(57)【要約】【課題】操舵力の伝達系路に伝達比可変機構１０を設けて、ステアリング１の操舵に対する車輪６の操舵比を変更するようにした加減算方式のＶＧＲ装置Ａにおいて、車速Ｖの変化に応じて適切な操舵ゲイン特性となるように操舵回転の伝達比ｒを変更するとともに、特にハンドル舵角θＨの小さいときには前記操舵回転伝達比ｒの変更によってドライバーが違和感を感じることを防止する。【解決手段】自動車の操舵力伝達系路に遊星ギヤ機構１６を有する伝達比可変機構１０を設け、該遊星ギヤ機構１６のサンギヤ１７に入力し、リングギヤ１８から出力するとともに、プラネタリキャリア２０をＶＧＲモータ２２により回転させて操舵回転を加算乃至減算するようにする。基本的には車速Ｖに応じて伝達比ｒを制御するとともに（ステップＳ２→Ｓ３→Ｓ６）、所定車速範囲で且つハンドル舵角θＨが小さいときには、車速Ｖの変化に対する伝達比ｒの変化が小さくなるように補正を行う（ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６）。【選択図】　　　図８
2004026024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の操舵ハンドルから車輪までの操舵力の伝達系路に、操舵回転の伝達比を変更可能な可変機構を設けるとともに、この可変機構のアクチュエータを制御するコントローラを備えて、ハンドル操舵角に対する車輪舵角の比である操舵比を少なくとも車速に応じて変更するようにした操舵比可変式のステアリング装置において、
前記可変機構は、差動ギヤ機構を有し、この差動ギヤ機構の所定のギヤ要素を前記アクチュエータにより駆動して入力回転に対し加算乃至減算した回転量を出力することで、操舵回転の伝達比を変更するものであり、
前記コントローラは、
前記可変機構における操舵回転の伝達比が車速に応じて変化するように前記アクチュエータを制御する基本制御部と、
ハンドル操舵角が設定舵角以下の小舵角状態のときに、前記基本制御部によるアクチュエータの制御量を、車速の変化に対する操舵回転伝達比の変化の割合が相対的に小さくなるように補正する補正制御部と
を備えていることを特徴とする自動車の操舵比可変式ステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、
コントローラの補正制御部は、基本制御部によるアクチュエータの制御量を、車速の変化に拘わらず操舵回転伝達比が略一定になるように補正するものであることを特徴とする自動車の操舵比可変式ステアリング装置。
【請求項３】
請求項１において、
コントローラの補正制御部は、基本制御部によるアクチュエータの制御量を、該アクチュエータが車速に拘わらず操舵回転を減算する側に作動するように補正するものであることを特徴とする自動車の操舵比可変式ステアリング装置。
【請求項４】
請求項３において、
コントローラの補正制御部は、ハンドル操舵角が設定舵角よりも小さいときにはそのハンドル操舵角の変化に拘わらず、操舵回転伝達比が略一定となるようにアクチュエータの制御量を補正し、ハンドル操舵角が前記設定舵角よりも大きくなればそのハンドル操舵角の増加に応じて補正量を減少させるものであることを特徴とする自動車の操舵比可変式ステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
コントローラの補正制御部は、車速が設定車速以上のときにのみ補正を行うように構成されていることを特徴とする自動車の操舵比可変式ステアリング装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
コントローラの補正制御部は、操舵ハンドルの舵角速度が設定操舵速度以下のときにのみ補正を行うように構成されていることを特徴とする自動車の操舵比可変式ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のハンドル舵角に対する車輪舵角の比（以下、操舵比という）を少なくとも車速に応じて変更するようにした操舵比可変式のステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の操舵比可変式のステアリング装置（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅａｒ−Ｒａｔｉｏ　Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：以下、ＶＧＲ装置ともいう）として、例えば特開２０００−６２６３２号公報に開示されるように、自動車の操舵ハンドルから車輪までの操舵力の伝達系路に可変機構を設けて、この可変機構における操舵回転の伝達比を車速に応じて変更することにより、ハンドル操舵に対する車輪の操舵比を変化させるようにしたものがある。このものでは、前記可変機構において操舵ハンドル側の入力軸と車輪側の出力軸とをギヤ機構により連結し、このギヤ機構を構成する所定のギヤ要素をアクチュエータにより駆動することで、入力回転に対し加算乃至減算した回転量を出力し、これにより操舵回転の伝達比を変更するようになっている（以下、このような方式を加減算方式という）。
