(57)【要約】【課題】操舵フィーリングが良好で、汎用性の高い車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】油圧式操舵補助機構８０を備える車両用操舵装置において、操舵部材２からピニオンシャフト１３側への回転の伝達比Ｒを変更する伝達比可変機構８と、伝達比変更用モータ１８と、伝達比可変機構８の動作による操舵部材２の操舵反力を補償するための反力補償用モータ２３とを備える。反力補償用モータ２３が、目標操舵トルクＴH * と検出された操舵トルクＴH との偏差ΔＴH をゼロに近づけるような操舵補助トルクを発生するように制御する。【選択図】図１
2008087672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連結された第１の操舵軸とピニオンシャフトに連結された第２操舵軸との間の回転の伝達比を変更するための伝達比可変機構と、
その伝達比可変機構の伝達比を変更する伝達比変更用モータと、
上記伝達比可変機構の動作による操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償用モータと、
油圧式操舵補助機構と、
上記伝達比変更用モータおよび反力補償用モータを制御する制御部とを備え、
その制御部は、反力補償用モータに操舵補助トルクを発生させるための機能を有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において、車両の走行速度である車速を検出する車速検出手段と、
操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
操舵部材の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段とを備え、
上記制御部は、車速検出手段により検出された車速および操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて目標操舵トルクを演算し、演算された目標操舵トルクと操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクとの偏差を解消するように、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１において、上記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
上記制御部は、操舵角検出手段により検出された操舵角の時間微分である操舵角速度に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御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において、操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
伝達比変更用モータのモータ回転角としてのＡＣＴ角を検出する回転角検出手段とを備え、
上記制御部は、操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて、伝達比変更用モータにおけるモータ回転角の制御目標値である目標ＡＣＴ角を演算し、その演算された目標ＡＣＴ角と回転角検出手段により検出されたＡＣＴ角との偏差に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項１において、車両の走行速度である車速を検出する車速検出手段と、
操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車両の自転速度であるヨーレートを検出するヨーレート検出手段とを備え、
上記制御部は、車速検出手段により検出された車速および操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて目標ヨーレートを演算し、演算された目標ヨーレートとヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの偏差に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項６】
請求項１において、転舵部材の転舵角を検出する転舵角検出手段を備え、
上記制御部は、転舵角検出手段により検出された転舵角の時間微分である転舵角速度に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御す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、操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更するための伝達比可変機構を有する車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータの制御により、ステアリングホイール等の操舵部材の操舵角と転舵輪の転舵角との比を変化させることで、ドライバーの意志に拘らず転舵角を変化させる、いわゆるアクティブ操舵を行う車両用操舵装置が提案されている。
例えば、雪道走行などで、車両がオーバーステア状態になった場合に、操舵部材の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるようにアクティブ操舵することで、車両姿勢を安定化させることができる。
【０００３】
通例、アクティブ操舵機能が装備される車両（大型車や高級車等）では、大きな操舵補助力が要求されるため、出力の大きい油圧式パワーステアリング機構との組み合わせが適している。
