可変操舵装置が示されている。このステアリングギア比可変操舵装置においては、タイヤが縁石などに衝突して通常の操舵トルクをはるかに超えるトルクの入力があった場合には、出力シャフト側スリーブと入力シャフト側スリーブとの間に設けられたストッパ用係合部を係合させるようになっている。これにより、入力されたトルクが出力シャフトと入力シャフト間で伝達され、差動歯車機構に過大なトルクの負荷が加えられることを防止できるようになっている。
【特許文献１】特開平４−２０８６７３号公報
【発明の開示】
【０００３】
ところで、上記従来のステアリングギア比可変操舵装置においては、差動歯車機構（伝達比可変アクチュエータ）に作用するトルク（外力）に対して、ロック機構としてのストッパ用係合部を出力シャフト（転舵出力軸）側スリーブと入力シャフト（操舵入力軸）側スリーブとの間に係合（ロック）するか否かを決定する基準値が予め固定値として設定される。一般に、ロック機構をロック状態とするか否かを決定する基準値を固定値として設定する場合には、運転者による通常の操舵操作に伴うトルク（操舵力）の入力に対してはロック機構がロックせず、大きなトルク（外力）の入力に対してロック機構がロックするように、基準値が設定されることが望ましい。
【０００４】
ここで、ロック機構がロック状態への移行を完了するまでには、同機構の作動に伴う時間が必要である。このため、例えば、基準値を差動歯車機構（伝達比可変アクチュエータ）における機械強度の許容値近傍に設定すると、ロック状態への移行が完了する前に許容値以上の大きなトルク（外力）が伝達される場合があり、差動歯車機構（伝達比可変アクチュエータ）にダメージを与える可能性がある。このため、差動歯車機構（伝達比可変アクチュエータ）を保護するために、基準値を許容値に対してより小さく設定すれば、大きな外力の入力に対して早期にロック状態への移行を完了させることができ、差動歯車機構（伝達比可変アクチュエータ）を良好に保護することができる。
【０００５】
しかし、基準値を許容値に対してより小さく設定すると、通常の操舵操作に伴う入力トルク（操舵力）が基準値を超える場合があり、意図しないロック状態への移行が生じて運転者が違和感を覚えるなどの問題が発生する。このように、ロック機構をロック状態へ移行させるか否かを決定するための基準値を固定値として予め設定する場合には、良好な操舵操作性と差動歯車機構（伝達比可変アクチュエータ）の良好な保護とを両立させることが難しくなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者による操舵操作性を良好に確保するとともに伝達比可変アクチュエータを外力の入力から良好に保護することが可能な伝達比可変操舵装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの回動操作に伴って一体的に回転する操舵入力軸と、転舵輪を転舵する転舵機構に接続される転舵出力軸と、前記操舵入力軸側に接続された電動モータと前記転舵出力軸側に接続されて前記電動モータの回転を減速する減速機とから構成されて前記操舵入力軸の回転量に対する前記転舵出力軸の回転量の伝達比を変更して前記転舵出力軸を回転させる伝達比可変アクチュエータと、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との相対的な回転を制限するロック機構と、前記ロック機構の作動を制御するロック機構作動制御装置とを備えた伝達比可変操舵装置において、前記ロック機構作動制御装置を、前記伝達比可変アクチュエータに作用する外力を検出する外力検出手段と、前記検出された外力が前記ロック機構を前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との相対的な回転を制限するロック状態に移行させるか否かを決定するロック基準値よりも大きいか否かを判定する外力判定手段と、前記操舵ハンドルの回動操作に起因して変化する操舵関連量を検出する操舵関連量検出手段と、前記検出された操舵関連量に応じて前記ロック基準値を変更する基準値変更手段と、前記操舵入力軸と前記転舵出力軸との相対的な回転を許容するアンロック状態と前記ロック状態とに前記ロック機構を切替制御する切替制御手段とで構成したことにある。
【０００８】
この場合、前記外力検出手段は、前記転舵輪に対して路面側から入力される外力であって、前記転舵出力軸を介して前記伝達比可変アクチュエータの減速機に伝達される外力を検出するとよい。また、前記外力判定手段は、前記外力検出手段によって検出された外力が前記ロック基準値よりも大きい状態で所定時間だけ継続しているか否かを判定するとよい。
【０００９】
また、前記基準値変更手段は、前記操舵関連量検出手段によって検出された操舵関連量の増大に伴って前記ロック基準値を小さな値に変更するとよい。この場合、前記操舵関連量検出手段は、例えば、前記操舵入力軸の回転量、前記転舵出力軸の回転量および前記伝達比可変アクチュエータの電動モータの回転量のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出するとよい。また、前記操舵関連量検出手段は、例えば、前記操舵入力軸の回転角速度、前記転舵出力軸の回転角速度および前記伝達比可変アクチュエータの電動モータの回転角速度のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出するとよい。また、前記操舵関連量検出手段は、例えば、前記伝達比可変アクチュエータの電動モータに流れる電流値および電圧値のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出するとよい。さらに、前記操舵関連量検出手段は、例えば、前記外力検出手段によって検出された外力の変化率、前記伝達比可変アクチュエータの電動モータに流れる電流値の変化率および電圧値の変化率のうちの少なくとも一つを前記操舵関連量として検出するとよい。
【００１０】
これらによれば、ロック機構作動制御装置は、検出された外力、より詳しくは、転舵輪に対して路面側から入力され伝達比可変アクチュエータを構成する減速機に伝達される外力が所定時間だけ継続してロック基準値よりも大きければ、ロック機構をアンロック状態からロック状態に切替制御することができる。このとき、ロック機構作動制御装置は、検出された操舵関連量が増大するのに伴ってロック基準値を小さな値に変更することができる。
【００１１】
ここで、操舵関連量としては、運転者による操舵ハンドルの回動操作に起因して変化する物理量であって、操舵入力軸の回転量および回転角速度、転舵出力軸の回転量および回転角速度、伝達比可変アクチュエータを構成する電動モータの回転量および回転角速度を採用することができる。さらに、操舵関連量としては、運転者による操舵ハンドルの回動操作に起因して変化する物理量であって、検出された外力の変化率、電動モータに流れる電流値および電流値の変化率、電動モータに流れる電圧値および電圧値の変化率を採用することができる。
【００１２】
これにより、ロック機構制御装置は、転舵輪に対して路面から入力される外力がロック基準値以下であれば、ロック機構をアンロック状態とすることができる。したがって、運転者が通常の操舵操作している状態においては、伝達比可変アクチュエータの作動が許容されることによって伝達比が適切に変更され、運転者は良好な操舵操作性を得ることができる。
【００１３】
具体的には、例えば、車両が高速で走行しているときには、伝達比可変アクチュエータの伝達比が小さな伝達比に変更され、これにより、操舵ハンドルの回動操作に対する車両の挙動を安定化させることができて良好な操舵操作性を得ることができる。また、例えば、車両が低速で走行しているときには、伝達比可変アクチュエータの伝達比が大きな伝達比に変更され、これにより、操舵ハンドルの回動操作量を小さくして車両を大きく旋回させることができて良好な操舵操作性を得ることができる。
【００１４】
そして、通常の操舵操作においてはロック機構がアンロック状態とされることから、例えば、運転者が障害物との衝突を回避するための緊急回避操舵を行った場合であっても、伝達比可変アクチュエータを作動させて適切に転舵輪を転舵させることができる。したがって、運転者による緊急回避操舵を良好に補助することができる。
【００１５】
一方、ロック機構制御装置は、例えば、転舵輪が路面（道路）に設置された縁石に接触して転舵輪に対して大きな外力が入力し、この入力された外力がロック基準値よりも大きければ、ロック機構をロック状態とすることができる。ここで、大きな外力が入力されることによって操舵関連量は大きな関連量に変化するため、ロック基準値は小さな値に変更される。したがって、大きな外力が入力した場合には、ロック機構制御装置は、ロック機構を早期にロック状態に切替制御することができるため、操舵入力軸と転舵出力軸との間の相対的な回転を禁止できる。これにより、伝達比可変アクチュエータを良好に保護することができる。
【００１６】
また、操舵関連量として、上述した操舵入力軸、転舵出力軸および電動モータの各物理量を採用することによって、転舵輪に対して大きな外力が入力したことを正確にかつ容易に検出することができる。したがって、これら物理量に基づいてロック基準値を変更することによって、より確実に伝達比可変アクチュエータを保護することができる。なお、伝達比可変アクチュエータの保護には、減速機を構成するギア構造の保護、過大な負荷に対する電動モータの保護が含まれる。
【００１７】
さらに、操舵関連量が大きな関連量となったときにロック基準値を小さな値に変更する、言い換えれば、通常の操舵操作で操舵関連量が小さい関連量であるときにロック基準値が大きな値に変更（維持）されることによって、通常の操舵操作における不必要なロック状態への切替制御が防止される。したがって、ロック状態とアンロック状態との切替制御に伴って、運転者が知覚する違和感をなくすこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る車両に搭載された伝達比可変操舵装置（以下、単に操舵装置という）について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る操舵装置を概略的に示している。
【００１９】
この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、操舵入力軸１２の上端に固定されており、操舵入力軸１２の下端は、伝達比可変アクチュエータとしての可変ギア比アクチュエータ２０に接続されている。
【００２０】
可変ギア比アクチュエータ２０は、操舵入力軸１２の回転量（または回転角）に対して、接続された転舵出力軸１３の回転量（または回転角）を適宜変更するものである。このため、可変ギア比アクチュエータ２０は、電動モータ２１（以下、この電動モータをＶＧＲＳモータ２１という）と、同モータ２１の回転を許容（アンロック）または規制（ロック）するロック機構２２と、減速機２３とを備えている。
【００２１】
ＶＧＲＳモータ２１は、モータハウジング２１ａが操舵入力軸１２と一体的に接続されており、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に従って一体的に回転するようになっている。そして、ＶＧＲＳモータ２１の駆動シャフト２１ｂの基端側はロック機構２２に接続されており、また、駆動シャフト２１ｂの先端側は減速機２３に接続されてＶＧＲＳモータ２１の回転力が減速機２３に伝達されるようになっている。なお、本実施形態においては、ＶＧＲＳモータ２１のモータハウジング２１ａを操舵入力軸１２に対して一体的に（直接的に）接続して実施するが、例えば、操舵入力軸１２に一体的に接続されたケーシング部材にＶＧＲＳモータ２１を固定的に収容して実施することも可能である。