【０００３】
また、前記のものでは、高速側ほど操舵比（減速比）を小さくして比較的ゲインの低いスローな操舵特性とする一方、低速側ほど操舵比を大きくして比較的ゲインの高いクイックな操舵特性とするようにしている。これは、安定性の重視される高速走行時には自動車の挙動変化を抑えるために、ハンドル操舵に対する車輪舵角の変化を小さめにするのが好ましく、一方、低速走行時には小回りが利くことが求められるので、操舵比は大きい方がよいからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、自動車のドライバーは、ハンドル操舵に対する車体挙動の変化、即ち操舵応答を体感し、これを無意識のうちにフィードバックしながらハンドル操舵を行っている。その際、ハンドル操舵から車体にヨーレイト等が発生するまでには応答遅れがあるから、通常、ドライバーは、自らのハンドル操舵に対してある程度の遅れを持って操舵応答を予測し、この予測した応答と実際に体感する操舵応答との偏差をフィードバックしながら、ハンドル操舵を行うことになる。
【０００５】
ところが、本願の発明者が前記従来例の如き加減算方式のＶＧＲ装置について実験、研究を重ねたところ、このものでは、操舵回転の伝達比を変更する可変機構において所定のギヤ要素を駆動するアクチュエータの位相遅れに起因して、操舵の位相遅れが変化するという全く新しい知見を得た。すなわち、アクチュエータの作動によって入力回転から減算する場合には、そのアクチュエータの作動遅れによって見かけ上、操舵の位相遅れが減少することになり、反対に入力回転に加算する場合には見かけ上、操舵の位相遅れが増大することになる。
【０００６】
つまり、前記加減算方式のＶＧＲ装置を搭載した自動車では、伝達比可変機構における伝達比の変化に伴い、操舵応答の遅れが変化することになり、このことがドライバーに違和感を感じさせる虞れがある。例えば、直進走行の連続するときにはドライバーは車速に慣れてしまい、時速４０ｋｍでも時速１００ｋｍでもあまり違いを感じなくなるから、その状態からハンドルを切り始めるときには車速に拘わらず操舵応答の遅れは同じである方が自然に感じる。
【０００７】
特に、レーンチェンジのように操舵ハンドルを中立付近を挟んで比較的小さな範囲で切り返すときには、ヨーレイトや横加速度が零から立ち上がるので、比較的、操舵応答の変化を感じやすく、しかも、切り返しの前後でヨーレイト等の向きが逆転することから、このときには操舵応答の遅れを強く感じる。従って、このような場合に操舵応答の遅れが車速によって変化すると、ドライバーは強い違和感を覚えることになる。
【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加減算方式のＶＧＲ装置において車速に応じて操舵比を変更する場合に、特にハンドル操舵角が小さいときの制御に工夫を凝らして、レーンチェンジ等の際のドライバーの違和感を解消することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本願発明では、操舵力の伝達系路に設けた可変機構における操舵回転の伝達比を基本的には車速に応じて変化させるとともに、特にハンドル操舵角が小さいときには伝達比の車速に対する変化割合を相対的に小値に補正するようにした。
【００１０】
具体的に、請求項１の発明は、自動車の操舵ハンドルから車輪までの操舵力の伝達系路に操舵回転の伝達比を変更可能な可変機構を設けるとともに、この可変機構のアクチュエータを制御するコントローラを備えて、ハンドル操舵角に対する車輪舵角の比である操舵比を少なくとも車速に応じて変更するようにした操舵比可変式のステアリング装置を前提とする。そして、前記可変機構としては、差動ギヤ機構を有し、この差動ギヤ機構の所定のギヤ要素を前記アクチュエータにより駆動して入力回転に対し加算乃至減算した回転量を出力することで、操舵回転の伝達比を変更するものとする。また、前記コントローラは、前記可変機構における操舵回転の伝達比が車速に応じて変化するように前記アクチュエータを制御する基本制御部と、ハンドル操舵角の大きさが設定舵角以下の小舵角状態のときに、前記基本制御部によるアクチュエータの制御量を、車速の変化に対する操舵回転伝達比の変化が相対的に小さくなるように補正する補正制御部とを備えるものとする。
【００１１】