その油圧式パワーステアリング機構および伝達比可変機構が装備された車両用操舵装置が提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記伝達比可変機構の働きでステアリングギヤ比が変動するため、上記パワーシリンダが必要とする作動流体の流量が変化する。その必要流量に対して油圧式パワーステアリング機構の油圧ポンプの吐出流量が不足すると、発生する操舵補助力が不足し、その結果、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に要する力が過大となり、操舵フィーリングが悪くなるおそれがある。
【０００５】
一方、例えば、上記伝達比可変機構により、ステアリングギヤ比が最もクイック側に設定された場合に合わせて上記吐出流量を設定することもできる。しかし、その場合には、上記油圧ポンプの吐出流量の大部分が無駄となり、省エネルギー効果が抑制されるおそれがある。
そのような課題を解決するため、伝達比可変機構の伝達比を変更するための電動モータの目標ＡＣＴ角と検出ＡＣＴ角との偏差に応じて、上記油圧式パワーステアリング機構の電磁弁からなる流量制御弁を制御する、車両用操舵装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２５４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の車両用操舵装置は、流量制御弁として電磁弁を用いる装置への適用に限定される。そのため、流量制御弁として電磁弁を用いるか否かに拘らず、上記の問題を解決できる汎用性の高い車両用操舵装置が要望されている。
そこで、本発明は、操舵フィーリングが良好であり、しかも汎用性の高い車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）に連結された第１の操舵軸（５）とピニオンシャフト（１３）に連結された第２操舵軸（６）との間の回転の伝達比（Ｒ）を変更するための伝達比可変機構（８）と、その伝達比可変機構の伝達比を変更する伝達比変更用モータ（１８）と、上記伝達比可変機構の動作による操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償用モータ（２３）と、油圧式操舵補助機構（８０）と、上記伝達比変更用モータおよび反力補償用モータを制御する制御部（２４）とを備え、その制御部は、反力補償用モータに操舵補助トルクを発生させるための機能を有することを特徴とするものである（請求項１）。
【０００８】
本発明では、油圧式操舵補助機構による操舵補助力に、反力補償用モータによる操舵補助力が付加されることになる。したがって、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となり、これらの車両に好適に適用することができる。また、反力補償用モータによって操舵補助トルクを得るので、下記の利点がある。すなわち、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式と比較して、トルクの立ち上がりが早く、したがって、操舵補助力の不足を確実に解消でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。また、より広いトルクバンドでの適用が可能となる。また、流量制御弁の有無に拘らず、種々の油圧式パワーステアリング装置に適用でき、汎用性が高い。さらに、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式では、困難であった据え切りのときの操舵補助力の不足も解消することができる。
【０００９】
なお、操舵補助制御は、操舵補助力が不足のときに要求されるものであり、そのときには、操舵部材を介して十分な操舵反力が運転者に与えられているので、反力補償制御を実施する必要がない。一方、反力補償制御は、路面抵抗の小さい雪道走行などで、例えば車両がオーバーステア状態になった場合に、自動的に操舵部材の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるとき（自動的にカウンタを当てる）などのアクティブ操舵のときに要求される制御である。そのようなアクティブ操舵のときの負荷は小さいので、操舵補助制御が必要になることはない。すなわち、操舵補助制御と反力補償制御が同時に実施される可能性はなく、したがって、両制御の干渉に起因して操舵トルクが悪影響を受けるようなことがない。
【００１０】
また、本発明においては、車両の走行速度である車速を検出する車速検出手段（２９）と、操舵部材の操舵角（θ１）を検出する操舵角検出手段（２６）と、操舵部材の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段（２７）とを備え、上記制御部は、車速検出手段により検出された車速および操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて目標操舵トルク（ＴH * ）を演算し、演算された目標操舵トルクと操舵トルク検出手段により検出された操舵トルク（ＴH ）との偏差（ΔＴH ）を解消するように、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する場合がある（請求項２）。この場合、目標操舵トルクと検出操舵トルクの偏差を解消するように、すなわち、トルク不足を解消するような操舵補助トルクを、応答性に優れた反力補償用モータにより応答性良く発生させることができる。
【００１１】
また、本発明において、上記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、上記制御部は、操舵角検出手段により検出された操舵角の時間微分である操舵角速度（ω）に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する場合がある（請求項３）。