【００２２】
ロック機構２２は、図２に示すように、駆動シャフト２１ｂの外周に固定されたロックホルダ２２ａと、ロックホルダ２２ａに対して接近または離間するロックレバー２２ｂとを備えている。ロックホルダ２２ａは、駆動シャフト２１ｂと一体的に回転する円盤状の部材であり、その外周に複数の溝部２２ａ１が形成されている。ロックレバー２２ｂは、その先端部分にロックホルダ２２ａに形成された溝部２２ａ１と係合する係合部２２ｂ１が形成されている。
【００２３】
また、ロックレバー２２ｂは、その略中央部分にて、モータハウジング２１ａの軸線方向と平行に配置され同ハウジング２１ａに対して一端部側が一体的に固定されたロックピン２２ｃの他端部側に回転摺動可能に組み付けられている。さらに、ロックレバー２２ｂは、その基端部分にて、ソレノイド２２ｄに接続されている。ソレノイド２２ｄは、後述する作動制御に基づいて、通電状態により収縮動作する。
【００２４】
そして、ロック機構２２は、ソレノイド２２ｄへの通電が遮断された状態において、ロックレバー２２ｂが図示省略のバネの付勢力によってロックピン２２ｃの軸線周りに回転し、係合部２２ｂ１がロックホルダ２２ａの溝部２２ａ１に対して係合する。なお、以下の説明において、この係合状態をロック状態という。一方、ロック機構２２は、ソレノイド２２ｄに通電された状態において、ロックレバー２２ｂがソレノイド２２ｄの収縮動作によってロックピン２２ｃの軸線周りに回転し、係合部２２ｂ１がロックホルダ２２ａの溝部２２ａ１から離間する。なお、以下の説明において、この離間状態をアンロック状態という。
【００２５】
減速機２３は、所定のギア機構（例えば、ハーモニックドライブ（登録商標）機構または遊星ギア機構など）によって構成されており、転舵出力軸１３はこのギア機構に接続されている。これにより、減速機２３は、ＶＧＲＳモータ２１の回転力が駆動シャフト２１ｂを介して伝達されると、所定のギア機構によって駆動シャフト２１ｂの回転を適宜減速して転舵出力軸１３に回転を伝達することができる。したがって、可変ギア比アクチュエータ２０は、ＶＧＲＳモータ２１の駆動シャフト２１ｂを介して、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３とを相対回転可能に連結しており、減速機２３によって操舵入力軸１２の回転量（または回転角）に対する転舵出力軸１３の回転量（または回転角）の比、すなわち、操舵入力軸１２から転舵出力軸１３への回転の伝達比（ギア比）を適宜変更することができる。
【００２６】
また、操舵装置は、転舵出力軸１３の下端に接続された転舵ギアユニット３０を備えている。転舵ギアユニット３０は、例えば、ラックアンドピニオン式を採用したギアユニットであり、転舵出力軸１３の下端に一体的に組み付けられたピニオンギア３１の回転がラックバー３２に伝達されるようになっている。また、転舵ギアユニット３０には、運転者によって操舵ハンドル１１に入力される操舵力（操舵トルク）を軽減するための、操作力軽減アクチュエータとしての電動モータ３３（以下、この電動モータをＥＰＳモータ３３という）が設けられており、ＥＰＳモータ３３の発生するトルク（アシスト力）がラックバー３２に伝達されるようになっている。
【００２７】
この構成により、転舵出力軸１３の回転力がピニオンギア３１を介してラックバー３２に伝達されるとともに、ＥＰＳモータ３３のアシスト力がラックバー３２に伝達される。これにより、ラックバー３２は、ピニオンギア３１からの回転力およびＥＰＳモータ３３のアシスト力によって軸線方向に変位する。したがって、ラックバー３２の両端に接続された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、左右に転舵されるようになっている。
【００２８】
さらに、操舵装置は、車速センサ４１と、操舵関連量検出手段としての操舵角センサ４２、回転角センサ４３および転舵角センサ４４と、外力検出手段としてのトルクセンサ４５を備えている。車速センサ４１は、車両の車速Vを検出して出力する。操舵角センサ４２は、操舵ハンドル１１の回転量すなわち操舵入力軸１２の回転量を検出して回転角θa（操舵ハンドル１１の操舵角に対応）として出力する。回転角センサ４３は、ＶＧＲＳモータ２１の駆動シャフト２１ｂの回転量を検出して回転角θbとして出力する。転舵角センサ４４は、転舵出力軸１３の回転量を検出して回転角θc（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の実転舵角に対応）として出力する。なお、回転角θa、回転角θbおよび回転角θcは、中立位置を「０」とし、左方向の回転を正の値で表すとともに、右方向の回転を負の値で表す。トルクセンサ４５は、転舵出力軸１３に発生する捩れを検出して同発生した捩れに対応するトルクTmを出力する。
【００２９】
次に、上述した可変ギア比アクチュエータ２０（詳しくは、ＶＧＲＳモータ２１とソレノイド２２ｄ）および転舵ギアユニット３０（詳しくは、ＥＰＳモータ３３）の作動を制御する電気制御装置５０について説明する。
【００３０】
電気制御装置５０は、可変ギア比アクチュエータ２０のＶＧＲＳモータ２１およびロック機構２２のソレノイド２２ｄの作動を制御する電子制御ユニット５１（以下、この電子制御ユニットをＶＧＲＳＥＣＵ５１という）と、転舵ギアユニット３０のＥＰＳモータ３３の作動を制御する電子制御ユニット５２（以下、この電子制御ユニットをＥＰＳＥＣＵ５２という）とを備えている。これらＶＧＲＳＥＣＵ５１およびＥＰＳＥＣＵ５２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものである。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１およびＥＰＳＥＣＵ５２は、例えば、車両内に構築された通信回線Aを介して、互いに通信可能とされている。
【００３１】
また、ＶＧＲＳＥＣＵ５１の入力側には、車速センサ４１、操舵角センサ４２、回転角センサ４３、転舵角センサ４４およびトルクセンサ４５が接続されており、ＥＰＳＥＣＵ５２の入力側には、操舵角センサ４２およびトルクセンサ４５が接続されている。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１およびＥＰＳＥＣＵ５２は、これら接続された各センサによる各検出値を用いて各種プログラムを実行し、ＶＧＲＳモータ２１、ソレノイド２２ｄおよびＥＰＳモータ３３の作動をそれぞれ制御する。このため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１の出力側には、ＶＧＲＳモータ２１およびソレノイド２２ｄを駆動させるための駆動回路５３，５４が接続され、ＥＰＳＥＣＵ５２の出力側には、ＥＰＳモータ３３を駆動させるための駆動回路５５が接続されている。
【００３２】
次に、上記のように構成した操舵装置の作動について説明する。図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、可変ギア比アクチュエータ２０のＶＧＲＳモータ２１を駆動させて伝達比Gを連続的に変更する伝達比可変制御を開始する。また、ＥＰＳＥＣＵ５２は、転舵ギアユニット３０のＥＰＳモータ３３を駆動させて運転者による操舵ハンドル１１の操作力を軽減するトルクアシスト制御を開始する。以下、ＶＧＲＳＥＣＵ５１による伝達比可変制御とＥＰＳＥＣＵ５２によるトルクアシスト制御を簡単に説明しておく。
【００３３】
まず、伝達比可変制御から説明すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、車速センサ４１から現在の車速Vを入力するとともに、例えば、図３に示すようなテーブルを参照して、検出された車速Vに応じた伝達比Gを決定する。なお、伝達比Gは、車速Vの増大に伴って非線形的にかつ連続的に小さくなる特性を有している。そして、伝達比Gが決定された状態において、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作を開始すると、操舵入力軸１２、可変ギア比アクチュエータ２０および転舵出力軸１３も回転を開始する。この運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に伴い、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、操舵角センサ４２によって検出された操舵入力軸１２の回転角θaを入力し、同入力した回転角θaと決定した伝達比Gとを乗算することによって、操舵入力軸１２の回転角θa（すなわち操舵ハンドル１１の操舵角）に対する転舵出力軸１３の目標回転角θch（すなわち左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角）を計算する。
【００３４】
次に、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、計算した転舵出力軸１３の目標回転角θchを実現するために必要なＶＧＲＳモータ２１の作動量すなわち駆動シャフト２１ｂの目標回転角θbhを計算する。具体的に説明すると、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に伴って、操舵入力軸１２と一体的に接続されたＶＧＲＳモータ２１のモータハウジング２１ａが回転する。このとき、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、モータハウジング２１ａの回転に応じて転舵出力軸１３を回転させるため、駆動回路５３を制御してＶＧＲＳモータ２１を駆動させる。このＶＧＲＳモータ２１の駆動制御において、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、操舵入力軸１２の回転角θaに対して、転舵出力軸１３が目標回転角θchになるように目標回転角θbhを計算する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、駆動シャフト２１ｂの目標回転角θbhを下記式１に従って計算する。
θbh＝θch−θa  …式１
【００３５】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記式１に従って目標回転角θbhを計算すると、回転角センサ４３によって検出される回転角θbが目標回転角θbhとなるまでオーバーシュートさせることなく駆動回路５３を制御して、ＶＧＲＳモータ２１の駆動シャフト２１ｂを回転させる。これにより、転舵出力軸１３は、操舵入力軸１２の回転角θaに対して駆動シャフト２１ｂの目標回転角θbh（すなわち回転角θb）分だけ加算または減算された、言い換えれば、操舵入力軸１２の回転角θaに対して伝達比Gとなる目標回転角θchに回転される。したがって、転舵出力軸１３に一体的に組み付けられたピニオンギア３１も目標回転角θchに回転し、このピニオンギア３１の回転に応じてラックバー３２が軸線方向に変位することにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は目標回転角θchに対応する目標転舵角に転舵される。