前記の構成により、自動車の走行中にドライバーによりハンドル操舵がなされて車輪の向きが変化するとき、その操舵力の伝達系路において差動ギヤ機構の所定のギヤ要素がアクチュエータにより駆動され、これにより入力回転が加算乃至減算されて出力されて、操舵回転の伝達比（減速比）が変更される。この際、コントローラの基本制御部による前記アクチュエータの制御によって、前記可変機構における操舵回転の伝達比は少なくとも車速の変化に応じて変更され、これにより車速に対応する適切な操舵比、即ち操舵ゲイン特性が得られるようになる。
【００１２】
その際、一般的に前記アクチュエータの作動には位相遅れがあるから、操舵比はハンドル操舵の開始からやや遅れて変化することになる。言い換えると、操舵開始の瞬間は機械的に決まるべースの操舵比にて車輪の向きが変化することになるから、例えば操舵回転を減算する場合には操舵比の減少が遅れることになり、見かけ上、操舵の位相遅れが小さくなる。反対に操舵回転を加算する場合には、アクチュエータの位相遅れによって操舵の位相遅れが大きくなる。つまり、前記基本制御部における操舵回転伝達比の制御目標値が車速に応じて変更されると、これに伴い、操舵の位相遅れが変化することになる。
【００１３】
これに対し、この発明では、ハンドル操舵角の大きさが設定舵角以下の小舵角状態のときには、前記コントローラの補正制御部によって基本制御部によるアクチュエータの制御量が補正されて、車速の変化に対する操舵回転伝達比の変化の割合が相対的に小さくなる。このことで、その伝達比の変化に伴う操舵位相遅れの変化が小さくなる。つまり、レーンチェンジ等を含む小舵角状態においては車速の変化に伴う操舵応答特性の変化が緩和され、これにより、ドライバーの違和感が軽減される。
【００１４】
請求項２の発明では、コントローラの補正制御部を、基本制御部によるアクチュエータの制御量を車速の変化に拘わらず操舵回転伝達比が略一定になるように補正するものとする。こうすれば、小舵角状態では車速が変化しても操舵回転の伝達比が略一定に保たれ、アクチュエータの位相遅れに起因する操舵応答特性の変化が解消されるので、ドライバーが違和感を感じることはなくなる。
【００１５】
請求項３の発明では、基本制御部によるアクチュエータの制御量を、該アクチュエータが車速に拘わらず操舵回転を減算する側に作動するように補正するものとする。このことで、差動ギヤ機構によって操舵回転を減算する場合には、アクチュエータの作動の位相遅れが操舵の位相遅れを減少させることになるから、ドライバーが操舵応答の遅れを感じやすい小舵角状態で車速に拘わらず操舵の位相遅れを減少させることが可能になり、シュアな操舵フィーリングが得られる。
【００１６】
請求項４の発明では、前記請求項３の発明におけるコントローラの補正制御部を、ハンドル操舵角が設定舵角よりも小さいときにはそのハンドル操舵角の変化に拘わらず、操舵回転伝達比が略一定となるようにアクチュエータの制御量を補正し、ハンドル操舵角が前記設定舵角よりも大きくなればそのハンドル操舵角の増加に応じて補正量を減少させるものとする。
【００１７】
すなわち、上述の請求項１の発明のように、設定舵角以下の小舵角状態で補正制御部によりアクチュエータの制御量を補正するようにした場合、ハンドル操舵角が設定舵角を超えて補正が行われなくなった途端に、操舵比が急変することがある。このときにはドライバーが強い違和感を覚えることは避けられれず、さらに自動車の姿勢が乱れる虞れもある。
【００１８】
そこで、この発明では、小舵角状態ではハンドル操舵角の変化に拘わらず操舵回転の伝達比を略一定に維持する一方、設定舵角を超えてハンドル操舵角が増大すれば、これに応じて制御の補正量を減少させ、アクチュエータの制御量を徐々に本来の基本制御部による制御量に近づけるようにした。このことで、ドライバーによるハンドル操舵の途中で操舵比が急変することはなくなり、前記のような問題を軽減乃至防止することができる。
【００１９】
請求項５の発明では、コントローラの補正制御部を、車速が設定車速以上のときにのみ補正を行うものとする。すなわち、車速が低くてドライバーが操舵応答自体を感じ難いときには、その操舵応答の遅れが車速によって変化してもあまり問題はない。そこで、このときには小舵角状態であっても補正は行わないことで、操舵比を車速に見合ったクイックなものとすることができる。
【００２０】
請求項６の発明では、コントローラの補正制御部を、操舵ハンドルの舵角速度が設定操舵速度以下のときにのみ補正を行うものとする。すなわち、ハンドル操舵速度が高いときというのは、ドライバーが自動車の向きを早く変えようとしているのであるから、このときには小舵角状態であっても補正を行わず、車速に見合った操舵比で車輪の向きを変えるようにすることで、ドライバーの意志を反映した適切な操舵特性とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る自動車の操舵比可変式ステアリング装置（ＶＧＲ装置）Ａをラックアンドピニオン式のステアリング装置に適用した実施形態を示す。同図において符号１は操舵ハンドルとしてのステアリングホイール（以下、単にステアリングという）であり、このステアリング１の回転運動は、ステアリングシャフト２と中間シャフト３とによってステアリングギヤボックス４に伝達され、ここで車幅方向の並進運動に変換された後に、左右両側のタイロッド５，５を介して車輪６（車体右側のもののみを図示する）に伝達される。詳しくは、前記ステアリングギヤボックス４は全体として車幅方向に長く、その内部には、図示しないが車幅方向に延びるラックシャフトとこれに噛み合うピニオンとが配設されていて、そのピニオンの上端部が前記中間シャフト３の下端部に連結され、一方、ラックシャフトの両端部はそれぞれタイロッド５，５の車体内方の端部に連結されている。
