(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Ｒ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比Ｒを変更するとともに、特に高速側で操舵の位相遅れを小さくして、最適な操舵応答特性を得る。【解決手段】ステアリング１から車輪６までの操舵力の伝達系路に遊星ギヤ機構１６を有する伝達比可変機構１０を設ける。その遊星ギヤ機構１６においてサンギヤ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により回転させて出力回転を入力回転に対し加算乃至減算する。設定車速Ｖ０以上のときにＶＧＲモータ２２を減算の側に作動させ、操舵比Ｒを車速Ｖの上昇に応じて小さくなるように制御するとともに、ＶＧＲモータ２２の位相遅れｄｍを車速Ｖの上昇に応じて大きくなるように制御する。【選択図】　　　図４
2004050853.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少なくとも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伝達比制御部と、
前記アクチュエータの作動時の位相遅れを少なくとも車速に応じて制御する位相制御部と
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、
コントローラの伝達比制御部は、差動ギヤ機構において入力回転に対する減算の度合いが車速の高いときほど大きくなるようにアクチュエータを制御するものであり、
前記コントローラの位相制御部は、アクチュエータの位相遅れを車速の高いときほど大きくなるように制御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２において、
コントローラの位相制御部は、ハンドル操舵角の増大に応じてアクチュエータの位相遅れを小値側に補正する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４】
請求項２において、
コントローラの位相制御部は、ハンドル操舵速度の高いときほどアクチュエータの位相遅れを大値側に補正する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）を変更可能な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、ハンドル操舵に対する車輪の操舵比を車速に応じて変更す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、ハンドル操舵から車輪が動き出すまでには操舵力の伝達遅れがあり、また、車輪が動き出してから車体にヨーレイト等が発生するまでにも遅れが生じる。このような操舵応答の遅れは比較的車速の低いときや、操舵量が大きくてドライバーが一気にハンドルを切るときにはあまり問題にならないが、車速の高いときには次のような問題がある。
【０００５】
すなわち、一般に、車速の高いときには、ドライバーは操舵に対する自動車の挙動変化、即ち操舵応答に注意を払い、これをフィードバックしながらハンドル操舵を行うものであるから、操舵の瞬間に自動車の反応が鈍くて思うような応答が得られないときには不安感を覚え、心理的な疲労の原因になるし、ハンドルをやや切り過ぎるきらいもある。
【０００６】
特に、自動車が直進状態から旋回状態に移行するときには、旋回中にハンドルを切り増すときに比べてタイヤやサスペンションブッシュの撓みが大きくなるので、ドライバーは操舵応答の位相遅れを一層、大きく感じることになる。
【０００７】
このような応答遅れの問題に対して、ＶＧＲ装置の高速側の操舵比をあまり小さくせずに比較的クイックなものとし、このことによってヨーレイト等の立ち上がりを早くすることは可能であるが、この場合でも操舵の位相遅れが減少するわけではないし、ハンドル操舵に対する自動車の挙動変化が大きくなるから、高速安定性の観点からは好ましいことではない。
【０００８】
斯かる問題点について、本願の発明者は、操舵力の伝達系路に差動ギヤ機構を設けて回転の伝達比を変化させるようにした上述の加減算方式のＶＧＲ装置において、アクチュエータの作動によって入力回転を減算する場合には、そのアクチュエータの作動の位相遅れによって見かけ上、操舵の位相遅れが減少することを見出して、本願発明を完成するに至った。すなわち、本願発明の目的は、従来のＶＧＲ装置と同様に自動車の車速に応じて適切な操舵ゲイン特性となるように操舵比を変更するとともに、これとは独立に位相遅れをも制御して、自動車の走行状態に対応した最適な操舵応答特性を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明では、差動ギヤ機構の所定のギヤ要素をアクチュエータにより駆動して回転の伝達比を変化させるようにした加減算方式の操舵比可変式ステアリング装置において、操舵回転の伝達比が少なくとも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とともに、そのアクチュエータの作動の位相遅れを少なくとも車速に応じて制御することで、操舵の位相遅れを変更するようにした。