伝達比可変機構の制御では、例えば、誤差、ノイズ等による誤動作を回避するため操舵角速度にしきい値を設ける場合がある。このため、例えば、上記しきい値以上の操舵角速度で操舵部材が操作された場合には、上記操舵角速度のみにより伝達比可変機構が制御されるような状況が生じる。この状況では、上記操舵角が大きくなるに伴って、伝達比変更用モータへの供給電力が大きくなっていく。そして、上記伝達比変更用モータの出力と油圧式操舵補助機構が発生する力との合力が、転舵輪を動かすために必要な力を上回ったときに初めて転舵輪が転舵されるのである。
【００１２】
これに対して、本発明では、その操舵角速度に基づいて、応答性に優れた反力補償用モータの操舵補助トルクを制御するようにしたので、応答性良く操舵補助トルク発生させ、転舵輪が動きだすタイミングを早くすることができる。好ましくは、検出された操舵角速度がしきい値以上であるときに、反力補償用モータが所定量以上の操舵補助トルクを発生するようにする。
【００１３】
また、本発明において、操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、伝達比変更用モータのモータ回転角としてのＡＣＴ角（β）を検出する回転角検出手段（７８）とを備え、上記制御部は、操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて、伝達比変更用モータにおけるモータ回転角の制御目標値である目標ＡＣＴ角（β* ）を演算し、その演算された目標ＡＣＴ角と回転角検出手段により検出されたＡＣＴ角との偏差（Δβ）に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する場合がある（請求項４）。
【００１４】
この場合、伝達比変更用モータの目標ＡＣＴ角と検出されたＡＣＴ角との偏差に基づいて、応答性に優れた反力補償用モータの操舵補助トルクを制御するようにしたので、応答性良く操舵補助トルク発生させ、転舵輪が動きだすタイミングを早くすることができる。好ましくは、検出されたＡＣＴ角と目標ＡＣＴ角の偏差が大きくなりしきい値以上であるときに、反力補償用モータが所定量以上の操舵補助トルクを発生するようにする。
【００１５】
また、本発明において、車両の走行速度である車速を検出する車速検出手段と、操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、車両の自転速度であるヨーレート（Ｙ）を検出するヨーレート検出手段（３０）とを備え、上記制御部は、車速検出手段により検出された車速および操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて目標ヨーレート（Ｙ* ）を演算し、演算された目標ヨーレートとヨーレート検出手段により検出されたヨーレートとの偏差（ΔＹ）に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する場合がある（請求項５）。
【００１６】
目標ヨーレートと検出されたヨーレートとの偏差が大きくなる場合としては、例えば車両の後輪が路面グリップを失って滑り出すスピン状態に陥った場合などがある。特に、直線路を走行中に、何らかの理由によりスピン状態に陥った場合には、これに続いて、運転者がカウンターステア等の急激なハンドル操作を行う可能性が高い。
これに対して、本発明では、上記のヨーレートの偏差に基づいて、応答性の良い反力補償用モータの操舵補助トルクを制御するようにしてあるので、例えば、車両が直進状態からスピン状態に移行すると同時に、或いは、スピン状態に移行してから運転者がカンウターステア等を行う前に、反力補償用モータの操舵補助トルクを応答性良く発生させることができる。好ましくは、上記のヨーレートの偏差の大きさに応じて反力補償用モータの操舵補助トルクを増大するようにする。
【００１７】
また、本発明において、転舵部材の転舵角を検出する転舵角検出手段（２８）を備え、上記制御部は、転舵角検出手段により検出された転舵角の時間微分である転舵角速度（γ）に基づいて、反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する場合がある（請求項６）。この場合、油圧式操舵補助機構および伝達比可変機構を有する車両用操舵装置において、反力補償用モータによる操舵補助トルクを的確に制御することができる。
【００１８】
転舵角検出手段は、例えば、ピニオンシャフトの回転角を検出するための回転角検出手段であってもよい。また、伝達比変更用モータのモータ回転角であるＡＣＴ角を検出し、検出されたＡＣＴ角から演算される伝達比と、操舵角検出手段により検出された操舵角の時間微分である操舵角速度とを乗算して、転舵角速度に相当するピニオン角速度を求めるようにしてもよい。その場合、ピニオンシャフトの回転角を検出するためのセンサ等を別途に設ける必要がない。
【００１９】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と、その操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。本車両用操舵装置１は、操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行う。
【００２１】
ステアリングシャフト３は、第１の操舵軸５と、第１の操舵軸５と同軸上に配置された第２の操舵軸６とを有している。車両用操舵装置１は、第１の操舵軸５の回転角（操舵角θ１に相当）に対する第２の操舵軸６の回転角（転舵角θ２に相当）の比（伝達比Ｒに相当。Ｒ＝θ２／θ１）を変更することのできる可変ギヤレシオ機能を有している。
第１の操舵軸５は、操舵部材２に連結された入力軸５ａと、入力軸５ａとトーションバー７を介して相対回転可能に連結された出力軸５ｂとを有している。
【００２２】
第１の操舵軸５の出力軸５ｂと第２の操舵軸６との間には、伝達比可変機構８が設けられている。伝達比可変機構８は、第１の操舵軸５と第２の操舵軸６との間における伝達比Ｒ（＝θ２／θ１）を変更可能である。第２の操舵軸６は、自在継手９、中間軸１０、自在継手１１および舵取り機構１２を介して、転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。