【００２３】
また、前記ステアリングギヤボックス４には、減速ギヤを介してピニオン側にトルクを付与する電動のパワーステアリングモータ７（以下、Ｐ／Ｓモータと略称する）と、該減速ギヤと中間シャフト３との間でステアリング１の操舵トルクを検出するトルクセンサ２８（図４参照）と、Ｐ／Ｓモータ７の回転角を検出する回転角センサ３０（同図参照）とが設けられている。このＰ／Ｓモータ７と各センサ２８，３０とはそれぞれ電力回路８を介してコントローラ９に接続されており、このコントローラ９からの制御信号に応じてＰ／Ｓモータ７のトルクが制御され、これによりステアリング１から車輪６へ伝達される操舵力に適度のアシスト力が付与されるようになっている。
【００２４】
前記ステアリングシャフト２の下端側、即ちステアリング１から車輪６までの操舵力伝達系路の途中には、ステアリング１の操舵角θＨ（以下、ハンドル舵角ともいう）に対する車輪舵角θｆの比、即ち操舵比Ｒ（Ｒ＝θｆ／θＨ）を変更可能な伝達比可変機構１０が設けられている。この伝達比可変機構１０は、図２、３に模式的に示すように、ハウジング１１内に臨むステアリングシャフト２の下端部にギヤ１２，１３により駆動連結された入力軸１４と、この入力軸１４と同一軸線上に対向して配置された出力軸１５と、それらの間に配設された遊星ギヤ機構１６（差動ギヤ機構）とからなる。
【００２５】
前記出力軸１５は、図１に示すように下端部が伝達比可変機構１０のハウジング１１の外側に突出していて、自在継手等により中間シャフト３の上端部に連結されている。また、遊星ギヤ機構１６は、前記入力軸１４に回転一体に固定されたサンギヤ１７と、前記出力軸１５に回転一体に固定されたリングギヤ１８と、これらのサンギヤ１７及びリングギヤ１８の間に該両ギヤ１７，１８とそれぞれ噛み合うように配設された複数個（図例では３個）のプラネタリギヤ１９，１９，１９とからなり、該プラネタリギヤ１９，１９，…は、前記入力軸１４上に回転自在に外嵌合されたプラネタリキャリア２０に対してそれぞれ軸１９ａを介して担持されている。
【００２６】
また、前記プラネタリキャリア２０の外周にはウォームホイール２１が形成され、このウォームホイール２１には、電動のステッピングモータ２２（以下、ＶＧＲモータと略称する）の出力軸に固定されたウォーム２３が噛み合わされている。そして、ＶＧＲモータ２２が回転すると、ウォーム２３及びウォームホイール２１を介してプラネタリキャリア２０が入力軸１６の周りに回転し、そのキャリア２０に担持されたプラネタリギヤ１９，１９，…がサンギヤ１７及びリングギヤ１８の間で転動することによって、入力側のサンギヤ１７から出力側のリングギヤ１８へ伝達される回転量が加算又は減算されるようになっている。
【００２７】
つまり、前記遊星ギヤ機構１６においては、プラネタリキャリア２０が、サンギヤ１７からリングギヤ１８へ伝わる操舵回転の伝達比を変更するギヤ要素とされており、このキャリア２０の回転角がＶＧＲモータ２２により変更されることで、ステアリングシャフト２から入力軸１４，サンギヤ１７、リングギヤ１８及び出力軸１５を介して中間シャフト３に伝達される回転量が加算又は減算されて、ハンドル舵角θＨに対する車輪舵角θｆの比Ｒが連続的に変化することになる。
【００２８】
さらに、前記ＶＧＲモータ２２には、その回転角を検出するセンサが内蔵されていて、電力回路２５を介してコントローラ９に接続されており、このコントローラ９からの制御信号に応じてＶＧＲモータ２２が制御されるようになっている。すなわち、図４に模式的に示すように、コントローラ９には、自動車の車速Ｖを検出する車速センサ２６からの出力信号と、ステアリング１の操舵角（ハンドル舵角θＨ）を検出する舵角センサ２７からの出力信号と、トルクセンサ２８からの出力信号と、ＶＧＲモータ２２の回転角センサ２９からの出力信号と、Ｐ／Ｓモータ７の回転角センサ３０からの出力信号とがそれぞれ入力され、一方、コントローラ９からはＰ／Ｓモータ７及びＶＧＲモータ２２にそれぞれ制御信号が出力される。
【００２９】