【００３６】
このように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標回転角θch（すなわち回転角θc）に対応する転舵角に転舵されることによって、運転者は車速Vに応じて良好な操舵操作性（操舵フィーリング）を得ることができる。具体的には、検出車速Vが増大すると伝達比Gが小さく決定されることから、操舵入力軸１２の回転方向に対して転舵出力軸１３は相対的に逆方向に回転される。すなわち、この場合には、回転角θaから回転角θbを減じることによって転舵出力軸１３を目標回転角θchに回転させる。このため、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作量に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が小さく、言い換えれば、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が緩やかに転舵されるようになる。これにより、運転者は容易に操舵ハンドル１１を操作することができるとともに、高速走行時における車両の挙動を安定させることができる。
【００３７】
一方、検出車速Vが減少すると伝達比Gが大きく設定されることから、操舵入力軸１２の回転方向にて転舵出力軸１３は相対的に多く回転される。すなわち、この場合には、回転角θaに回転角θbを加えることによって転舵出力軸１３を目標回転角θchに回転させる。このため、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作量に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が大きく、言い換えれば、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が速やかに転舵される。これにより、例えば、車庫入れなどにおいては、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作量を少なくすることができて、運転者の操作負担を軽減することができる。
【００３８】
次に、トルクアシスト制御を説明する。ＥＰＳＥＣＵ５２は、運転者によって操舵ハンドル１１の回動操作量とトルク（すなわち操舵トルク）の大きさに応じて、回動操作に必要な操舵トルクを軽減すべくＥＰＳモータ３３を駆動させて、ラックバー３２にアシスト力を伝達する。すなわち、ＥＰＳＥＣＵ５２は、操舵角センサ４２から回転角θaを入力するとともにトルクセンサ４５からトルクTmを入力し、これら入力した回転角θaおよびトルクTmの大きさに応じてＥＰＳモータ３３を駆動させるための制御量を設定する。そして、ＥＰＳＥＣＵ５２は、設定した制御量に基づいて、オーバーシュートさせることなく駆動回路５５を制御して、ＥＰＳモータ３３を駆動させる。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に伴う操舵トルクが軽減され、運転者の肉体的な負担を軽減することができる。
【００３９】
このように、可変ギア比アクチュエータ２０を採用した操舵装置においては、操舵ハンドル１１に接続される操舵入力軸１２と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に接続される転舵出力軸１３とが可変ギア比アクチュエータ２０によって相対回転可能に連結される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ＶＧＲＳモータ２１を駆動させ、転舵出力軸１３を操舵入力軸１２に対して相対的に回転させて、転舵出力軸１３を回転角θcまで回転させることができる。
【００４０】
ところで、操舵入力軸１２と転舵出力軸１３との相対回転を可能にして連結する可変ギア比アクチュエータ２０には、車両の走行に伴って大きな外力が入力される場合がある。すなわち、車両が走行しているときに、例えば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が道路（路面上）に設置された縁石と接触した場合には、接触に伴う大きな外力（以下、この外力を衝撃トルクという）が左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に入力される。また、車両が走行しているときには、例えば、路面の凹凸や路面の摩擦係数の大きさなど路面状態に起因する外力（以下、この外力を路面反力トルクという）が左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に入力される。
【００４１】
そして、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に対して入力される大きな衝撃トルクや路面反力トルクは、転舵出力軸１３を介して可変ギア比アクチュエータ２０に入力される。ここで、可変ギア比アクチュエータ２０に大きな衝撃トルクが入力される状況において、ＶＧＲＳモータ２１の駆動を継続した場合には、減速機２３に対して大きな衝撃トルクとモータ駆動力とが入力するため、減速機２３に大きなダメージを与える可能性がある。また、可変ギア比アクチュエータ２０に路面反力が入力される状況において、例えば、運転者が操舵ハンドル１１を素早く回動操作した場合には、この回動操作に追従するためにＶＧＲＳモータ２１が駆動するものの追従できず、路面反力によってＶＧＲＳモータ２１が逆転する可能性がある。
【００４２】
このため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、減速機２３に大きな外力が作用する状況やＶＧＲＳモータ２１が逆転する状況において、ＶＧＲＳモータ２１の駆動を機械的に停止させて可変ギア比アクチュエータ２０を保護するためにロック機構２２を作動させる。具体的には、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、図４に示すロック機構作動制御プログラムを繰り返し実行して、ロック機構２２を適切に作動させる。以下、このロック機構作動制御プログラムについて詳細に説明する。
【００４３】
このロック機構作動制御プログラムは、図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１がステップＳ１０にてその実行を開始する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１１にて、センサによって検出された各検出値を入力する。ここで、本実施形態においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、操舵角センサ４２によって検出された操舵入力軸１２の回転角θa、回転角センサ４３によって検出された駆動シャフト２１ｂの回転角θbおよび転舵角センサ４３によって検出された転舵出力軸１３の回転角θcを入力する。このように、各センサから検出値を入力すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１２に進む。
【００４４】
ステップＳ１２においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、後述するように、ロック機構２２をロック状態へ移行させるまでのロック状態移行判定時間を計測するタイマJ1をクリアする。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１３に進む。
【００４５】
ステップＳ１３においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前回までのロック機構作動制御プログラムの実行によって、ロック機構２２がアンロック状態になっているか否かを判定する。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ソレノイド２２ｄの作動状態に基づき、ロック機構２２が既にアンロック状態となっていれば「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１４以降の各ステップの処理すなわちロック制御処理を実行する。
【００４６】
一方、後述するステップＳ２７にて、例えば、ロック機構２２をアンロック制御したにもかかわらず何らかの理由で未だロック機構２２がロック状態を維持している場合には、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２１以降の各ステップの処理すなわちアンロック制御処理を実行する。
【００４７】
ステップＳ１４においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５によるトルクTmを検出状態が良好であるか、言い換えれば、トルクセンサ４５によって検出されたトルクTmは有効な値であるか否かを判定する。すなわち、トルクセンサ４５から供給された検出トルクTmを表す信号が所定範囲内で推移している場合には、トルクセンサ４５の検出状態が良好であり、検出トルクTmは有効な値である。このため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５の検出状態が良好であれば、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１５に進む。ステップＳ１５においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５によって検出された有効なトルクTmを入力し、ステップＳ１６に進む。
【００４８】
一方、トルクセンサ４５から供給された検出トルクTmを表す信号が、例えば、ノイズなどの影響を受けて所定範囲外で推移している場合には、トルクセンサ４５の検出状態が不良であり、検出トルクTmは有効な値ではない。このため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５の検出状態が不良であれば、ステップＳ１４にて「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５の検出状態が良好となるまでステップＳ１４にて「Ｎｏ」と判定し続け、ステップＳ１１〜ステップＳ１３の各ステップの処理を繰り返し実行する。
【００４９】
ステップＳ１６においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、検出されたトルクTmの絶対値が、ロック機構２２をロック状態に移行させることを判定するための基準トルク値Tth1（以下、この基準トルク値をロック基準トルク値Tth1という）よりも大きいか否かを判定する。以下、この判定処理を詳細に説明する。
【００５０】
上述したように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を介して大きな外力が入力された場合には、可変ギア比アクチュエータ２０を外力から保護する必要がある。特に、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が縁石などに接触したときに入力される衝撃トルクは、伝達比可変アクチュエータ２０（特に減速機２３）の良好な作動を確保するために設定された機械的強度の許容トルク値以上となる場合がある。したがって、衝撃トルクが入力した場合には、減速機２３が受けるダメージがより大きくなる。