【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、前記可変機構を、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により、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少なくとも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伝達比制御部と、そのアクチュエータの作動時の位相遅れを少なくとも車速に応じて制御する位相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る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、該差動ギヤ機構において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、操舵比が変化する。この際、コントローラの伝達比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ゲイン特性が得られる。
【００１２】
また、前記コントローラの位相制御部によって、アクチュエータの作動の位相遅れが少なくとも車速に応じて制御される。この際、そのアクチュエータの作動の遅れは、ハンドル操舵の開始から遅れて操舵比が変化することを意味するから、差動ギヤ機構において入力回転を減算して出力する場合には操舵の位相遅れが小さくなり、反対に作動ギヤ機構において入力回転に加算する場合には操舵の位相遅れが大きくなる。つまり、操舵回転の伝達比をベースのものよりも小さくする高速域においてはアクチュエータの位相遅れの制御によって、操舵の位相遅れを小さくすることができ、これにより、車速に対応した適切な操舵応答を得ることができる。
【００１３】
より具体的には、前記コントローラの伝達比制御部は、差動ギヤ機構において入力回転に対する減算の度合いが車速の高いときほど大きくなるように、即ち入力回転に対する出力回転の伝達比が車速の高いときほど小さくなるように、アクチュエータを制御するものとし、また、位相制御部は、アクチュエータの位相遅れを車速の高いときほど大きくなるように制御するものとすればよい（請求項２の発明）。
【００１４】
こうすれば、車速が高いときほど差動ギヤ機構における回転の伝達比が小さくなって操舵比が小さくなるので、ゲインの低いスローな操舵特性が得られ、高速走行時の自動車の挙動変化が穏やかなものになる。同様に、車速が高いときほどアクチュエータの位相遅れが大きくなることで、ハンドル操舵の位相遅れは小さくなり、操舵に対して遅れなく期待通りの応答が得られるようになる。従って、ドライバーは高速走行時であっても何ら不安を感じることなく、自信を持ってハンドル操舵を行うことができ、このことが疲労の軽減につながる。
【００１５】
さらに、請求項３の発明として、前記コントローラの位相制御部を、ハンドル操舵角の増大に応じてアクチュエータの位相遅れを小値側に補正するように構成してもよい。すなわち、ハンドル操舵の位相遅れに関する好ましい特性はハンドル操舵角によっても異なり、直進状態からハンドル操舵を開始するときにはドライバーは操舵応答の遅れを大きく感じやすいので、このときには操舵の位相遅れができるだけ小さくなるようにするのが好ましいからである。
【００１６】
一方、旋回状態でさらにハンドルを切り増すときにはドライバーは比較的、応答遅れを感じ難いから、この場合にはアクチュエータの位相遅れを小値側に補正して、速やかに車速に対応する適切な操舵比に収束させるのが好ましいからである。
【００１７】
また、請求項４の発明として、前記コントローラの位相制御部を、ハンドル操舵速度の高いときほどアクチュエータの位相遅れを大値側に補正するように構成してもよい。すなわち、ハンドル操舵速度の高いときには、その分、ドライバーは自動車の向きを早く変えようとしているのであるから、このときにはアクチュエータの位相遅れを大値側に補正することで操舵の位相遅れを一層、小さくさせ、比較的クイックなベースの操舵比にて車輪の向きを早く変えるようにすることで、ドライバーの意志を反映した一層、適切な操舵特性とすることができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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へ伝達される回転量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。
【００２５】
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。
【００２６】