前記コントローラ９は、周知の如くＣＰＵやメモリを有するものであるが、機能的には、自動車の車速Ｖやハンドル舵角θＨに応じて予め設定した操舵比Ｒの制御特性を記憶する特性記憶部９ａと、前記車速センサ２６、舵角センサ２７及び回転角センサ３０からの信号に基づき、前記特性記憶部９ａに記憶されている特性マップ（図５参照）を参照して、伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比ｒの車速Ｖに対応する基本的な目標値ｒ＊（目標伝達比）を演算する基本伝達比演算部９ｂと、ハンドル舵角θＨが小さいときに目標伝達比ｒ＊を補正する伝達比補正部９ｃと、その目標伝達比ｒ＊に対応するＶＧＲモータ２２の制御量（回転角）θｍを演算する目標制御量演算部９ｄと、モータ回転角センサ２９による検出値が前記目標制御量θｍに一致するようにＶＧＲモータ２２を駆動するモータ駆動部９ｅとを備えている。
【００３０】
すなわち、前記操舵比の特性マップは、図５（ａ）に一例を示すように基本的な目標伝達比ｒｂを車速Ｖに対応付けて設定した基本伝達比マップＭ１と、同図（ｂ）に示すようにハンドル舵角θＨが小さいときの目標伝達比ｒｍを設定した補正伝達比マップＭ２とからなる。そして、前記コントローラ９の基本伝達比演算部９ｂにおいては、前記基本伝達比マップＭ１から現在の車速Ｖに対応する伝達比の値ｒｂ（以下、基本伝達比とも言う）を読み込み、これを目標伝達比ｒ＊として設定する。また、伝達比補正部９ｃにおいては、詳しくは後述するが、ハンドル舵角θＨが小さいときに前記補正伝達比マップＭ２から伝達比の値ｒｍ（以下、補正伝達比とも言う）を読み込み、これを目標伝達比ｒ＊として設定する。
【００３１】
尚、伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比ｒ（減速比）とステアリングギヤボックス４のギヤ比（減速比）とを乗算すれば、これがステアリング１から車輪６までの操舵比Ｒとなるが、ステアリングギヤボックス４のギヤ比は一定なので、操舵回転伝達比ｒの傾向は、そのまま操舵比Ｒの傾向となる。
【００３２】
詳しくは、前記基本伝達比マップＭ１によれば、車速Ｖに対応する基本的な伝達比ｒｂは、図例では自動車の中速域に予め設定した所定車速Ｖ０（図例では時速約６０ｋｍくらい）のときに、機械的に決まるベースの伝達比（例えば０．７５くらい）になる。このベースの伝達比ｒ０は、ＶＧＲモータ２２が停止してプラネタリキャリア２０の回転が拘束された状態で、サンギヤ１７とリングギヤ１８との歯数比によって機械的に定まるものであり、このベースの伝達比ｒ０に対応する操舵比Ｒがベースの操舵比Ｒ０である。
【００３３】
また、基本伝達比マップＭ１によれば、車速Ｖが所定車速Ｖ０よりも高いときには基本伝達比ｒｂが前記ベース値ｒ０よりも小さな値になって、その車速Ｖの上昇に応じて緩やかに減少している。このことで、高速側ほど操舵比Ｒが小さくなってゲインの低いスローな操舵特性になり、操舵に対する自動車の挙動変化が穏やかなものとなって、高い安心感が得られる。一方、車速Ｖが所定車速Ｖ０よりも低いときには基本伝達比ｒｂがベース値ｒ０よりも大きな値になる。このときには操舵比Ｒはベース値Ｒ０よりも大きくなってゲインの高いクイックな操舵特性になるから、非常に小回りの利く操舵特性になる。尚、車速Ｖの変化に対する基本伝達比ｒｂの変化の割合は、特に低中速域から中高速域にかけて大きく、それ以上では車速Ｖの増大とともに徐々に小さくなっている。
【００３４】
ところで、上述の如く操舵回転を加算乃至減算して操舵比Ｒを変更するようにした場合、そのことによってステアリング１の操舵に対する車輪６の転舵の位相遅れが変化することになる。例えば、遊星ギヤ機構１６において操舵回転を減算するとき、即ち入力回転を減算する側にプラネタリキャリア２０を回転させるときには、そのためのＶＧＲモータ２２の作動が遅れると、ステアリング１の操舵開始から遅れて操舵比Ｒが減少することになる。換言すれば、ステアリング１の操舵がなされたとき、最初のうちは実際の操舵比Ｒが目標値Ｒ＊よりも少しクイックなものとなって、見かけ上、操舵の位相遅れが減少することになる。
【００３５】
より具体的に、ステアリング１に所定の操舵入力を加えたときに伝達比可変機構１０の遊星ギヤ機構１６へ入力する回転角（ギヤ入力角）と、ＶＧＲモータ２２の作動によるプラネタリキャリア２０の回転角（モータ生成角）と、遊星ギヤ機構１６の出力軸１５の回転角（出力角）との関係は、図６のグラフに示すようになる。これらのグラフによれば、減算作動するＶＧＲモータ２２の生成角は負の値になっていて、この負のモータ生成角がギヤ入力角に重なり合って出力角が得られることが分かる。そして、モータ生成角の位相が入力角に比べて遅れており、一方、出力角の位相は入力角よりも進んでいることが分かる。
【００３６】