舵取り機構１２は、自在継手１１に連なるピニオンシャフト１３と、ピニオンシャフト１３の先端のピニオン１３ａに噛み合うラック１４ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１４とを備えている。ラック軸１４の各端部には、対応するタイロッド１５Ｌ，１５Ｒおよび対応するナックルアーム１６Ｌ，１６Ｒを介して、対応する転舵輪４Ｌ，４Ｒが連結されている。
【００２３】
また、本車両用操舵装置１は、油圧式パワーステアリング装置として構成されている。すなわち、ピニオンシャフト１３は、トーションバーを介して互いに相対回転可能に連結された入力軸と出力軸とを有しており、ピニオンシャフト１３には、上記入力軸および出力軸の相対回転に応じて、油圧ポンプ７０から圧油をパワーシリンダ７１の一対の油室７２、７３に給排して操舵補助力を発生させる公知の油圧制御弁としてのロータリーバルブ７４が設けられている。
【００２４】
このロータリバルブ７４では、操舵時に入力軸および出力軸が相対回転することによって、流路が制御されて、パワーシリンダ７１の油室７２，７３の何れか一方へ圧油を供給する一方、油室７２，７３の他方からの油を例えばリザーバタンク７５へ還流させる。本実施の形態の油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプ７０を電動モータ７６によって回転駆動するようにした電動ポンプ式の油圧パワーステアリング装置である。上記電動モータ７６に流れる電流を検出するための電流センサ７７が設けられている。パワーシリンダ７１、ロータリーバルブ７４、油圧ポンプ７０、電動ポンプ７６等によって、油圧式操舵補助機構８０が構成されている。
【００２５】
上記の構成により、操舵部材２からの操舵トルクは、第１の操舵軸５、伝達比可変機構８、第２の操舵軸６等を介して舵取り機構１２に伝達される。舵取り機構１２では、ピニオン１３ａの回転がラック軸１４の軸方向の運動に変換され、その結果、タイロッド１５Ｌ，１５Ｒおよびナックルアーム１６Ｌ，１６Ｒを介して転舵輪４Ｌ，４Ｒが操向されるようになっている。
【００２６】
伝達比可変機構８は、第１の操舵軸５の出力軸５ｂおよび第２の操舵軸６を差動回転可能に連結する差動機構として遊星伝達機構を提供する遊星ギヤ機構１７を含んでいる。伝達比変更用モータ１８は、伝達比を変更するために遊星ギヤ機構１７を駆動する。
遊星ギヤ機構１７は、第１の操舵軸５の出力軸５ｂと一体回転可能な第１の要素としての第１のサンギヤ１９と、第１のサンギヤ１９と相対向して配置され、第２の操舵軸６と一体回転可能な第２の要素としての第２のサンギヤ２０と、第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方に噛み合う第３の要素としての遊星ギヤ２１と、遊星ギヤ２１をその軸線回りに自転可能且つ第１および第２のサンギヤ１９，２０の回りに公転可能に保持するキャリア２２と、を有している。
【００２７】
第１および第２のサンギヤ１９，２０ならびに遊星ギヤ２１は、それぞれ回転伝達要素として設けられており、例えば、はすば歯車を用いて形成されている。なお、はすば歯車に代えて、平歯車その他の平行軸歯車を用いてもよい。
遊星ギヤ２１は、第１および第２の要素としての上記第１および第２のサンギヤ１９，２０を互いに関連付けるためのものであり、ステアリングシャフト３の周方向に複数（本実施の形態では、２つ）が配置されている。各遊星ギヤ２１の軸線は、ステアリングシャフト３の軸線Ｌと平行に延びている。キャリア２２は、ステアリングシャフト３の軸線Ｌの回りに回転可能である。遊星ギヤ２１は、第１のサンギヤ１９に噛み合う部分の歯数と、第２のサンギヤ２０に噛み合う部分の歯数とが、相等しくされている。
【００２８】
第１のサンギヤ１０の歯数と第２のサンギヤ２０の歯数とは、相異なっており、第１のサンギヤ１０）が、転位歯車を用いて形成されている。転位歯車は、ピッチ円の直径が小さくなる方向または大きくなる方向に転位されている。
伝達比変更用モータ１８は、キャリア２２を回転駆動するためのものである。軸線Ｌ回りに回転するキャリア２２の回転数を変更することで、伝達比Ｒを変更することができる。伝達比変更用モータ１８は、例えばブラシレスモータからなり、ステアリングシャフト３と同軸に配置されている。
【００２９】
その伝達比変更用モータ１８は、キャリア２２に一体回転可能に固定された環状のロータ１８ａと、そのロータ１８ａを取り囲む環状のステータ１８ｂとを含んでいる。これらロータ１８ａおよびステータ１８ｂの軸線は、それぞれ、ステアリングシャフト３の軸線Ｌと一致している。また、伝達比変更用モータ１８のモータ回転角であるＡＣＴ角を検出するための、例えばレゾルバ等からなる回転角検出手段としての回転角センサ７８が設けられている。
【００３０】
車両用操舵装置１は、伝達比可変機構８の動作に関連して操舵部材２の操舵反力を補償するための反力補償用アクチュエータとしての反力補償用モータ２３をさらに備えている。その反力補償用モータ２３は、例えばブラシレスモータからなり、ステアリングシャフト３と同軸に配置されている。
反力補償用モータ２３は、第１の操舵軸５の出力軸５ｂに一体回転可能に連結された環状のロータ２３ａと、そのロータ２３ａの周囲を取り囲む環状のステータ２３ｂとを含んでいる。これらロータ２３ａおよびステータ２３ｂの軸線は、それぞれステアリングシャフト３の軸線Ｌと一致している。
【００３１】
上記伝達比変更用モータ１８および反力補償用モータ２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む制御部２４によってそれぞれ制御される。制御部２４は、駆動回路２５ａを介して伝達比変更用モータ１８と接続され、また、駆動回路２５ｂを介して反力補償用モータ２３と接続されている。また、制御部２４は、駆動回路２５ｃを介して油圧ポンプ７０を駆動するための電動モータ７６と接続されている。