【００５１】
このため、機械的強度の許容トルク値よりも小さなロック基準トルク値Tth1を設定することによって、大きな外力が入力されたときには、早急にＶＧＲＳモータ２１の回転をロック状態にして転舵出力軸１３と操舵入力軸１２との相対的な回転を禁止し、入力された外力が操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に伝達されるようにする必要がある。なお、このように、大きな外力を操舵ハンドル１１に伝達することにより、運転者は、操舵ハンドル１１を介して、例えば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が縁石などに接触したことを知覚することができる。
【００５２】
しかしながら、ロック機構２２は、上述したように、ロックホルダ２２ａの外周に形成された溝部２２ａ１に対してロックレバー２２ｂの係合部２２ｂ１が係合することによってＶＧＲＳモータ２１がロック状態となる。このため、完全にＶＧＲＳモータ２１をロック状態に移行させるためには、ロックレバー２２ｂの係合部２２ｂ１がロックホルダ２２ａの外周上に沿って移動して溝部２２ａ１に係合するまでの時間（以下、空走時間という）が必要となる。この空走時間が存在することにより、ロック基準トルク値Tth1の設定によっては、衝撃トルクの最大値（ピーク）が許容トルク値を超える前にＶＧＲＳモータ２１をロックできない場合が生じる。このことを、図５を用いて具体的に説明する。
【００５３】
図５は、転舵出力軸１３（減速機２３）に入力される衝撃トルクの時間変化（衝撃トルク波形）を実線により概略的に示している。そして、図５に示すように、衝撃トルクは、時間経過とともに大きな値まで変化して、機械的強度の許容トルク値を超える場合がある。この場合、図５にて一点鎖線で示すように、許容トルク値よりも小さく設定されたロック基準トルク値S1を採用してロック機構２２のロック状態への移行を判定すると、衝撃トルクが許容トルク値を超えた後にロック状態に移行するようになる。
【００５４】
すなわち、図５に示すように、衝撃トルクが入力してロック基準トルク値S1を超えた時点aにおいてＶＧＲＳＥＣＵ５１がソレノイド２２ｄへの通電を遮断すると、ロックレバー２２ｂの係合部２２ｂ１は、a−Aで示される空走時間を経過した後、ロックホルダ２２ａの溝部２２ａ１と係合し、ＶＧＲＳモータ２１はロック状態となる。このように、許容トルク値に近いロック基準トルク値S1を設定すると、ＶＧＲＳモータ２１のロック状態への移行が遅れる。その結果、ロック状態への移行が完了する前に、許容トルク値を超える衝撃トルクが減速機２３に入力する場合がある。
【００５５】
これに対して、図５にて二点鎖線で示すように、ロック基準トルク値S1よりも小さく設定されたロック基準トルク値S2を採用してロック機構２２のロック状態への移行を判定すると、衝撃トルクが許容トルク値を超える前にロック状態に移行させることができる。すなわち、図５に示すように、衝撃トルクが入力してロック基準トルク値S2を超えた時点bにおいてＶＧＲＳＥＣＵ５１がソレノイド２２ｄへの通電を遮断すると、ロックレバー２２ｂの係合部２２ｂ１は、b−Bで示される空走時間を経過した後、ロックホルダ２２ａの溝部２２ａ１と係合する。したがって、許容トルク値に対してより小さいロック基準トルク値S2を設定すれば、ＶＧＲＳモータ２１のロック状態への移行が早期に完了し、許容トルク値を超える衝撃トルクが減速機２３に入力されることを防止できる。
【００５６】
しかし、このように、許容トルク値に対してより小さいロック基準トルク値S2を採用すると、入力される路面反力に抗して通常の操舵速度で運転者が操舵ハンドル１１を回動操作する状態（以下、この回動操作状態を通常操舵状態という）であっても、ＶＧＲＳモータ２１がロック状態に移行する場合がある。具体的に説明すると、通常操舵状態における転舵出力軸１３（減速機２３）に入力する通常トルクの時間変化（通常トルク波形）は、図５にて破線により概略的に示すように変化する。そして、この通常トルクの変化に対して小さいロック基準トルク値S2を採用した場合には、通常操舵状態であっても通常トルクがロック基準トルク値S2を超えるときがあり、意図しないロック状態への移行が生じる。なお、このように、ＶＧＲＳモータ２１がロック状態へ移行した場合には伝達比Gが適切に変更されないため、運転者は操舵ハンドル１１の回動操作に対する車両の旋回状態に違和感を覚える。
【００５７】
このため、ロック基準トルク値Tth1を設定するにあたっては、大きな外力が入力する状況ではロック機構２２を早期に作動させてＶＧＲＳモータ２１をロック状態に移行させ、通常操舵状態ではロック状態への移行を防止するように設定する必要がある。このため、本実施形態においては、ロック基準トルク値Tth1を、図６に概略的に示すように、操舵入力軸１２の回転角速度すなわち操舵ハンドル１１の操舵角速度、転舵出力軸１３の回転角速度すなわち左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度およびＶＧＲＳモータ２１のシャフト２１ｂの回転角速度（以下、この回転角速度をモータ角速度という）の各角速度のうちの少なくとも一つの角速度の大きさに応じて変更する。以下、本実施形態におけるロック基準トルク値Tth1について具体的に説明する。なお、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度間における互いの関係はほぼ比例関係にあるため、これら角速度のいずれを用いた場合であってもロック基準トルク値Tth1を同様に設定することができる。
【００５８】
まず、操舵角速度の変化に対するロック基準トルク値Tth1の変化特性から説明する。運転者が操舵ハンドル１１を大きな操舵角速度で回動操作した場合には、操舵入力軸１２が大きな回転角速度で回転し、この回転が可変ギア比アクチュエータ２０のＶＧＲＳモータ２１に伝達される。このように、操舵ハンドル１１の回動操作に伴う回転が伝達されると、上述したように、ＶＧＲＳモータ２１はこの伝達された回転に追従して目標回転角θbhまで駆動シャフト２１ｂを回転駆動させる。
【００５９】
この場合、操舵角速度に追従するときには、ＶＧＲＳモータ２１の駆動によって、減速機２３に大きなモータ駆動力が入力される。また、操舵角速度が大きくなるのに伴ってＶＧＲＳモータ２１の負荷が大きくなり、路面反力が入力された場合にＶＧＲＳモータ２１が逆転する場合もある。
【００６０】
したがって、大きなモータ駆動力から減速機２３を保護するとともに路面反力による逆転からＶＧＲＳモータ２１を保護するために、ロック基準トルク値Tth1は、図６に示すように、操舵角速度が大きな領域において小さく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S2程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ＶＧＲＳモータ２１が操舵ハンドル１１の回動操作に追従するために大きなモータ駆動力を発生している状態においては、ロック機構２２を早期にロック状態に移行させることができる。一方、操舵角速度が大きな領域外であるときには、ロック基準トルク値Tth1は大きく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S1程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通常操舵状態における意図しないロック状態への移行を防止することができる。
【００６１】
次に、転舵角速度およびモータ角速度の変化に対するロック基準トルク値Tth1の変化特性を説明する。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が縁石などに接触して大きな衝撃トルクが入力された場合には、転舵出力軸１３が大きな回転角速度すなわち転舵角速度で回転し、この入力された衝撃トルクに基づく回転（回転トルク）が可変ギア比アクチュエータ２０の減速機２３に伝達される。一方、ＶＧＲＳモータ２１は、上述したように、操舵ハンドル１１の回動操作に応じて、駆動シャフト２１ｂを介してモータ駆動力を減速機２３に伝達する。
【００６２】
このため、減速機２３においては、衝撃トルクに基づく転舵出力軸１３の回転角速度すなわち転舵角速度とＶＧＲＳモータ２１のモータ角速度とが大きくなるのに伴って、減速機２３に対するダメージが大きくなる。なお、大きな衝撃トルクが入力された場合において、ＶＧＲＳモータ２１が駆動しているときには、入力された衝撃トルクに基づく回転が操舵入力軸１２にも伝達される場合がある。この場合、操舵入力軸１２の操舵角速度も大きくなる。
【００６３】
したがって、減速機２３を保護するために、図６に示すように、ロック基準トルク値Tth1は、転舵角速度およびモータ角速度が大きな領域において小さく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S2程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ロック機構２２を早期にロック状態に移行させることができる。一方、転舵角速度およびモータ角速度が大きな領域外であるときには、ロック基準トルク値Tth1は大きく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S1程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通常操舵状態における意図しないロック状態への移行を防止することができる。
【００６４】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されるロック基準トルク値Tth1を用いて、前記ステップＳ１５にて入力したトルクTmの絶対値がロック基準トルク値Tth1よりも大きいか否かを判定する。具体的に説明すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、まず、前記ステップＳ１１にて入力した検出回転角θa、検出回転角θbおよび検出回転角θcを時間微分して、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度を計算する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、計算した操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定する。
【００６５】
このように決定したロック基準トルク値Tth1に対して入力したトルクTmが大きければ、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１７に進む。一方、入力したトルクTmの絶対値がロック基準トルク値Tth1以下であれば、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１６にて「Ｙｅｓ」と判定されるまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１５の各ステップの処理を繰り返し実行する。
【００６６】
