(57)【要約】【課題】車両が直進状態にあるか否かを正確に検出することが可能な操舵系伝達比可変システムを提供する。【解決手段】本発明の操舵系伝達比可変システム１１では、舵角センサ３０及びアクト角センサ３１によって検出されるハンドル１２とアクチュエータ１４の出力回転部５１と回転位置が共に０点にあるときにのみ、車両が直進していると判断されるので、従来のようにアクチュエータの追従遅れによる誤検出が排除され、車両の直進状態を従来より正確に検出することが可能になる。そして、車両が直進状態のときに、メカロック７５によりアクチュエータ１４の出力回転部５１がボディ５２にロックされるので、ハンドル１２の０点近傍における操舵系の剛性が向上する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に備えたハンドルをアクチュエータのボディに連結する一方、前記アクチュエータの出力回転部に操舵輪の揺動機構を連結し、前記ハンドルの舵角と前記操舵輪の切れ角との対応を運転状況に応じて変更するように前記アクチュエータを駆動制御する操舵系伝達比可変システムにおいて、
前記ハンドルの舵角を検出する舵角センサと、
前記出力回転部の回転角を検出するアクト角センサと、
それら舵角センサ及びアクト角センサの検出結果が共に、前記車両を直進させるための０点に所定範囲内で一致したか否かに基づいて、前記車両が直進状態か否かを検出する直進状態検出手段とを備えたことを特徴とする操舵系伝達比可変システム。
【請求項２】
前記直進状態検出手段により直進状態が検出されたときに、前記アクチュエータの前記出力回転部を前記ボディに対して回転不能に保持するメカロックを設けたことを特徴とする請求項１に記載の操舵系伝達比可変システム。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記直進状態検出手段により直進状態が検出されたときに、前記出力回転部が前記ボディに対して電気的にロックされるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の操舵系伝達比可変システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンドルの舵角に対する操舵輪の切れ角を運転状況に応じて変更する操舵系伝達比可変システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の操舵系伝達比可変システムは、「ＶＧＲＳ」（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｇｅａｒ  Ｒａｔｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍ）と一般に呼ばれており、自動車の操舵系にアクチュエータを連結し、ハンドルの舵角、車速その他の運転情報に応じてアクチュエータを駆動制御することで、ハンドルの舵角に対する操舵輪の切れ角を運転状況に応じて変更する構成になっている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２３２０３２号（［０００２］［０００３］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車を直進するときのハンドルの舵角は、特異点（所謂、０点）になるので、直進状態か否かを判断して制御を行う必要がある。
【０００５】
そこで、開発途中のＶＧＲＳでは、ハンドルの舵角を舵角センサにて検出して、その舵角センサの検出角が０点付近にあるか否かに応じて、車両が直進状態か否かを検出していた。
【０００６】
しかしながら、ハンドルの舵角が０点であってもアクチュエータの追従遅れ等により車両が直進していない場合が生じ得る。このため、開発途中のＶＧＲＳでは、直進時でないにも拘わらず、直進時と誤検出して直進時用の制御を行う事態が生じ得た。