【００３２】
また、制御部２４には、操舵角センサ２６（操舵角検出手段）、トルクセンサ２７（操舵トルク検出手段）、転舵角センサ２８（転舵角検出手段）、車速センサ２９（車速検出手段）、ヨーレートセンサ３０（ヨーレート検出手段）、電流センサ７７および回転角センサ７８（回転角検出手段）がそれぞれ接続されている。
操舵角センサ２６からは、操舵部材２の直進位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１の操舵軸５の回転角についての信号が入力される。トルクセンサ２７からは、操舵部材２の操舵トルクＴH に対応する値として、第１の操舵軸５における伝達トルクについての信号が入力される。転舵角センサ２８からは、転舵角θ２に対応する値として、第２の操舵軸６の回転角についての信号が入力される。車速センサ２９からは、車速Ｖについての信号が入力される。ヨーレートセンサ３０からは、車両のヨーレートＹについての信号が入力される。電流センサ７７からは、油圧ポンプ７０を駆動する電動モータ７６の駆動電流についての信号が入力される。回転角センサ７８からは、伝達比変更用モータ１８のモータ回転角であるＡＣＴ角βについての信号が入力される。
【００３３】
制御部２４は、例えば、以下のようにして、伝達比変更用モータ１８および反力補償用モータ２３の駆動を制御する。すなわち、制御部２４は、操舵角センサ２６により検出された操舵角θ１から目標ヨーレートＹ* （Ｙ* ＝Ｇ×θ１：Ｇは所定の伝達関数）を演算し、その目標ヨーレートＹ* と、転舵角センサ２８により検出された転舵角θ２およびヨーレートＹ* とから、判定値Ａ＝θ２×（Ｙ* −Ｙ）を演算する。
【００３４】
判定値Ａが零で、検出されたヨーレートＹと目標ヨーレートＹ* が等しく、車両がニュートラルステア状態にある場合、制御部２４は、キャリア２２の回転速度が第１の操舵軸５の出力軸５ｂの回転速度と一致するように、伝達比変更用モータ１８を駆動する。これにより、伝達比Ｒ（Ｒ＝θ２／θ１）は１とされ、変化しない。
そのとき、操舵角θ１と操舵トルクＴの関係は、伝達比可変機構８の動作に起因しては変化しないので、操舵部材２の操舵反力（操舵トルクＴH に相当）を補償する必要はなく、反力補償用モータ２３は駆動しない。
【００３５】
一方、判定値Ａが負、すなわち検出されたヨーレートＹが目標ヨーレートＹ* を超えていることから車両がオーバーステア状態にあるか、または判定値Ａが正、すなわち検出されたヨーレートＹが目標ヨーレートＹ* を下回っていることから車両がアンダーステア状態にある場合、制御部２４は、キャリア２２の回転速度が第１の操舵軸５の回転速度と異なるように、伝達比変更用モータ１８を駆動する。これにより、伝達比Ｒ（Ｒ＝θ２／θ１）が変化する。
【００３６】
そのとき、操舵角θ１と操舵トルクＴH との関係は、伝達比可変機構８の動作に起因して変化するので、操舵部材２の操舵反力（操舵トルクＴH に相当）を補償する必要が生ずる。そのとき、制御部２４は、反力補償用モータ２３を駆動し、操舵反力を補償するように第１の操舵軸５に補償トルクを付与する。反力補償用モータ２３は、伝達比可変機構８における伝達比を変化させることなく、補償トルクを発生する。
【００３７】
例えば、路面抵抗の小さい雪道走行などで、車両がオーバーステア状態（またはアンダーステア状態）になった場合に、自動的に操舵部材の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるとき（自動的にカウンタを当てる）などのアクティブ操舵のときに、運転者に与えられる操舵反力を、反力補償用モータ２３により補完することができる点で好ましい。
次いで、反力補償用モータ２３を操舵補助に寄与させる場合の制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
まず、各検出値が読み込まれる。すなわち、操舵角センサ２６により検出された操舵角θ１、車速センサ２９により検出された車速Ｖ、およびトルクセンサ２７により検出された操舵トルクＴH が読み込まれる（ステップＳ１）。ついで、読み込んだ操舵角θ１および車速Ｖに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、目標操舵トルクＴH * が求められる（ステップＳ２）。
【００３９】
次いで、目標操舵トルクＴH * および読み込んだ操舵トルクＴH の偏差トルクΔＴH （ΔＴH ＝ＴH * −ＴH ）が求められる（ステップＳ３）。
次いで、偏差トルクΔＴH をゼロに近づけるように、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* が演算される（ステップＳ４）。具体的には、偏差トルクΔＴH と目標トルク制御量ＴRM* との関係が規定されたマップを予め記憶しておき、そのマップを参照することにより、目標トルク制御量ＴRM* が求められる。例えば、マップにおいて、偏差トルクΔＴH の増大に応じて目標トルク制御量ＴRM* が比例的に増大するように規定される場合がある。
【００４０】
このようにして求められた目標トルク制御量ＴRM* に基づいて、反力補償用モータ２３が駆動制御される（ステップＳ５）。具体的には、目標トルク制御量ＴRM* に応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路２５ｂは、反力補償用モータ２３の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えばＰＷＭ制御を行う。
その反力補償用モータ２３の出力トルクＴRMを含めて転舵輪４Ｒ，４Ｌに負荷されるトルクＴW は、下記式（１）で表される。すなわち、
ＴW ＝（ＴH ＋ＴRM）×Ｒ＋ＴPS            …（１）
ここで、
ＴH ：運転者による操舵トルク
ＴRM：反力補償用モータ２３の出力トルク