ステップＳ１７においては、プログラムの実行周期ごとにタイマJ1を「１」ずつインクリメントする。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１６にて入力トルクTmがロック基準トルク値Tth1よりも大きいと判定すると、タイマJ1をインクリメントする。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、入力トルクTmがロック基準トルク値Tth1よりも大きい状態が継続している時間を把握することができる。このように、タイマJ1を「１」だけインクリメントすると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ１８に進む。
【００６７】
ステップＳ１８にて、タイマJ1の値が所定の短時間に設定された所定時間t1よりも大きいか否かを判定する。このように、タイマJ1の値、言い換えれば、入力トルクTmがロック基準トルク値Tth1よりも大きい状態の継続時間と所定時間t1とを比較判定することによって、ロック状態とアンロック状態との間の移行頻度を大幅に低減することができる。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、タイマJ1の値が所定時間t1よりも大きければ、入力トルクTmがロック基準トルク値Tth1よりも大きい状態が継続しているため、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１９に進む。一方、タイマJ1の値が所定時間t1以下であれば、入力トルクTmがロック基準トルク値Tth1よりも大きい状態が継続していないため、「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップ１２に戻り、同ステップＳ１２〜ステップＳ１７の各ステップの処理を実行する。
【００６８】
ステップＳ１９においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、可変ギア比アクチュエータ２０のロック機構２２がロック状態となるように駆動回路５４を制御して、ソレノイド２２ｄへの通電を遮断する。これにより、ロックレバー２２ｂはバネの付勢力によってロックピン２２ｃの軸線周りに回転し、係合部２２ｂ１とロックホルダ２２ａの溝部２２ａ１とが係合してロック状態に移行する。
【００６９】
前記ステップＳ１９のロック制御後、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２０にて、ロック機構２２のロック状態を所定時間tkだけ維持する。このように、ロック状態を所定時間tkだけ維持制御することにより、ロック状態からアンロック状態への不用意な移行を防止することができる。
【００７０】
ステップＳ２１においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ロック機構２２をアンロック状態へ移行させるまでのアンロック状態移行判定時間を計測するタイマJ2をクリアする。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ２２に進む。
【００７１】
ステップＳ２２においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１４と同様に、トルクセンサ４５によるトルクTmを検出状態が良好であるか、言い換えれば、トルクセンサ４５によって検出されたトルクTmは有効な値であるか否かを判定する。すなわち、トルクセンサ４５から供給された検出トルクTmを表す信号が所定範囲内で推移している場合には、トルクセンサ４５の検出状態が良好であるため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２３に進む。ステップＳ２３においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５によって検出された有効なトルクTmを入力してステップＳ２４に進む。
【００７２】
一方、トルクセンサ４５から供給された検出トルクTmを表す信号が、例えば、ノイズなどの影響を受けて所定範囲外で推移している場合には、トルクセンサ４５の検出状態が不良であるため、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５の検出状態が良好となるまで、ステップＳ２１のクリア処理を繰り返し実行する。
【００７３】
ステップＳ２４においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、検出されたトルクTmの絶対値が、ロック機構２２をアンロック状態に移行させることを判定するための基準トルク値Tth2（以下、この基準トルク値をアンロック基準トルク値Tth２という）よりも小さいか否かを判定する。
【００７４】
このアンロック基準トルク値Tth2は、図６にて破線で示すように、上述したロック基準トルク値Tth1よりも所定量だけ小さく設定されるものである。そして、アンロック基準トルク値Tth2も、ロック基準トルク値Tth1と同様に、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つの角速度の大きさに応じて変更される。すなわち、アンロック基準トルク値Tth2は、ロック基準トルク値Tth1の変化特性に合わせて、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度が大きな領域において小さく設定され、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度が大きな領域外において大きく設定される。
【００７５】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されたアンロック基準トルク値Tth2を用いて、前記ステップＳ２３にて入力したトルクTmの絶対値がアンロック基準トルク値Tth2よりも小さいか否かを判定する。具体的に説明すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、まず、前記ステップＳ１１にて入力した検出回転角θa、検出回転角θbおよび検出回転角θcを時間微分して、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度を計算する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、計算した操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つを用いてアンロック基準トルク値Tth2を決定する。
【００７６】
このように決定したアンロック基準トルク値Tth2に対して入力したトルクTmが小さければ、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２５に進む。一方、入力したトルクTmの絶対値がアンロック基準トルク値Tth2以上であれば、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２４にて「Ｙｅｓ」と判定されるまで、ステップＳ２１〜ステップＳ２３の各ステップの処理を繰り返し実行する。
【００７７】
ステップＳ２５においては、プログラムの実行周期ごとにタイマJ2を「１」ずつインクリメントする。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ２４にて入力トルクTmがアンロック基準トルク値Tth2よりも小さいと判定すると、タイマJ2をインクリメントする。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、入力トルクTmがアンロック基準トルク値Tth2よりも小さい状態が継続している時間を把握することができる。このように、タイマJ2を「１」だけインクリメントすると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１はステップＳ２６に進む。
【００７８】
ステップＳ２６にて、タイマJ2の値が所定の短時間に設定された所定時間t2よりも大きいか否かを判定する。このように、タイマJ2の値、言い換えれば、入力トルクTmがアンロック基準トルク値Tth2よりも大きい状態の継続時間と所定時間t2とを比較判定することによって、ロック状態とアンロック状態との間の移行頻度を大幅に低減することができる。すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、タイマJ2の値が所定時間t2よりも大きければ、入力トルクTmがアンロック基準トルク値Tth2よりも小さい状態が継続しているため、「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ２７に進む。一方、タイマJ2の値が所定時間t2以下であれば、入力トルクTmがアンロック基準トルク値Tth2よりも小さい状態が継続していないため、「Ｎｏ」と判定する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップ２２に戻り、同ステップＳ２２〜ステップＳ２５の各ステップの処理を実行する。
【００７９】
ステップＳ２７においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、可変ギア比アクチュエータ２０のロック機構２２がアンロック状態となるように駆動回路５４を制御して、ソレノイド２２ｄへの通電を開始する。これにより、ソレノイド２２ｄがバネの付勢力に抗してロックレバー２２ｂをロックピン２２ｃの軸線周りに回転させ、係合部２２ｂ１とロックホルダ２２ａの溝部２２ａ１とが係合を解除してアンロック状態に移行する。
【００８０】
このように、前記ステップＳ２７にてロック機構２２をアンロック制御すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２８にて、本プログラムの実行を一旦終了する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、所定の短時間の経過後、ふたたび、ステップＳ１０にてロック機構作動制御プログラムの実行を開始する。
【００８１】
以上の説明からも理解できるように、この実施形態によれば、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、トルクセンサ４５によって検出された外力としてのトルクTm、より詳しくは、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に対して路面側から入力され可変ギア比アクチュエータ２０の減速機２２に伝達される外力に起因したトルクTmとロック基準トルク値Tth1とを比較して、ロック機構２２をアンロック状態からロック状態に切替制御することができる。このとき、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、検出された操舵関連量としての操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つが増大するのに伴ってロック基準トルク値Tth1を小さな値に変更することができる。
【００８２】
すなわち、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に対して路面から入力される外力（衝撃トルクや路面反力トルク）に起因する入力トルクTmがロック基準トルク値Tth1以下であれば、ロック機構２２をアンロック状態とすることができる。これにより、通常操舵状態においては、可変ギア比アクチュエータ２０の作動が許容されることによって伝達比Gが適切に変更され、運転者は良好な操舵操作性を得ることができる。