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とハンドル舵角θＨとに対応するように予め設定した操舵比Ｒ及び操舵位相遅れの制御特性をそれぞれ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、現在の車速Ｖ及びハンドル舵角θＨに対応する目標操舵比Ｒ＊を演算する目標操舵比演算部９ｂと、その目標操舵比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９ｃと、該ＶＧＲモータ２２の作動の位相遅れｄｍ（モータ位相遅れ）の目標値ｄｍ＊を車速Ｖ及びハンドル舵角θＨに基づいて演算する目標位相遅れ演算部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、且つ前記の位相遅れｄｍを付与しながらＶＧＲモータ２２を駆動するモータ駆動部９ｅとを備えている。
【００２７】
詳しくは、前記操舵比の特性マップは、図５に一例を示すように、車速Ｖの変化に対応する操舵比Ｒの変更係数ｋ１を設定した車速対応マップＭ１と、同様にハンドル舵角θＨに対応する操舵比の変更係数ｋ２を設定した舵角対応マップ（図示せず）とからなり、前記目標操舵比演算部９ｂにおいては現在の車速Ｖ及びハンドル舵角θＨに基づいて各マップからそれぞれ変更係数ｋ１，ｋ２を読み込み、これらを操舵比のベース値Ｒ０に乗算して、目標操舵比Ｒ＊を演算する。これにより、車速Ｖ及びハンドル舵角θＨの変化に対していつでも適切な操舵比Ｒとすることができる。
【００２８】
Ｒ＊　　＝　ｋ１×ｋ２×Ｒ０
具体的に、前記車速対応マップＭ１によれば、車速Ｖに対応する操舵比Ｒの変更係数ｋ１は、例えば自動車の中速域に予め設定した所定車速Ｖ０（図例では約時速４０ｋｍ）のときに１とされ、それよりも車速の高いときには１よりも小さな値とされ、一方、設定車速Ｖ０よりも車速の低いときには１よりも大きな値とされている。また、車速Ｖの変化に対する変更係数ｋ１の変化割合は低速側ほど大きく、前記設定車速Ｖ０よりも低速側では車速Ｖの変化に対して変更係数ｋ１の値が比較的大きく変化するのに対して、設定車速Ｖ０よりも高速側では車速Ｖが変化しても変更係数ｋ１の値はあまり変化していない。
【００２９】
すなわち、この実施形態では、自動車の車速Ｖが設定車速Ｖ０よりも高いときには、その車速Ｖの上昇に応じて緩やかに変更係数ｋ１が減少し、操舵比Ｒが小さくなって高速側ほどゲインの低いスローな操舵特性になる。従って、ステアリング１から車輪６までの操舵力伝達系路の機械的な構成によって決まるベースの操舵比Ｒ０が比較的大きな値であっても、高速域での自動車の操舵特性はゲインの小さなスローなものとなり、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。
【００３０】
また、前記設定車速Ｖ０のときには変更係数ｋ１は１であり、基本的には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、これにより操舵比Ｒがベース値Ｒ０に維持される。さらに、自動車の車速Ｖが前記設定車速Ｖ０よりも低いときには変更係数ｋ１は１よりも大きな値であり、ＶＧＲモータ２２によりプラネタリキャリア２０が遊星ギヤ機構１６の出力回転を加算する向きに回転されて、操舵比Ｒがベース値Ｒ０よりも大きくなる。このことで、低速走行時の自動車の操舵特性はゲインの高いクイックなものとなり、非常に小回り性能が高くなる。
【００３１】
そして、上述の如く比較的高速側の速度域（Ｖ＞Ｖ０）において伝達比可変機構１０により操舵回転を減算する場合には、遊星ギヤ機構１６のプラネタリキャリア２０を駆動するＶＧＲモータ２２の作動の位相遅れｄｍが、ステアリング１の操舵に対する車輪６の転舵の位相遅れを減少する結果となる。すなわち、遊星ギヤ機構１６において伝達する回転量を減算する場合、そのためのＶＧＲモータ２２の作動が遅れるということは、ステアリング１の操舵開始から遅れて操舵比Ｒが減少するということであり、換言すれば、ステアリング１が操舵されたときに始め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るから、見かけ上、操舵の位相遅れが減少することになるのである。
【００３２】
この点について詳しくは、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。
【００３３】
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。
【００３４】
さらに、図８は、ステアリング１への操舵入力に対するヨーレイトの周波数応答特性を示すボード線図であり、同図（ａ）に実線で示すようにＶＧＲモータ２２の減算制御によって操舵比を変更した場合、その操舵比の変化に応じて操舵ゲインのピーク値がベースのもの（図に破線で示す）よりも低下しており（図に黒丸で示す約１Ｈｚのときに略０．３５から略０．１９に低下）、また、約１Ｈｚのときの位相は図に黒丸で示すように−２１．４から−１５．７に進んでいることが分かる。一方、同図（ｂ）に仮想線で示すように機械的に操舵比を変化させた場合、操舵ゲインのピーク値は低下するものの、位相は変化していない。
【００３５】