図７は、前記と同様にステアリング１に所定の操舵入力を加えたときの車輪舵角θｆの変化をシミュレーションした結果であって、同図に破線で示すのは操舵比をベース値のままに固定したものであり（ベース操舵比）、実線で示すのはＶＧＲモータ２２の減算制御によって操舵比を減少させたものである（ＶＧＲ）。また、仮想線で示すのは、機械的にギヤ比を変更して操舵比をベースの値よりも小さくしたものである（操舵比減少）。図示の如く、機械的に操舵比を小さくしたときには、操舵角θｆのピーク値は低下するものの位相の変化は見られない。一方、ＶＧＲモータ２２の減算作動によって操舵比を減少させた場合には、ピーク値の低下とともに操舵角θｆの位相がベースのものに比べて早まっていることが分かる。
【００３７】
そして、そのような位相遅れの量は、伝達比可変機構１０における操舵回転伝達比ｒの変化に伴い変化するから、上述したように基本的に車速Ｖに応じて伝達比ｒを変更するようにした場合、これに伴い操舵応答の遅れにも変化が生じることになり、このことがドライバーに違和感を感じさせる虞れがあった。すなわち、例えば自動車が連続して直進走行するときには、ドライバーは車速に慣れてしまい時速４０ｋｍでも時速１００ｋｍでもあまり違いを感じなくなるから、この状態からステアリング１を切り始めたときには車速Ｖに拘わらず操舵応答の遅れが同じである方が自然に感じるものである。
【００３８】
特に、レーンチェンジのときのようにステアリング１を中立付近を挟んで比較的小さな範囲で切り返すときには、車体のヨーレイト等が零から立ち上がるので、操舵応答を感じやすく、切り返しの前後ではヨーレイト等の向きが逆転するので、このことによっても操舵応答を強く感じることになる。従って、このような場合に操舵応答の遅れが車速Ｖによって変化するときには、ドライバーは強い違和感を覚えることになる。
【００３９】
これに対し、この実施形態のＶＧＲ装置Ａでは、本発明の特徴部分として、伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比ｒを、上述したように基本的には車速Ｖに応じて変更するようにしながら、特にハンドル舵角θＨが小さいときにのみ、車速Ｖの変化に対して伝達比ｒがあまり大きく変わらないよう補正するようにしたものである。
【００４０】
具体的には、図５（ｂ）の補正伝達比マップＭ２に示すように、ハンドル舵角θＨ（絶対値）が第１設定舵角θＨ１以下の小舵角状態であって、且つ低中速域から中高速域にかけての所定車速範囲にあるとき、即ち車速Ｖが第１の設定車速Ｖ１以上で且つ第２の設定車速Ｖ２未満のときに、補正伝達比ｒｍは、ベース値ｒ０よりも小さな（スローな）値に設定される。このとき、補正伝達比ｒｍは車速Ｖが異なってもあまり変わらず、またハンドル舵角θＨの変化に拘わらず略一定となるように設定される。このように、小舵角状態では車速Ｖやハンドル舵角θＨが変化しても操舵回転の伝達比ｒがあまり変化することがないので、その伝達比ｒの変化に伴う操舵位相遅れの変化が非常に小さくなり、このことで、レーンチェンジのときでもドライバーが違和感を覚えることはなくなる。
【００４１】
また、前記補正伝達比マップＭ２によれば、ハンドル操舵角θＨが前記第１設定舵角θＨ１を超えてさらに増加するときには、そのハンドル操舵角θＨの増加に応じて補正伝達比ｒ２が徐々に増大乃至減少するようになっている。すなわち、車速Ｖが前記所定車速範囲において相対的に高車速側にあるときには、マップＭ２に破線で示すように、ハンドル舵角θＨが第１設定舵角θＨ１を超えて増加するのに応じて、補正伝達比ｒｍは徐々に小さく（スローに）なり、一方、車速Ｖが相対的に低車速側にあるときには補正伝達比ｒｍはハンドル舵角θＨの増加に対応して徐々に大きく（クイックに）なる。つまり、ハンドル舵角θＨが第１設定舵角θＨ１を超えて増加するときには、そのハンドル舵角θＨの増加に応じて補正伝達比ｒｍの値が基本伝達比ｒｂに近づくことになり、換言すれば、コントローラ９の伝達比補正部９ｃによる補正量がハンドル舵角θＨの増加に応じて徐々に減少するようになる。
【００４２】
このことで、即ち、ハンドル舵角θＨが第１設定舵角θＨ１を超えて増大するときに、これに応じて伝達比制御の補正量を減少させて徐々に基本伝達比ｒｂに近づけるようにしていることで、ドライバーによるステアリング１の操舵の途中で操舵回転の伝達比ｒ、即ち操舵比Ｒが急変することがなくなり、このことによっても自然な操舵フィーリングが得られる。
【００４３】
尚、車速Ｖが前記所定範囲の中間の所定値Ｖ３であるときには、基本伝達比マップＭ１に設定されている基本伝達比ｒｂの値（ｒｂ＝ｒ１）が補正伝達比ｒｍと同じになり（ｒｍ＝ｒ１）、このときには小舵角状態であっても伝達比ｒの補正量が零になって、実質的には補正は行われないことになる。従って、図５（ｂ）のマップＭ２に実線で示すように、ハンドル舵角θＨが第１設定舵角θＨ１を超えて増加しても、補正伝達比ｒｍの値は略一定になっている。
【００４４】