【００８３】
具体的に、車両が高速で走行しているときには、可変ギア比アクチュエータ２０の伝達比Gが小さな伝達比に変更され、これにより、操舵ハンドル１１の回動操作に対する車両の挙動を安定化させることができて良好な操舵操作性を得ることができる。また、車両が低速で走行しているときには、可変ギア比アクチュエータ２０の伝達比Gが大きな伝達比に変更され、これにより、操舵ハンドル１１の回動操作量を小さくして車両を大きく旋回させることができて良好な操舵操作性を得ることができる。
【００８４】
さらに、通常操舵状態においては可変ギア比アクチュエータ２０を作動させることができる。このため、例えば、運転者が障害物との衝突を回避するための緊急回避操舵を行った場合であっても、可変ギア比アクチュエータ２０を作動させて適切に左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させることができ、運転者による緊急回避操舵を良好に補助することができる。
【００８５】
一方、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、例えば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が道路（路面上）に設置された縁石に接触して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に対して大きな外力が入力し、この入力された外力に起因する衝撃トルクがロック基準トルク値Tth1よりも大きければ、ロック機構２２をロック状態とすることができる。ここで、大きな衝撃トルクが入力されることによって操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度はいずれも大きな速度に変化するため、ロック基準トルク値Tth1を小さな値に変更することができる。したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に大きな外力が入力した場合には、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ロック機構２２を早期にロック状態に切替制御することができるため、転舵出力軸１３と操舵入力軸１２との間の相対的な回転を禁止できる。これにより、可変ギア比アクチュエータ２０を良好に保護することができる。
【００８６】
また、操舵関連量として、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つを採用することによって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に対して大きな外力が入力したことを正確にかつ容易に検出することができる。したがって、これらの角速度に基づいてロック基準トルク値Tth1を変更することによって、より確実に可変ギア比アクチュエータ２０を保護することができる。
【００８７】
このように、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度が大きな角速度となったときにロック基準トルク値Tth1を小さな値に変更する、言い換えれば、通常操舵状態で操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度がある程度小さいときにロック基準トルク値Tth1が大きな値に変更（維持）されることによって、通常操舵状態における不必要なロック状態への切替制御が防止される。したがって、ロック機構２２に対するロック状態とアンロック状態との切替制御に伴って、運転者が知覚する違和感をなくすことができる。
【００８８】
また、可変ギア比アクチュエータ２０を良好に保護できるため、例えば、減速機２３を構成する所定のギア構造における歯飛びの発生を防止できる。また、可変ギア比アクチュエータ２０を良好に保護できるため、ＶＧＲＳモータ２１を小型化することもできる。
【００８９】
また、ロック状態への移行を早期に完了できるため、ロックホルダ２２ａにロックレバー２２ｂが係合するときの衝撃を小さくすることができる。これにより、ロック機構２２の構成部品の寿命を長くすることができるとともに、構成部品を小型化できる。また、ロックホルダ２２ａとロックレバー２２ｂとの衝撃を小さくできることにより、係合時におけるこれら部材間の打音を小さくすることができる。また、ロックホルダ２２ａとロックレバー２２ｂとの衝撃を小さくできることにより、特に、ロックレバー２２ｂの係合による変形を極めて小さくすることができるため、ロックレバー２２ｂの周辺に配置された他の部材との干渉が発生することがない。
【００９０】
また、ロック状態への移行を早期に完了できることにより、ＶＧＲＳモータ２１の逆転を防止でき、これにより、車両の旋回状態に関して運転者が知覚する違和感を覚えにくくすることができる。さらに、ロック状態への移行を早期に完了できることにより、ＶＧＲＳモータ２１を無駄に作動させることがなくなり、その結果、省エネルギー効果も期待できる。
【００９１】
上記実施形態においては、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つに基づいて決定するように実施した。これに対して、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を、操舵入力軸１２の回転角θa（操舵ハンドル１１の操舵角）、転舵出力軸１３の回転角θc（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角）およびＶＧＲＳモータ２１の駆動シャフト２１ｂの回転角θb（以下、モータ角という）のうちの少なくとも一つに基づいて決定するように実施することも可能である。以下、この第１変形例を説明するが、上記実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９２】
この第１変形例においても、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、上記実施形態と同様に、ロック機構作動制御プログラムを実行する。ただし、この第１変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１６にて、図７に示す変化特性に基づいて決定したロック基準トルク値Tth1と入力トルクTmの絶対値とを比較する。
【００９３】
この第１変形例におけるロック基準トルク値Tth1は、操舵角、転舵角およびモータ角の各角度のうちの少なくとも一つの角度の大きさに応じて変更される。以下、第１変形例におけるロック基準トルク値Tth1について具体的に説明する。なお、操舵角、転舵角およびモータ角間における互いの関係はほぼ比例関係にあるため、これら角度のいずれを用いた場合であってもロック基準トルク値Tth1を同様に設定することができる。
【００９４】
運転者が操舵ハンドル１１を大きな操舵角まで回動操作した場合には、この回動操作に応じて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が大きな転舵角まで転舵される。すなわち、操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵入力軸１２の回転角θa、駆動シャフト２１ｂの回転角θbおよび転舵出力軸１３の回転角θcが大きくなり、その結果、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が大きな転舵角まで転舵される。
【００９５】
この場合、運転者がさらに操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵範囲を機械的に決定する転舵位置（以下、この転舵位置をメカエンド位置という）まで左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵する。そして、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、メカエンド位置にて強制的に転舵操舵が停止されるため、可変ギア比アクチュエータ２０に対して大きな衝撃トルクが入力される可能性がある。また、駆動シャフト２１ｂが大きな回転角θbまで回転されるため、ＶＧＲＳモータ２１の負荷が大きくなり、路面反力が入力された場合にＶＧＲＳモータ２１が逆転する可能性もある。
【００９６】
したがって、この大きな衝撃トルクの入力およびＶＧＲＳモータ２１の逆転から可変ギア比アクチュエータ２０を保護するために、図７に示すように、ロック基準トルク値Tth1は、操舵角、転舵角およびモータ角が大きな領域において小さく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S2程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がメカエンド位置に近接した転舵状態においては、ロック機構２２を早期にロック状態に移行させることができる。一方、操舵角、転舵角およびモータ角が大きな領域外であるときには、ロック基準トルク値Tth1は大きく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S1程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通常操舵状態における意図しないロック状態への移行を防止することができる。
【００９７】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されるロック基準トルク値Tth1を用いて、上記実施形態と同様に、前記ステップＳ１５にて入力したトルクTmの絶対値がロック基準トルク値Tth1よりも大きいか否かを判定する。ただし、この第１変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１１にて入力した検出回転角θa、検出回転角θbおよび検出回転角θcのうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定する。
【００９８】
また、この第１変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２４にて、図７に示す変化特性に基づいて決定したアンロック基準トルク値Tth2と入力トルクTmの絶対値とを比較する。この第１変形例におけるアンロック基準トルク値Tth2も、図７にて破線で示すように、上述したロック基準トルク値Tth1よりも所定量だけ小さく設定されるものである。したがって、アンロック基準トルク値Tth2も、操舵角、転舵角およびモータ角のうちの少なくとも一つの角度の大きさに応じて変更される。すなわち、アンロック基準トルク値Tth2は、操舵角、転舵角およびモータ角が大きな領域において小さく設定され、操舵角、転舵角およびモータ角が大きな領域外において大きく設定される。
