(57)【要約】【課題】ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系に、コラムメインシャフトと同軸上で一体となって回転し、転舵輪へ操舵角を与えるモータと、コラムメインシャフトと同軸上で一体となって回転し、上記モータと該モータを制御する演算手段とを電気的に接続するスパイラルケーブル・ユニットと、を備えた車両用操舵機構において、スパイラルケーブル・ユニット自体のサイズを大きくすることなく、スパイラルケーブル破断に対するフェールセーフを実現する車両用操舵機構を提供すること。【解決手段】上記ステアリングハンドルを用いて運転者によって入力された上記コラムメインシャフトの回転量と、上記モータによって与えられる回転量との合計回転量が、上記スパイラルケーブル・ユニットの許容回転量以下となるように上記モータを制御する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系に、コラムメインシャフトと同軸上で一体となって回転し、転舵輪へ操舵角を与えるモータと、
コラムメインシャフトと同軸上で一体となって回転し、前記モータと該モータを制御する演算手段とを電気的に接続するスパイラルケーブル・ユニットと、を備えた車両用操舵機構であって、
前記ステアリングハンドルを用いて運転者によって入力された前記コラムメインシャフトの回転量と、前記モータによって与えられる回転量との合計回転量が、前記スパイラルケーブル・ユニットの許容回転量以下となるように前記モータが制御されることを特徴とする車両用操舵機構。
【請求項２】
請求項１記載の車両用操舵機構であって、
前記モータによって与えられる回転量が、第一の制御による回転量と、前記第一の制御とは異なる目的の制御であって該第一の制御より優先的に実行されるように設定された第二の制御による回転量とから成る場合、
前記第一の制御による回転量は、前記スパイラルケーブル・ユニットの許容回転量から、前記運転者によって入力されたコラムメインシャフトの回転量と、前記第二の制御による回転量とを引いた残りの値が上限となるように制御されることを特徴とする車両用操舵機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系に、転舵輪に操舵角を与えるモータと、スパイラルケーブル・ユニットとを備えた車両用操舵機構に係り、特に、スパイラルケーブル・ユニットの許容回転量を考慮してモータの発生させる回転量を制御する車両用操舵機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系に、転舵輪に操舵角を与えるモータと、スパイラルケーブル・ユニットとを設けた車両用操舵機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような構成の操舵機構は、例えば、ステアリングギア比を可変とする制御を行うことを目的とするものである。
【０００３】
以下、図１〜３を用いて、このような操舵機構の構成の一例を簡単に説明する。ステアリングギア比可変制御を実現するアクチュエータ１０１は、例えば図１に示すように、コラムＡＳＳＹとパワーステアリング（ＰＳ）ギアとを連結し、ステアリングハンドル操舵の回転角を伝達するインターミディエイトシャフト上に設けられる。
【０００４】
アクチュエータ１０１は、例えば図２に示すような構成を採り、ステアリングハンドル操舵による回転と、モータによる回転とを、例えばハーモニックギアを用いて、双方とも矛盾無くＰＳギアへつながる出力軸へ伝達する。
【０００５】
すなわち、ＰＳギアにつながるアクチュエータ出力軸の回転量は、コラムメインシャフト（ステアリングシャフト）回転量とモータ回転量とを足し合わせたものとなる（回転方向が逆向きであれば、両者の回転量の差分となる）。
【０００６】
ステアリングギア比を制御する場合、運転者がステアリングハンドルをある操舵角切ると、その操舵角及び車速に応じてモータが角度補正を行う。例えば、運転者がステアリングハンドルを切った量よりも多くＰＳピニオンギアを回転させたい場合、モータを操舵角と同じ方向に回転させてステアリングギア比をクイックにし、切り増し制御を実現する。逆に、ステアリングハンドル操舵角よりも少なくＰＳピニオンギアを回転させたい場合、モータを操舵角と反対方向に回し、操舵量の低減を実現する。
【０００７】
スパイラルケーブル・ユニット２０１は、例えば図３に示すような構成を採る。アクチュエータ１０１のモータは、コラムメインシャフトと同軸上に設けられ、これと一体となって回転する。この回転を許容しながらモータに電力を供給すると共に制御信号を伝達するのがこのスパイラルケーブルである。
【０００８】