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、車両が直進状態にあるか否かを正確に検出することが可能な操舵系伝達比可変システムの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵系伝達比可変システムは、車両に備えたハンドルをアクチュエータのボディに連結する一方、アクチュエータの出力回転部に操舵輪の揺動機構を連結し、ハンドルの舵角と操舵輪の切れ角との対応を運転状況に応じて変更するようにアクチュエータを駆動制御する操舵系伝達比可変システムにおいて、ハンドルの舵角を検出する舵角センサと、出力回転部の回転角を検出するアクト角センサと、それら舵角センサ及びアクト角センサの検出結果が共に、車両を直進させるための０点に所定範囲内で一致したか否かに基づいて、車両が直進状態か否かを検出する直進状態検出手段とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵系伝達比可変システムにおいて、直進状態検出手段により直進状態が検出されたときに、アクチュエータの出力回転部をボディに対して回転不能に保持するメカロックを設けたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の操舵系伝達比可変システムにおいて、アクチュエータは、直進状態検出手段により直進状態が検出されたときに、出力回転部がボディに対して電気的にロックされるように構成したところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の操舵系伝達比可変システムでは、ハンドルとアクチュエータの出力回転部とが共に０点になったときにのみ、車両が直進状態になっていると判断されるので、従来のようにアクチュエータの追従遅れによる誤検出が排除され、車両の直進状態を従来より正確に検出することが可能になる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
請求項２の操舵系伝達比可変システムでは、車両が直進状態のときに、メカロックによりアクチュエータの出力回転部がボディにロックされるので、ハンドルが０点のときの操舵系の剛性が向上する。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
請求項３の操舵系伝達比可変システムでは、車両が直進状態のときに、アクチュエータの出力回転部がボディに電気的にロックされるので、ハンドルが０点のときの操舵系の剛性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１には、本発明に係る操舵系伝達比可変システム１１の全体構成が示されている。同図において符号１４は、アクチュエータであって、差動式の減速機２２と、その減速機２２を駆動するサーボモータ２３とから構成されている。
【００１５】
減速機２２は、図２に示すように、一端有底の円筒状のボディ５２と、そのボディ５２の内側に収容された一端有底の円筒状の出力回転部５１と、さらに、その出力回転部５１の内側に収容された入力回転部５４とを備えてなる。ボディ５２の内周面と、出力回転部５１の外周面とには、互いに歯数が異なる差動歯５１Ａ，５２Ａが形成されている。入力回転部５４は、偏心円板の外側にベアリングを嵌合してなり、その偏心円板にはサーボモータ２３におけるローター６０の一端が固定されている。そして、入力回転部５４は、出力回転部５１を内周面の一部を押圧しており、ローター６０が回転することでその押圧部分が変化する。
【００１６】
出力回転部５１のうち入力回転部５４の周りを覆う周壁は、可撓性を有して局所的にボディ５２の内周面に押し付け可能となっている。これにより、入力回転部５４の回転に伴って出力回転部５１とボディ５２との差動歯５１Ａ，５２Ａの噛合部分が変化し、入力回転部５４が一回転する毎に、差動歯５１Ａ，５２Ａの歯数の差分だけ出力回転部５１が回転する。
【００１７】
減速機２２のボディ５２には、サーボモータ２３のステータ６１が一体化されている。サーボモータ２３のうち減速機２２と反対側の基端部は、図３に示されており、ここにメカロック７５が設けられている。メカロック７５は、ローター６０の基端部に嵌合したロックリング６２と、ステータ６１の基端面に揺動可能に設けたロックアーム７０と、ロックアーム７０を駆動するためのソレノイド素子６３とからなる。ロックアーム７０は、その長手方向の中間部分を、ステータ６１の基端面から起立した軸体６４によって軸支されている。ロックアーム７０の基端部には、ソレノイド素子６３に備えた直動ロッド６３Ｒが連結され、ロックアーム７０の先端部には、ロックリング６２に向かってロック突部７１が突出している。そして、ソレノイド素子６３を励磁すると、ロック突部７１をロックリング６２に押し付けるようにロックアーム７０が回動する一方、ソレノイド素子６３の励磁を解除すると、ソレノイド素子６３に内蔵のばね体によってロックアーム７０が逆転してロックリング６２から離脱する。
【００１８】