【００９９】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されたアンロック基準トルク値Tth2を用いて、上記実施形態と同様に、前記ステップＳ２３にて入力したトルクTmの絶対値がアンロック基準トルク値Tth2よりも小さいか否かを判定する。ただし、この第１変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１１にて入力した検出回転角θa、検出回転角θbおよび検出回転角θcのうちの少なくとも一つを用いてアンロック基準トルク値Tth2を決定する。
【０１００】
以上の説明からも理解できるように、この第１変形例においては、検出回転角θa、検出回転角θbおよび検出回転角θcのうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定することができる。そして、検出回転角θa、検出回転角θbおよび検出回転角θcの値が大きい領域にあるときは、ロック基準トルク値Tth1を小さく決定することができる。したがって、この第１変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【０１０１】
上記実施形態においては、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つに基づいて決定するように実施した。これに対して、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を、ＶＧＲＳモータ２１に流れる電流値（以下、モータ電流値という）および電圧値（以下、モータ電圧値という）の少なくとも一方に基づいて決定するように実施することも可能である。以下、この第２変形例を説明するが、上記実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０２】
この第２変形例においては、図１にて破線で示すように、ＶＧＲＳモータ２１に流れるモータ電流値およびモータ電圧値を検出する操舵関連量検出手段としての電流，電圧検出センサ４６が設けられている。電流，電圧検出センサ４６は、ＶＧＲＳモータ２１に流れるモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmを検出し、ＶＧＲＳＥＣＵ５１に出力する。
【０１０３】
そして、この第２変形例においても、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、上記実施形態と同様に、ロック機構作動制御プログラムを実行する。ただし、この第２変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１１にて、電流，電圧検出センサ４６からモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmを入力する。
【０１０４】
また、この第２変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１６にて、図８に示す変化特性に基づいて決定したロック基準トルク値Tth1と入力トルクTmの絶対値とを比較する。この第２変形例におけるロック基準トルク値Tth1は、モータ電流値およびモータ電圧値のうちの少なくとも一つの検出値の大きさに応じて変更される。以下、第２変形例におけるロック基準トルク値Tth1について具体的に説明する。ここで、モータ電流値およびモータ電圧値は、操舵角、転舵角およびモータ角の大きさとほぼ比例関係にある。このため、この第２変形例におけるロック基準トルク値Tth1の変化特性は、上記実施形態および第１変形例と同様の変化特性を有するように設定することができる。
【０１０５】
運転者が操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、この回動操作に応じて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵される。すなわち、操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵入力軸１２の回転角θa、駆動シャフト２１ｂの回転角θbおよび転舵出力軸１３の回転角θcが大きくなり、その結果、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵される。このため、ＶＧＲＳモータ２１に流れるモータ電流値およびモータ電圧値は、駆動シャフト２１ｂの回転角θb（モータ角度）にほぼ比例して変化する。
【０１０６】
この場合、運転者がさらに操舵ハンドル１１を回動操作すると、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵操舵がメカエンド位置にて強制的に停止されるため、可変ギア比アクチュエータ２０に対して大きな衝撃トルクが入力される可能性がある。また、駆動シャフト２１ｂが大きな回転角θbまで回転されるため、ＶＧＲＳモータ２１の負荷が大きくなり、小さな路面反力が入力された場合であっても、ＶＧＲＳモータ２１が逆転する可能性もある。そして、このように、大きな衝撃トルクの入力やＶＧＲＳモータ２１の負荷が大きくなる状況においては、モータ電流値およびモータ電圧値が増大する。
【０１０７】
したがって、この大きな衝撃トルクの入力およびＶＧＲＳモータ２１の逆転から可変ギア比アクチュエータ２０を保護するために、図８に示すように、ロック基準トルク値Tth1は、モータ電流値およびモータ電圧値が大きな領域において小さく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S2程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がメカエンド位置に近接した転舵状態においては、ロック機構２２を早期にロック状態に移行させることができる。一方、モータ電流値およびモータ電圧値が大きな領域外であるときには、ロック基準トルク値Tth1は大きく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S1程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通常操舵状態における意図しないロック状態への移行を防止することができる。
【０１０８】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されるロック基準トルク値Tth1を用いて、上記実施形態と同様に、前記ステップＳ１５にて入力したトルクTmの絶対値がロック基準トルク値Tth1よりも大きいか否かを判定する。ただし、この第２変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１１にて入力したモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmのうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定する。
【０１０９】
また、この第２変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２４にて、図８に示す変化特性に基づいて決定したアンロック基準トルク値Tth2と入力トルクTmの絶対値とを比較する。この第２変形例におけるアンロック基準トルク値Tth2も、図８にて破線で示すように、上述したロック基準トルク値Tth1よりも所定量だけ小さく設定されるものである。したがって、アンロック基準トルク値Tth2も、モータ電流値およびモータ電圧値のうちの少なくとも一つの大きさに応じて変更される。すなわち、アンロック基準トルク値Tth2は、モータ電流値およびモータ電圧値が大きな領域において小さく設定され、モータ電流値およびモータ電圧値が大きな領域外において大きく設定される。
【０１１０】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されたアンロック基準トルク値Tth2を用いて、上記実施形態と同様に、前記ステップＳ２３にて入力したトルクTmの絶対値がアンロック基準トルク値Tth2よりも小さいか否かを判定する。ただし、この第２変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１１にて入力したモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmのうちの少なくとも一つを用いてアンロック基準トルク値Tth2を決定する。
【０１１１】
以上の説明からも理解できるように、この第２変形例においては、モータ電流値およびモータ電圧値のうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定することができる。そして、モータ電流値およびモータ電圧値が大きい領域にあるときは、ロック基準トルク値Tth1を小さく決定することができる。したがって、この第２変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【０１１２】
上記実施形態においては、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度のうちの少なくとも一つに基づいて決定するように実施した。これに対して、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を、トルクセンサ４５によって検出されたトルクTmの変化率、ＶＧＲＳモータ２１に流れるモータ電流値Imの変化率およびモータ電圧値Vmの変化率の少なくとも一方に基づいて決定するように実施することも可能である。以下、この第３変形例を説明するが、上記実施形態と同一部分に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１１３】
この第３変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、上記実施形態と同様に、ロック機構作動制御プログラムを実行する。ただし、この第３変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１１にて、電流，電圧検出センサ４６からモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmを入力する。
【０１１４】
また、この第３変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ１６にて、図９に示す変化特性に基づいて決定したロック基準トルク値Tth1と入力トルクTmの絶対値とを比較する。この第３変形例におけるロック基準トルク値Tth1は、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率のうちの少なくとも一つの検出値の大きさに応じて変更される。以下、第３変形例におけるロック基準トルク値Tth1について具体的に説明する。ここで、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率間における互いの関係はほぼ比例関係にあるため、これら変化率のいずれを用いた場合であってもロック基準トルク値Tth1を同様に設定することができる。
【０１１５】