そのように加減算方式のＶＧＲ装置において、ＶＧＲモータ２２の減算側への作動遅れがハンドル操舵の位相遅れを減少させることを利用して、この実施形態のＶＧＲ装置Ａでは、上述の如く、コントローラ９によりＶＧＲモータ２２の回転角を制御して操舵比Ｒを変更するとともに、そのＶＧＲモータ２２の作動の位相遅れｄｍも制御して、操舵の位相遅れ特性を変更するようにしている。
【００３６】
具体的には、前記コントローラ９の特性記憶部９ａには、図９に一例を示すように車速Ｖの変化に対応するようにモータ位相遅れｄｍのベース値ｄｍ０を設定した車速対応マップＭ２と、ハンドル舵角θＨに対応するモータ位相遅れｄｍの変更係数ｋ３を設定した舵角補正マップＭ３とが記憶され、さらに、図１０に一例を示すように、舵角速度θＨ′に対応する変更係数ｋ４を設定した舵角速度補正マップＭ４が記憶されている。そして、コントローラ９の目標位相遅れ演算部９ｄでは、現在の車速Ｖに基づいて前記車速対応マップＭ２からモータ位相遅れのベース値ｄｍ０を読み込むとともに、ハンドル舵角θＨ及び舵角速度θＨ′に基づいて前記補正マップＭ３，Ｍ４からそれぞれ変更係数ｋ３、ｋ４を読み込み、それらを乗算して、目標モータ位相遅れｄｍ＊を演算する。
【００３７】
ｄｍ＊　＝　ｋ３×ｋ４×ｄｍ０
より具体的に、図９（ａ）の車速対応マップＭ２によれば、モータ位相遅れｄｍのベース値ｄｍ０は、車速Ｖの低いときから高いときまでその車速Ｖの上昇に略比例して増加している。そして、上述したように、設定車速Ｖ０よりも高い車速域ではＶＧＲモータ２２の作動の位相遅れが大きいほど、ステアリング１の舵角θＨに対する車輪舵角θｆの位相遅れが小さくなるから、前記のマップＭ２に設定された特性によれば、車速Ｖの高いときほど操舵の位相遅れが小さくなって、ステアリング１の操舵に対して期待通りの反応が得られるようになる。
【００３８】
また、同図（ｂ）に示す舵角補正マップＭ３によれば、モータ位相遅れｄｍの変更係数ｋ３は、ハンドル舵角θＨ（絶対値）の小さいときには略一定であり、さらにハンドル舵角θＨが増大すると、これに応じて徐々に減少する。その際、ハンドル舵角θＨの増大に対して変更係数ｋ３が減少する割合は車速Ｖの高いときの方が相対的に大きくなっていて、例えば時速１２０ｋｍ以上の高速域では、図に実線で示すように変更係数ｋ３はハンドル舵角θＨが最大となるときを含む所定の範囲で略一定になる。
【００３９】
そのようにハンドル舵角θＨに応じて変更係数ｋ３の値を変更するのは、操舵の位相遅れに関する好ましい特性が車速Ｖだけではなく、ハンドル舵角θＨによっても変化するからである。すなわち、一般的に、自動車の直進中にドライバーがステアリング１の操舵を開始するときには、旋回中にステアリング１を切り増すときに比べてタイヤやサスペンションブッシュの撓みが大きくなるので、車体のヨーレイト等の立ち上がりが遅れて、ドライバーは操舵応答の遅れを大きく感じ易い。そこで、このような状態では操舵の位相遅れができるだけ小さくなるように、モータ位相遅れｄｍを大きめに設定しているのである。
【００４０】
一方、自動車の旋回中には車体に対して横加速度が作用していて、タイヤやサスペンションブッシュにも概ね一方向の付勢力が作用しているので、この状態からさらにステアリング１を切り増すときのヨーレイト等の立ち上がりは比較的早い。しかも、そのように横加速度を受けている状態ではドライバーは比較的、操舵応答の遅れを感じ難い。そこで、ハンドル舵角θＨが大きくなればＶＧＲモータ２２の作動の位相遅れｄｍは小さめにして、操舵比Ｒを速やかに車速Ｖに対応する適値Ｒ＊に収束させるようにしている。
【００４１】
さらに、図１０（ａ）に示す舵角速度補正マップＭ４によれば、変更係数ｋ４は、ステアリング１の操舵速度θＨ′（絶対値）が所定範囲にあるときにその値に略比例して増加するように設定されている。すなわち、操舵速度θＨ′の高いときには、ドライバーは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ＶＧＲモータ２２の位相遅れｄｍを大きくして操舵の位相遅れを小さくすることで、比較的クイックなベースの操舵比Ｒ０により車輪３の向きを早く変えるようにするのである。こうすることで、ドライバーの意志を反映させた一層、適切な操舵特性とすることができる。
【００４２】
尚、そのような舵角速度θＨ′に応じた補正は車速Ｖ及びハンドル舵角θＨがそれぞれ予め設定した範囲にあるときにのみ、行われる。すなわち、図１０（ｂ）に一例を示すように、コントローラ９の特性記憶部９ａには、自動車の運転状態を車速Ｖ及びハンドル舵角θＨによって規定したマップＭ５が記憶され、このマップＭ５上には図に斜線を入れて示すように舵角速度補正領域が設定されている。そして、コントローラ９は、現在の車速Ｖ及びハンドル舵角θＨに基づいて、自動車の運転状態が前記舵角速度補正領域にあると判定したときにのみ、前記の舵角速度θＨ′に応じた補正を行うようになっている。
【００４３】
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。
【００４４】