図示するように、スパイラルケーブル・ユニット内にはフラットケーブルが渦巻状に巻いてあり、中心軸回りに巻き取られたり、ケースの内壁面側へ絆されたり（広がったり）して回転を吸収する。このスパイラルケーブル・ユニット２０１のケース（ハウジング）やケース外のリード線部分は固定されており、動かない。このリード線は、ハーネスやコネクタを通じてＥＣＵ２０２へつながっている。
【０００９】
以上、ステアリングギア比可変制御を行う場合について説明したが、上記のようなアクチュエータ機構は、いわゆるアクティブフロントステア制御にも用いることができる。アクティブフロントステア制御では、例えばスピンしそうな時に車両を安定させるための前輪舵角を運転者の意図（ステアリングハンドルから入力された操舵角・量）とは無関係に与え、舵角を補正する。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１１７５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなアクチュエータを用いた何らかの操舵制御（例えば、上述のステアリングギア比可変制御やアクティブフロントステア制御など）を実行する際に、操舵可能範囲の端点付近で機能がフェールしてもスパイラルケーブルのフラットケーブルが破断・断線しないようにするためには、スパイラルケーブルの許容回転量Ｓが、ＰＳギアのロックトゥロック回転量Ｌと、モータによる最大制御量Ｘｍａｘとの合計値以上である必要がある（Ｓ≧Ｌ＋Ｘｍａｘ）。
【００１２】
しかしながら、上述のようなスパイラルケーブル・ユニットは、ユニット自体のサイズにより許容し得る回転量Ｓが決まってしまうため、車両搭載スペースの制約により、スパイラルケーブル破断に対する十分なフェールセーフを確保することが難しい場合もあり得る。
【００１３】
また、上述のように、上記のようなアクチュエータ機構の用途は一制御ではない。例えば、上述のステアリングギア比可変制御とアクティブフロントステア制御とを同時に実現することも可能である。
【００１４】
その場合、上述のようなスパイラルケーブル破断に対するフェールセーフを実現するためには、スパイラルケーブルの許容回転量Ｓが、ＰＳギアロックトゥロック回転量Ｌと、ステアリングギア比可変制御の最大制御量Ａｍａｘと、アクティブフロントステア制御の最大制御量Ｂｍａｘとの合計値以上となる（Ｓ≧Ｌ＋Ａｍａｘ＋Ｂｍａｘ）ようにしなければならず、ユニット自体のサイズがますます大きくなり、上記問題は一層顕著となる。
【００１５】
このように、従来の操舵機構では、特に上記のようなアクチュエータ機構に複数の制御を実行させようとする際に、車両搭載スペースの制約によりスパイラルケーブル破断に対する十分なフェールセーフが確保できないおそれがある。
【００１６】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両搭載スペースによる制約を考慮して、スパイラルケーブル・ユニット自体のサイズを大きくすることなく、スパイラルケーブル破断に対するフェールセーフを実現する車両用操舵機構を提供することを主たる目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、ステアリングハンドルと転舵輪とを連結する操舵伝達系に、コラムメインシャフトと同軸上で一体となって回転し、転舵輪へ操舵角を与えるモータと、コラムメインシャフトと同軸上で一体となって回転し、上記モータと該モータを制御する演算手段とを電気的に接続するスパイラルケーブル・ユニットと、を備えた車両用操舵機構であって、上記ステアリングハンドルを用いて運転者によって入力された上記コラムメインシャフトの回転量と、上記モータによって与えられる回転量との合計回転量が、上記スパイラルケーブル・ユニットの許容回転量以下となるように上記モータが制御されることを特徴とする車両用操舵機構である。
【００１８】
この態様によれば、スパイラルケーブルの許容回転量を考慮してモータ制御量が制限されるため、操舵範囲端点付近でフェールした場合のフェールセーフを実現すると共に、スパイラルケーブル・ユニット自体のサイズを大きくせずにスパイラルケーブル断線を防止することができる。
【００１９】
なお、この態様において、モータによって与えられる回転量が、複数の制御による場合、予め優先的な制御と設定された制御による回転量は減らされず、予め非優先的な制御と設定された制御による回転量のみが減らされるように演算・制御されてもよい。
【００２０】
例えば、上記一態様において、モータによって与えられる回転量が、アクティブフロントステア制御による回転量と、ステアリングギア比可変制御による回転量とから成る場合、アクティブフロント制御による回転量を、スパイラルケーブル・ユニットの許容回転量から、運転者によって入力されたコラムメインシャフトの回転量と、ステアリングギア比可変制御による回転量とを引いた残りの値が上限となるように制御することも可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明では、ステアリングハンドル操舵角をθｈ、モータによる制御量をＸ、スパイラルケーブルの許容回転量をＳとすると、モータによる制御量Ｘを（Ｓ−θｈ）以下（すなわち、Ｘ≦Ｓ−θｈ）となるようにＥＣＵが制御する。すなわち、モータによって加えられる回転量に上限を設けることによって、スパイラルケーブルの破断を防止する。