Ｒ：伝達比可変機構８の伝達比
ＴPS：油圧式操舵補助機構の出力トルク
したがって、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となり、これらの車両に好適に適用することができる。また、反力補償用モータ２３によって操舵補助トルクを得るので、下記の利点がある。
【００４１】
すなわち、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式と比較して、トルクの立ち上がりが早く、したがって、操舵補助力の不足を確実に解消できる。また、より広いトルクバンドでの適用が可能となる。また、流量制御弁の有無に拘らず、種々の油圧式パワーステアリング装置に適用でき、汎用性が高い。さらに、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式では、困難であった据え切りのときの操舵補助力の不足も解消することができる。
【００４２】
なお、操舵補助制御は、操舵補助力が不足のときに要求されるものであり、そのときには、操舵部材２を介して十分な操舵反力が運転者に与えられているので、反力補償制御を実施する必要がない。一方、反力補償制御は、路面抵抗の小さい雪道走行などで、例えば車両がオーバーステア状態等になった場合に、自動的に操舵部材２の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるとき（自動的にカウンタを当てる）などのアクティブ操舵のときに要求される制御である。そのようなアクティブ操舵のときの負荷は小さいので、操舵補助制御が必要になることはない。すなわち、操舵補助制御と反力補償制御が同時に実施される可能性はなく、したがって、両制御の干渉に起因して悪影響が発生することがない。
【００４３】
次いで、図３は本発明の別の実施の形態において、反力補償用モータ２３を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。
操舵角センサ２６により検出された操舵角θ１が読み込まれ（ステップＳ１１）、読み込んだ操舵角θ１の時間微分である操舵角速度ωが演算される（ステップＳ１２）。
次いで、演算された操舵角速度ωに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* が求められる（ステップＳ１３）。
【００４４】
具体的には、操舵角速度ωと目標トルク制御量ＴRM* との関係が規定されたマップを予め記憶しておき、そのマップを参照することにより、目標トルク制御量ＴRM* が求められる。例えば、マップにおいて、操舵角速度ωの増大に応じて目標トルク制御量ＴRM* が比例的に増大するように規定される場合がある。
このようにして求められた目標トルク制御量ＴRM* に基づいて、反力補償用モータ２３が駆動制御される（ステップＳ１４）。具体的には、目標トルク制御量ＴRM* に応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路２５ｂは、反力補償用モータ２３の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えばＰＷＭ制御を行う。
【００４５】
本実施の形態によれば、図２の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となる。また、反力補償用モータ２３によって操舵補助トルクを得るので、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式と比較して、トルクの立ち上がりが早く、操舵補助力の不足を確実に解消できる。また、より広いトルクバンドでの適用が可能となる。また、流量制御弁の有無に拘らず、種々の油圧式パワーステアリング装置に適用でき、汎用性が高い。さらに、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式では、困難であった据え切りのときの操舵補助力の不足も解消することができる。
【００４６】
なお、制御部２４が、検出された操舵角θ１および操舵角速度ωに基づいて伝達比変更用モータ１８を制御するように構成されている場合において、操舵角速度ωがしきい値以上であるときに、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* が所定量以上になり、操舵角速度ωが上記しきい値未満であるときに、目標トルク制御量ＴRM* が上記所定量未満になるように、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* を段階的に制御するようにしてもよい。
【００４７】
この場合、下記の利点がある。すなわち、伝達比可変機構８の制御では、例えば、誤差、ノイズ等による誤動作を回避するため操舵角速度ωにしきい値を設ける場合がある。このため、例えば、上記しきい値以上の操舵角速度ωで操舵部材２が操作された場合には、上記操舵角速度ωのみにより伝達比可変機構８が制御されるような状況が生じる。この状況では、上記操舵角θ１が大きくなるに伴って、伝達比変更用モータ１８への供給電力が大きくなっていく。そして、上記伝達比変更用モータ１８の出力と油圧式操舵補助機構８０が発生する力との合力が、転舵輪４Ｒ，４Ｌを動かすために必要な力を上回ったときに初めて転舵輪４Ｒ，４Ｌが転舵されるのである。
【００４８】
これに対して、上記のように、検出される操舵角θ１が大きくなるに伴って上記操舵角速度ωがしきい値以上となったとき、反力補償用モータ２３が所定以上のトルクを応答性良く発生でき、操舵補助力を敏感に大きくすることができる。その結果、転舵輪４Ｒ，４Ｌが動きだすタイミングを早くすることができる。
次いで、図４は本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータ２３を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。