その際、まず、前記コントローラ９によるＶＧＲモータ２２の制御によって、前記伝達比可変機構１０における操舵回転の伝達比が車速Ｖ及びハンドル舵角θＨに応じて変更される。すなわち、車速Ｖが設定車速Ｖ０よりも高いときにはＶＧＲモータ２２が操舵回転を減算する向きに回転して、操舵比が小さくなるので、高速走行状態でも安定性を確保しやすいゲインの低い、スローな操舵特性となる。一方、車速Ｖが設定車速Ｖ０よりも低いときにはＶＧＲモータ２２が操舵回転を加算する向きに回転し、操舵比が大きくなることで、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。
【００４５】
これとともに、前記ＶＧＲモータ２２の作動の位相遅れｄｍが車速Ｖやハンドル舵角θＨに応じて制御され、これにより操舵の位相遅れが変更される。すなわち、基本的には車速Ｖが高いほどモータ位相遅れｄｍが大きくなり、これにより操舵の位相遅れが減少して自動車の操舵応答が極めて早くなるから、ドライバーはステアリング１の操舵に対して遅れなく期待通りの応答を得ることができる。
【００４６】
つまり、この実施形態のものでは、高速側での自動車の操舵特性を、ステアリング１の操舵に対する挙動変化が小さい安定したものとしながら、同時に操舵応答の遅れが殆どない極めてシュアな操舵フィーリングを得ることができる。これにより、ドライバーは高速走行時であっても何ら不安を感じることなく、自信を持ってステアリング１を操舵することができ、このことが疲労の軽減につながる。
【００４７】
さらに、そのように車速Ｖに応じて変更するモータ位相遅れｄｍをさらにハンドル舵角θＨ及び舵角速度θＨ′に応じて補正することで、自動車の走行状態による操舵応答の感じやすさやドライバーの意志を加味した一層、適切な操舵特性とすることができる。
【００４８】
尚、この実施形態では、車速Ｖが設定車速Ｖ０よりも低いときには、伝達比可変機構１０においてＶＧＲモータ２２を加算側に動作させるようにしており、このときにモータ作動に位相遅れがあるとその分、操舵応答の遅れが助長されることになるが、車速Ｖの低いときには元々、微舵によるヨーレイト等の変化が小さく、しかも、一般的にドライバーがステアリング１を早く且つ大きく操作するので、操舵応答の遅れによって違和感を感じることは殆どない。
【００４９】
また、本発明はこの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。
【００５０】
【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、操舵力の伝達系路に介在させた差動ギヤ機構の所定のギヤ要素をアクチュエータにより駆動して、操舵回転の伝達比を変更するようにした加減算方式の操舵比可変式ステアリング装置において、操舵回転の伝達比が少なくとも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とともに、そのアクチュエータの作動の位相遅れを少なくとも車速に応じて制御することで、車速に対応する適切な操舵比、即ち操舵ゲイン特性を得ながら、操舵の位相遅れも適切に変更して、最適な操舵応答を得ることができる。
【００５１】
請求項２の発明によると、車速が高いときほど操舵比を小さくすることで、高速安定性に優れたスローな操舵特性としながら、しかも、位相遅れの小さいシュアな操舵フィーリングを得ることができる。
【００５２】
請求項３の発明によると、ハンドル操舵角の増大に応じてアクチュエータの位相遅れを小値側に補正することで、操舵応答の遅れの感じやすさを加味したさらに適切な操舵特性とすることができる。
【００５３】
請求項４の発明によると、ハンドル操舵速度の高いときほどアクチュエータの位相遅れを大値側に補正することで、ドライバーの意志を加味した一層、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】車速の変化に対応して操舵比の変更係数を設定したマップの一例を示す図である。
【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】ハンドル舵角の変化に対するヨーレイトの周波数応答特性を示すボード線図である。
【図９】車速及び舵角に応じてモータ位相遅れを変更するマップを例示する図である。
【図１０】舵角速度に応じてモータ位相遅れを変更するマップを例示する図である。
【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　　　目標操舵比演算部（伝達比制御部）
９ｃ　　　目標制御量演算部（伝達比制御部）
９ｄ　　　目標位相遅れ演算部（位相制御部）
９ｅ　　　モータ駆動部（伝達比制御部、位相制御部）
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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【図９】
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【図１０】
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