次に、前記コントローラ９による操舵比Ｒ（操舵回転伝達比ｒ）の制御手順を図８のフローチャート図に基づいて具体的に説明する。まず、スタート後のステップＳ１では、車速センサ２６、舵角センサ２７、トルクセンサ２８、回転角センサ２９，３０等からの出力信号を入力し、続くステップＳ２において、基本伝達比マップＭ１から現在の車速Ｖに対応する基本伝達比ｒｂを読み込み、これを目標伝達比ｒ＊として設定する。続いてステップＳ３において、現在のハンドル舵角θＨを第１設定舵角θＨ１よりも大きな第２設定舵角θＨ２と比較して、θＨ＞θＨ１でＮＯであれば後述のステップＳ６に進む一方、θＨ≦θＨ２でハンドル舵角θＨが小さいＹＥＳと判定すればステップＳ４に進む。
【００４５】
そのステップＳ４では車速Ｖが所定車速範囲にあるかどうか判定し（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２）、所定車速範囲にないＮＯであればステップＳ６に進む一方、所定車速範囲にあるＹＥＳであればステップＳ５に進んで、ハンドル舵角θＨ及び車速Ｖに基づいて補正伝達比マップＭ２から補正伝達比ｒｍを読み込み、これを新たな目標伝達比ｒ＊として設定する。そして、ステップＳ６において、ドライバーによるステアリング１の操舵に応じて、即ち操舵が行われれば、伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比が前記目標伝達比ｒ＊になるようにＶＧＲモータ２２に駆動信号を出力して、しかる後にリターンする。
【００４６】
前記フローチャート図において、ステップＳ２はコントローラ９の基本伝達比演算部９ｂに対応し、ステップＳ３〜Ｓ５は補正伝達比演算部９ｃに対応し、ステップＳ６は、目標制御量演算部９ｄとータ駆動部９ｅとに対応している。
【００４７】
そして、前記ステップＳ２→Ｓ３→Ｓ６と進む制御手順により、伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比ｒが車速Ｖに応じて変化するようにＶＧＲモータ２２を制御する基本制御部が構成され、また、ステップＳ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６と進む制御手順により、ハンドル舵角θＨが第２設定舵角θＨ２以下で小さいときに（小舵角状態を含む）、操舵回転伝達比ｒの目標値ｒ＊を補正して、ＶＧＲモータ２２の制御量θｍを、車速Ｖの変化に対する操舵回転伝達比ｒの変化の割合が相対的に小さくなるように補正する補正制御部が構成されている。
【００４８】
したがって、この実施形態に係る自動車の操舵比可変式ステアリング装置Ａによると、自動車の走行中にドライバーによりステアリング１の操舵がなされて、車輪６の向きが変化するとき、その操舵力の伝達系路に設けられた伝達比可変機構１０において遊星ギヤ機構１６のプラネタリキャリア２０がＶＧＲモータ２２により駆動され、これにより入力回転に対する出力回転の伝達比（減速比）が変更されて操舵比Ｒが変化する。
【００４９】
その際、前記ＶＧＲモータ２２がコントローラ９により制御されて、伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比ｒが基本的には車速Ｖに応じて変更され、車速Ｖの高いときには操舵比Ｒが小さくなって、高速走行状態でも安定性を確保しやすいスローな操舵特性となる。一方、車速Ｖの低いときには操舵比Ｒが大きくなって、ゲインの高いクイックな操舵特性となる。つまり、車速Ｖの変化に対応して適切な操舵ゲイン特性を得ることができる。
【００５０】
また、ハンドル舵角θＨが小さく（θＨ≦θＨ２）且つ車速Ｖが設定車速範囲にあるときには（Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２）、コントローラ９によるＶＧＲモータ２２の制御量が補正されて、車速Ｖが変化しても操舵回転の伝達比ｒはあまり変化しないようになり、このことによる操舵の位相遅れの変化が小さくなる。これにより、レーンチェンジ等を含む小舵角状態においては車速Ｖの変化に伴う操舵応答特性の変化を十分に緩和して、ドライバーの違和感を殆ど解消することができる。
【００５１】
尚、前記設定車速範囲以外では補正を行わないようにしてるのは、車速Ｖが第１設定車速Ｖ１未満のときにはドライバーが操舵応答自体をあまり感じないからであり、また、第２設定車速Ｖ２以上のときには車速Ｖが変化しても基本伝達比ｒｂ自体があまり変化しないからである（図５（ａ）参照）。
【００５２】
（他の実施形態）
本発明の構成は前記実施形態のものに限定されることはなく、その他の種々の構成を包含するものである。すなわち、前記実施形態のＶＧＲ装置Ａでは、図５（ｂ）の補正伝達比マップＭ２に示すように、ハンドル舵角θＨが小さいときの補正伝達比ｒｍを車速Ｖに応じて変更するようにしているが、これに限るものではなく、少なくとも小舵角状態のときの（θＨ≦θＨ１）補正伝達比ｒｍは、車速Ｖの変化に拘わらず略一定となるように設定してもよい。
【００５３】