【００２２】
なお、当業者には明らかなように、本発明はモータ制御量に絶対的な上限値を設定するものではない。なぜなら、Ｓは固定値であるが、θｈは逐次変化するからである。
【００２３】
以下、図４を用いて、本発明の一実施形態に係るＥＣＵの処理の流れについて説明する。
【００２４】
なお、本実施形態は、一例として、ステアリングギア比可変制御とアクティブフロントステア制御とが同時に行われる場合を前提とする。また、本実施形態では、アクティブフロントステア制御は中立点付近での制御がほとんどである、という観測に基づき、ステアリングギア比可変制御を優先させ、モータ制御量を制限する場合はアクティブフロントステア制御による制御量のみを制限するものとする。
【００２５】
まず、本ＥＣＵは例えばエンジン始動によりスタンバイ状態となり、運転者によるハンドル操舵を監視・待機する（Ｓ４０１）。
【００２６】
ハンドル操舵が検知されると（Ｓ４０１の「ＹＥＳ」）、例えばハンドル操舵角検出手段（図示せず）から操舵量θｈを読み込むと共に、例えばアクティブフロントステア制御用ＥＣＵ（図示せず）からアクティブフロントステア制御の目標制御量Ｂ’を読み込む（Ｓ４０２）。
【００２７】
次いで、Ｂ’≦Ｓ−（θｈ＋Ａ）が成り立つか確認される（Ｓ４０３）。ここで、Ａは、その時のステアリングギア比可変制御の制御量であり、例えばθｈに補正係数Ｋ（負の値を採り得る）を乗じることによって得られる（Ａ＝Ｋ×θｈ）。
【００２８】
上記不等式が成立する場合（Ｓ４０３の「ＹＥＳ」）、ハンドル操舵角θｈと、ステアリングギア比可変制御による制御量Ａと、アクティブフロントステア制御による目標制御量Ｂ’との合計がスパイラルケーブルの許容回転量Ｓ以下に収まっていると判断され、アクティブフロントステア制御の目標制御量Ｂ’がそのまま実際のアクティブフロントステア制御による制御量Ｂとして採用される（Ｓ４０４）。
【００２９】
他方、上記不等式が成立しない場合（Ｓ４０３の「ＮＯ」）、ハンドル操舵角θｈと、ステアリングギア比可変制御による制御量Ａと、アクティブフロントステア制御による目標制御量Ｂ’との合計がスパイラルケーブルの許容回転量Ｓを上回り、このまま実行されるとスパイラルケーブルが断線・破断すると判断され、アクティブフロントステア制御の実際の制御量Ｂが（Ｓ−（θｈ＋Ａ））と等しい値に制限される（Ｓ４０５）。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、スパイラルケーブル・ユニット自体のサイズを大きくすることなく、ケーブル破断に対するフェールセーフを実現することができる。また、複数の操舵制御が実行される場合に、上記フェールセーフが実行されても一部の制御については制御量が制限されないようにすることもできる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、操舵制御の例として、ステアリングギア比可変制御と、アクティブフロントステア制御とを挙げたが、これらは例示である。本発明に係る制御は、任意の一又は複数の操舵制御が実行される場合に適用可能である。
【００３２】
また、上記実施形態では、ステアリングギア比可変制御が優先されるものとしたが、これも一例であり、他の制御が優先されてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、スパイラルケーブル・ユニット自体のサイズを大きくすることなく、スパイラルケーブル破断に対するフェールセーフを実現する車両用操舵機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用操舵伝達系を概略的に示す図である。
【図２】操舵伝達系の途中に設けられた操舵制御を行うアクチュエータ機構を概略的に示す図である。
【図３】アクチュエータ機構に設けられたスパイラルケーブル・ユニットを概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るモータ制御ＥＣＵの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１  アクチュエータ
２０１  スパイラルケーブル・ユニット
２０２  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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