左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が縁石などに接触して大きな衝撃トルクが入力された場合には、転舵出力軸１３を介して大きな衝撃トルクが入力される。このため、衝撃トルクが入力されたときには、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きくなる。このため、減速機２３においては、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きくなるのに伴って減速機２３に対するダメージが大きくなる。
【０１１６】
また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作がメカエンド位置にて強制的に停止された場合にも、可変ギア比アクチュエータ２０に対して大きな衝撃トルクが入力される可能性がある。この衝撃トルクが入力されたときにも、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きくなる。
【０１１７】
したがって、このような大きな衝撃トルクの入力から可変ギア比アクチュエータ２０を保護するために、図９に示すように、ロック基準トルク値Tth1は、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きな領域において小さく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S2程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、大きな衝撃トルクが入力する状況においては、ロック機構２２を早期にロック状態に移行させることができる。一方、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きな領域外であるときには、ロック基準トルク値Tth1は大きく（例えば、図５におけるロック基準トルク値S1程度に）設定される。これにより、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、通常操舵状態における意図しないロック状態への移行を防止することができる。
【０１１８】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されるロック基準トルク値Tth1を用いて、上記実施形態と同様に、前記ステップＳ１５にて入力したトルクTmの絶対値がロック基準トルク値Tth1よりも大きいか否かを判定する。具体的に説明すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、まず、前記ステップＳ１１にて入力したモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmを用いて、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率を計算する。また、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ１５にて入力したトルクTmを用いて、入力トルクの変化率を計算する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、計算した入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率のうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定する。
【０１１９】
また、この第３変形例においては、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、ステップＳ２４にて、図９に示す変化特性に基づいて決定したアンロック基準トルク値Tth2と入力トルクTmの絶対値とを比較する。この第３変形例におけるアンロック基準トルク値Tth2も、図９にて破線で示すように、上述したロック基準トルク値Tth1よりも所定量だけ小さく設定されるものである。したがって、アンロック基準トルク値Tth2も、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率のうちの少なくとも一つの大きさに応じて変更される。すなわち、アンロック基準トルク値Tth2は、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きな領域において小さく設定され、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きな領域外において大きく設定される。
【０１２０】
そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、このように設定されたアンロック基準トルク値Tth2を用いて、上記実施形態と同様に、前記ステップＳ２３にて入力したトルクTmの絶対値がアンロック基準トルク値Tth2よりも小さいか否かを判定する。具体的に説明すると、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、まず、前記ステップＳ１１にて入力したモータ電流値Imおよびモータ電圧値Vmを用いて、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率を計算する。また、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、前記ステップＳ２３にて入力したトルクTmを用いて、入力トルクの変化率を計算する。そして、ＶＧＲＳＥＣＵ５１は、計算した入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率のうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth2を決定する。
【０１２１】
以上の説明からも理解できるように、この第３変形例においては、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率のうちの少なくとも一つを用いてロック基準トルク値Tth1を決定することができる。そして、入力トルクの変化率、モータ電流値の変化率およびモータ電圧値の変化率が大きい領域にあるときは、ロック基準トルク値Tth1を小さく決定することができる。したがって、この第３変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【０１２２】
また、本発明の実施にあたっては、上記実施形態および各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１２３】
例えば、上記実施形態および各変形例においては、転舵出力軸１３にトルクセンサ４５を設けて実施した。しかし、操舵入力軸１２にトルクセンサ４５を設けて実施することも可能である。この場合においても、トルクセンサ４５によって検出されたトルクTmを用いることによって、上記実施形態および各変形例と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
また、上記実施形態および各変形例においては、ロック基準トルク値Tth1およびアンロック基準トルク値Tth2を決定するにあたり、同一の物理量を用いて決定するように実施した。しかし、ロック基準トルク値Tth1を決定する物理量とアンロック基準トルク値Tth2を決定する物理量とを異ならせて実施することも可能である。このように、異なる物理量で決定したロック基準トルク値Tth1とアンロック基準トルク値Tth2とを用いることにより、例えば、車両の走行状態に応じてロック機構２２をロック状態とアンロック状態とに適切に切り替えることが可能となる。
【０１２５】
また、上記実施形態および各変形例においては、転舵出力軸１３に転舵角センサ４４を組み付けるように構成し、転舵出力軸１３の回転角θcを直接的に検出するように実施した。しかし、ラックバー３２の軸線方向変位が検出できる場合には、この軸線方向変位に対応させて転舵出力軸１３の回転角θcを計算するように実施することも可能である。この場合においても、上記実施形態および各変形例と同様の効果が期待できる。
【０１２６】
さらに、上記実施形態および各変形例においては、転舵ギアユニット３０にＥＰＳモータ３３を設けてラックバー３２にアシスト力を伝達するように構成して実施した。しかし、ＥＰＳモータ３３の配置については、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対してアシスト力を伝達可能であれば、例えば、アシスト力を転舵出力軸１３に伝達するように配置するなど、いかなる態様で配置してもよい。また、上記実施形態および各変形例においては、転舵ギアユニット３０にラックアンドピニオン式を採用して実施したが、例えば、ボールねじ機構を採用して実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。
【図２】ロック機構の構造を説明するための図である
【図３】車速と伝達比の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係り、図１のＶＧＲＳＥＣＵによって実行されるロック機構作動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】入力される衝撃トルクおよび通常トルクの時間変化に対して、ロック基準トルク値を変更したときにおけるロック機構のロック状態完了時期を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係り、操舵角速度、転舵角速度およびモータ角速度の変化に対するロック基準トルク値およびアンロック基準トルク値の変化特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態の第１変形例に係り、操舵角、転舵角およびモータ角の変化に対するロック基準トルク値およびアンロック基準トルク値の変化特性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態の第２変形例に係り、モータ電流値およびモータ電圧値の変化に対するロック基準トルク値およびアンロック基準トルク値の変化特性を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態の第３変形例に係り、トルク変化率、モータ電流値変化率およびモータ電圧値変化率に対するロック基準トルク値およびアンロック基準トルク値の変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２８】
ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…転舵出力軸、２０…可変ギア比アクチュエータ、２１…ＶＧＲＳモータ、２１ａ…モータハウジング、２１ｂ…駆動シャフト、２２…ロック機構、２２ａ…ロックホルダ、２２ｂ…ロックレバー、２２ｄ…ソレノイド、２３…減速機、３０…転舵ギアユニット、３１…ピニオンギア、３２…ラックバー、３３…ＥＰＳモータ、４１…車速センサ、４２…操舵角センサ、４３…回転角センサ、４４…転舵角センサ、４５…トルクセンサ、４６…電流，電圧検出センサ、５１…ＶＧＲＳＥＣＵ、５２…ＥＰＳＥＣＵ、５３，５４，５５…駆動回路
【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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