【００４９】
本実施の形態では、回転角センサ７８により検出された伝達比変更用モータ１８のＡＣＴ角β、および操舵角センサ２６により検出された操舵角θ１が読み込まれ（ステップＳ２１）、読み込んだ操舵角θ１に基づいて、伝達比変更用モータ１８の回転角の制御目標値である目標ＡＣＴ角β* が演算される（ステップＳ２２）。
次いで、ステップＳ２３において、上記検出されたＡＣＴ角βと目標ＡＣＴ角β* との偏差である偏差ＡＣＴ角Δβが演算される（Δβ＝β* −β）。
【００５０】
次いで、ステップＳ２４では、偏差ＡＣＴ角Δβに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* が求められる。その目標トルク制御量ＴRM* に基づいて、反力補償用モータ２３を駆動制御することにより、スタンバイ状態（操舵補助が十分でない状態）と操舵補助状態（操舵補助を実施する状態）との切り替えを行うようにしている。具体的には、目標トルク制御量ＴRM* に応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路２５ｂは、反力補償用モータ２３の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えばＰＷＭ制御を行う。
【００５１】
ステップＳ２４において、操舵補助状態からスタンバイ状態への移行は、実線ａに示すように、最初Ｗ１の範囲外にあった偏差ＡＣＴ角Δβの絶対値が次第に小さくなってＷ１の範囲内に入ったときに実施する。また、スタンバイ状態から操舵補助状態への移行は、実線ｂに示すように、最初、Ｗ２の範囲内にあった偏差ＡＣＴ角の絶対値が次第に大きくなってＷ２の範囲外に出たときに実施する。なお、本例では、制御ヒステリシスを実現するため、Ｗ１の範囲を包含するようにＷ２の範囲を規定してある。
【００５２】
このように、偏差ＡＣＴ角Δβがしきい値以上であるときに、反力補償用モータ２３のトルク制御量ＴRMが所定量以上になるように制御されるので、下記の利点がある。すなわち、操舵部材２が、その操舵角速度ωがしきい値に満たないような範囲でゆっくりと操作された場合にも、素早く転舵輪４Ｒ，４Ｌを転舵することができる。この場合には、操舵角θ１が大きくなるにつれて、偏差ＡＣＴ角Δβが大きくなるため、偏差ＡＣＴ角Δβがしきい値以上になったときは、反力補償用モータ２３により所定量以上の操舵補助トルクが得られるからである。
【００５３】
したがって、操舵部材２の操作に対して、転舵輪４Ｒ，４Ｌの動き出すタイミングが早く、操舵フィーリングが向上する。
次いで、図５は本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータ２３を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。
本実施の形態では、まず、操舵角センサ２６により検出された操舵角θ１、車速センサ２９により検出された車速Ｖ、およびヨーレートセンサ３０により検出されたヨーレートＹが読み込まれる（ステップＳ３１）。
【００５４】
読み込んだ操舵角θ１および車速Ｖに基づいて、目標ヨーレートＹ* が演算される（ステップＳ３２）。
次いで、ステップＳ３３において、上記検出されたヨーレートＹと目標ヨーレートＹ* との偏差である偏差ヨーレートΔＹが演算される（ΔＹ＝Ｙ* −Ｙ）。
次いで、ステップＳ３４では、偏差ヨーレートΔＹに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* が求められる。              
【００５５】
具体的には、偏差ヨーレートΔＹと目標トルク制御量ＴRM* との関係が規定されたマップを予め記憶しておき、そのマップを参照することにより、目標トルク制御量ＴRM* が求められる。このようにして求められた目標トルク制御量ＴRM* に基づいて、反力補償用モータ２３が駆動制御される（ステップＳ３５）。具体的には、目標トルク制御量ＴRM* に応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路２５ｂは、反力補償用モータ２３の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えばＰＷＭ制御を行う。
【００５６】
ステップＳ３４において、マップにおいて、偏差ヨーレートΔＹにしきい値ΔＹ１が設定され、そのしきい値ΔＹ１は、伝達比可変機構８がヨーレートを減少させるヨーレート制御を開始するしきい値に相当している。また、そのマップにおいて、しきい値ΔＹ１よりも小さい偏差ヨーレート領域から所定量の目標トルク制御量ＴRM* を発生させ、偏差ヨーレートΔＹの増大に応じて目標トルク制御量ＴRM* が比例的に増大するように規定されている。
【００５７】
したがって、伝達比可変機構８がヨーレート制御を開始するに先立って、反力補償用モータ２３に所定量以上の操舵補助トルクを発生させることができる。このため、ヨーレート制御時に、操舵補助力が不足するようなことがなく、操舵フィーリングに優れる。
次いで、図６は本発明の別の実施の形態において、反力補償用モータ２３を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。
【００５８】
転舵角センサ２８により検出された転舵角θ２が読み込まれ（ステップＳ４１）、読み込んだ転舵角θ２の時間微分である転舵角速度γ（ピニオンシャフト角速度に相当）が演算される（ステップＳ４２）。
次いで、演算された転舵角速度γに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ２３の目標トルク制御量ＴRM* が求められる（ステップＳ４３）。
【００５９】