また、前記実施形態においてさらに、ステアリング１の舵角速度（ハンドル操舵速度）が予め設定した値以下のときにのみ、操舵回転伝達比ｒを補正するようにしてもよい。すなわち、こうすれば、ドライバーが自動車の向きを早く変えようとしているときには、ハンドル舵角θＨが小さくても操舵比の補正を行わず、車速Ｖに見合った操舵比（基本伝達比ｒｂ）でもって車輪６の向きを変えることができ、これによりドライバーの意志を反映した適切な操舵特性とすることができる。
【００５４】
さらに、本発明は前記実施形態のようなラックアンドピニオン式のステアリング装置だけでなく、例えばボールスクリュウ式等、種々の形式のステアリング装置にも適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明に係る自動車の操舵比可変式ステアリング装置によると、操舵力伝達系路に設けた可変機構によって操舵回転を加算乃至減算するようにした加減算方式のＶＧＲ装置において、操舵回転の伝達比を基本的には車速に応じて変化させるとともに、特にハンドル操舵角が小さいときには操舵回転伝達比の車速に対する変化割合を相対的に小値に補正するようにしたことで、車速が変化しても操舵回転伝達比の変化に伴う操舵位相遅れの変化を小さくすることができ、レーンチェンジ等を含む小舵角状態において車速の変化に伴う操舵応答特性の変化を緩和して、ドライバーの違和感を軽減することができる。
【００５６】
請求項２の発明によると、小舵角状態では車速の変化に拘わらず操舵回転伝達比を略一定とすることで、操舵応答特性の変化をなくしてドライバーの違和感を解消できる。
【００５７】
請求項３の発明によると、ドライバーが操舵応答の遅れを感じやすい小舵角状態で、車速に拘わらず操舵回転を減算するようにして操舵の位相遅れを減少させることで、シュアな操舵フィーリングを得ることができる。
【００５８】
請求項４の発明によると、ハンドル操舵角が設定舵角よりも小さいときに操舵回転伝達比が略一定となるようにアクチュエータの制御量を補正するとともに、ハンドル操舵角が前記設定舵角よりも大きくなればそのハンドル操舵角の増加に応じて補正量を減少させ、アクチュエータの制御量を徐々に本来の基本的な制御量に近づけるようにすることで、ドライバーのハンドル操舵の途中で操舵比が急変することがなくなり、自然な操舵フィーリングが得られる。
【００５９】
請求項５の発明によると、車速が設定車速以上のときにのみアクチュエータの制御量を補正するようにすることで、ドライバーが操舵応答の遅れを感じ難い低車速時には操舵比を車速に見合ったクイックなものとすることができる。
【００６０】
請求項６の発明によると、ハンドル操舵速度が高いときには、小舵角状態であっても車速に見合ったクイックな操舵比で車輪の向きを早く変えるようにして、ドライバーの意志を反映した適切な操舵特性とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る自動車の操舵比可変式ステアリング装置の全体構成を示す図である。
【図２】伝達比可変機構の構成を示す縦断面図である。
【図３】遊星ギヤ機構の構成を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】コントローラの構成を示す機能ブロック図である。
【図５】（ａ）車速の変化に対応する基本伝達比を設定したマップ、及び（ｂ）ハンドル舵角が小さいときの補正伝達比を設定したマップをそれぞれ例示する図である。
【図６】ギヤ入力角とモータ生成角と出力角との対応関係を示すグラフ図である。
【図７】所定のハンドル操舵に対する車輪舵角の変化を同一時間軸にて比較したシミュレーションの結果を示すグラフ図である。
【図８】コントローラによる操舵回転伝達比の制御手順の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
Ａ　　　　操舵比可変式ステアリング装置
１　　　　ステアリングホイール（操舵ハンドル）
２　　　　ステアリングシャフト（操舵力伝達系路）
３　　　　中間シャフト（操舵力伝達系路）
４　　　　ステアリングギヤボックス（操舵力伝達系路）
５　　　　タイロッド（操舵力伝達系路）
６　　　　車輪
９　　　　コントローラ
９ｂ　　　目標伝達比演算部（基本制御部）
９ｃ　　　補正伝達比演算部（補正制御部）
９ｄ　　　目標制御量演算部（基本制御部、補正制御部）
９ｅ　　　モータ駆動部（基本制御部、補正制御部）
１０　　　伝達比可変機構（可変機構）
１６　　　遊星ギヤ機構（差動ギヤ機構）
２０　　　プラネタリキャリア（所定のギヤ要素）
２２　　　ＶＧＲモータ（アクチュエータ）
【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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