具体的には、転舵角速度γと目標トルク制御量ＴRM* との関係が規定されたマップを予め記憶しておき、そのマップを参照することにより、目標トルク制御量ＴRM* が求められる。例えば、マップにおいて、転舵角速度γの増大に応じて目標トルク制御量ＴRM* が比例的に増大するように規定される場合がある。
このようにして求められた目標トルク制御量ＴRM* に基づいて、反力補償用モータ２３が駆動制御される（ステップＳ４４）。具体的には、目標トルク制御量ＴRM* に応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路２５ｂは、反力補償用モータ２３の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えばＰＷＭ制御を行う。
【００６０】
本実施形態によれば、図３の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となる。また、トルクの立ち上がりが早く、操舵補助力の不足を確実に解消でき、操舵フィーリングを向上することができる。また、油圧式パワーステアリングのタイプに拘らず適用でき、汎用性が高い。
【００６１】
転舵角速度γは、回転角センサ７８により検出される伝達比変更用モータ１８のＡＣＴ角βから求められる伝達比Ｒに、操舵角センサ２６により検出された操舵角θ１の時間微分である操舵角速度ωを乗算して、求めることもできる。
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図１の実施の形態では、油圧式操舵補助機構８０の油圧ポンプ７０は電動モータ７６のみによって駆動されていたが、これに限らず、図７に示すように、油圧ポンプ７０の動力源として、エンジン８１および電動モータ７６を用いるハイブリッド駆動としてもよい。
【００６２】
具体的には、エンジン８１の動力は、動力伝達をオンオフ可能な動力伝達クラッチ８２、一方クラッチ８３ａおよび伝達機構８４を介して油圧ポンプ７０を駆動する。一方クラッチ８３ａは、エンジン８１から伝達機構８４側への動力伝達のみを許容する。
伝達機構８４は、ベルト伝達機構８５と、遊星伝達機構８６とを備えている。その遊星伝達機構８６は、例えば、電動モータ７６の回転軸７６ａに一方クラッチ８３ｂを介して一体回転可能に連結された第１の要素としてのサンギヤ８７と、このサンギヤ８７と噛み合う遊星ギヤ８８をサンギヤ８７の回りに公転自在に支持した第２の要素としてのキャリア８９と、遊星ギヤ８８に噛み合う内歯を有するリングギヤ９０とを含んでいる。
【００６３】
また、リングギヤ９０は、ベルト伝達機構８５の従動プーリを兼用している。すなわち、ベルト伝達機構８５は、一方クラッチ８３ａの従動側に一体回転可能に連結された駆動プーリ９１と、その駆動プーリ９１と無端状のベルト９２を介して連結された上記リングギヤ９０により構成される従動プーリとを備えている。
このような構成であれば、高速走行時で軽負荷の場合や、起動時など応答性を必要とする場合には、動力伝達クラッチ８２を切り、エンジン８１からの動力伝達を遮断する一方、図示しない拘束部材（例えばブレーキ部材による押圧）により駆動プーリ９１またはリングギヤ９０の回転を拘束する。これにより、電動モータ７６のみにより、油圧ポンプ７０を駆動することができる。このとき、リングギヤ９０が停止している遊星伝達機構８６は、減速機として機能するので、電動モータ７６の回転速度に対して油圧ポンプ７０の回転速度を低くすることができ、騒音抑制に寄与することができる。
【００６４】
一方、据え切り時などの高負荷の場合は、動力伝達クラッチ８２を接続する一方、拘束部材による駆動プーリ９１の拘束を解除し、電動モータ７６の回転を停止する。これにより、エンジン８２のみにより油圧ポンプ７０を駆動する。                              このように、高負荷時にはエンジン駆動に切り換えるので、電動モータ７６としては、小型で低負荷のものを用いることができる。また、電動モータ７６の制御により、油圧ポンプ７０の回転速度を容易に調整でき、ひいては、操舵補助力の調整が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の車両用操舵装置において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明のさらに別の実施の形態において、油圧式操舵補助機構の油圧ポンプをハイブリッド駆動とする場合の駆動系の模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…車両用操舵装置、２…操舵部材、５…第１の操舵軸、６…第２の操舵軸、８…伝達比可変機構、１３…ピニオンシャフト、１８…伝達比変更用モータ、２３…反力補償用モータ、２４…制御部、２６…操舵角センサ（操舵角検出手段）、２７…トルクセンサ（操舵トルク検出手段）、２８…転舵角センサ（転舵角検出手段）、２９…車速センサ（車速検出手段）、３０…ヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）、７８…回転角センサ（回転角検出手段）、θ１…操舵角、θ２…転舵角、Ｒ…伝達比、Ｖ…車速、ＴH …操舵トルク、ＴH * …目標操舵トルク、ΔＴH …偏差トルク、Ｙ…ヨーレート、Ｙ* …目標ヨーレート、ΔＹ…偏差ヨーレート、β…ＡＣＴ角、β* …目標ＡＣＴ角、Δβ…偏差ＡＣＴ角、ω…操舵角速度、γ…転舵角速度、ＴRM…トルク制御量、ＴRM* …目標トルク制御量
【図１】
2008087672.tif 000003
【図２】
2008087672.tif 000004
【図３】
2008087672.tif 000005
【図４】
2008087672.tif 000006
【図５】
2008087672.tif 000007
【図６】
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【図７】
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