ロックリング６２には、外周面を４等配した位置に深溝部６６が形成されている。そして、ロックアーム７０のロック突部７１が深溝部６６に凹凸嵌合されることで、ロックリング６２と共にローター６０が回転不能にロックされる。
【００１９】
図２に示すように、サーボモータ２３のステータ６１にはケーシング７７が固定されており、そのケーシング７７のうち減速機２２と反対側には、入力側ステアリングシャフト１５が固定され、さらにその入力側ステアリングシャフト１５にハンドル１２（図１参照）が固定されている。これにより、サーボモータ２３のステータ６１及び減速機２２のボディ５２とがハンドル１２と共に回転する。
【００２０】
また、減速機２２の出力回転部５１には出力側ステアリングシャフト１６が固定されている。出力側ステアリングシャフト１６は、入力側ステアリングシャフト１５と同軸上に配され、その出力側ステアリングシャフト１６の一端には、図１に示すように、ピニオンギヤ１７が連結されている。ピニオンギヤ１７は、操舵輪２０，２０の間で延びたラック１８に噛合し、そのラック１８の両端からはタイロッド１９，１９が延びており、これらタイロッド１９，１９が左右の操舵輪２０，２０の回転支持部２１に連結されて本発明に係る「操舵輪の揺動機構」を構成している。これにより、出力側ステアリングシャフト１６の回転に伴って左右の操舵輪２０，２０の切れ角が連動して変更される。
【００２１】
入力側ステアリングシャフト１５の途中部分には、舵角センサ３０が設けられ、この舵角センサ３０により、ハンドル１２の舵角θ１が検出可能となっている。また、出力側ステアリングシャフト１６の途中部分にはアクト角センサ３１が設けられ、このアクト角センサ３１により出力回転部５１の回転角（以下、「アクト角θ２」という）が検出可能となっている。
【００２２】
前記したサーボモータ２３は、ＥＣＵ１０により駆動制御される。ＥＣＵ１０に備えたＣＰＵ２５には、サーボモータ２３に備えた位置センサ２３Ｅの出力信号が取り込まれている。また、ＣＰＵ２５には、車速センサ３２が検出した車速Ｖ、前記舵角センサ３０が検出した舵角θ１、アクト角センサ３１が検出したアクト角θ２等の運転情報が取り込まれている。そして、ハンドル１２の舵角θ１に対する操舵輪２０の切れ角が運転状況に応じて変化するように、サーボモータ２３を駆動制御している。
【００２３】
ところで、車両の直進状態におけるハンドル１２の舵角θ１及びアクチュエータ１４のアクト角θ２は、一般に「０点」と呼ばれている。そして、ＥＣＵ１０に備えたＥＥＰＲＯＭ２６（記憶手段）には、舵角θ１が０点のときに舵角センサ３０が出力する舵角０点データθ１０と、アクト角θ２が０点のときにアクト角センサ３１が出力するアクト角０点データθ１１とが記憶されている。
【００２４】
そして、ＣＰＵ２５は、走行中に所定周期で図４に示した直進状態検出プログラムＰ１を実行して直進状態から否かを判別する。この直進状態検出プログラムＰ１に関しては、以下の動作説明と共に述べる。
【００２５】
次に、上記構成からなる本実施形態の操舵系伝達比可変システム１１の動作を説明する。本実施形態の操舵系伝達比可変システム１１では、舵角θ１、車速Ｖ等の運転情報に応じてアクチュエータ１４（詳細には、サーボモータ２３）が駆動制御される。これにより、舵角θ１に対する操舵輪２０，２０の切れ角が変更される。具体的には、例えば、低速走行時には、舵角θ１に対する操舵輪２０の切れ角が比較的大きくなり、駐車等が容易になる。一方、高速走行時には、舵角θ１に対する操舵輪２０の切れ角が比較的小さくなり、高速時における急ハンドルを防ぐことができる。
【００２６】
さて、自動車の走行中に、ＥＣＵ１０のＣＰＵ２５は、図４に示した直進状態検出プログラムＰ１を所定周期でランする。直進状態検出プログラムＰ１がランされると、舵角センサ３０が検出した舵角θ１とＥＥＰＲＯＭ２６に記憶された舵角０点データθ１０との差Δθ１が、所定の基準値Ｋ１以下であるかがチェックされる（Ｓ１）。ここで、差Δθ１が、基準値Ｋ１以下であった場合には（Ｓ１でＹＥＳ）、舵角θ１が０点に一致したと判断して、次いで、アクト角センサ３１が検出したアクト角θ２とＥＥＰＲＯＭ２６に記憶されたアクト角０点データθ１１との差Δθ２が、所定の基準値Ｋ２以下であるかがチェックされる（Ｓ２）。ここで、差Δθ２が、基準値Ｋ２以下であった場合には（Ｓ２でＹＥＳ）、アクト角θ２が０点に一致したと判断する。
【００２７】
次いで、舵角θ１及びアクト角θ２が共に０点に一致している状態の継続時間を所定のタイマーにて測定し、その計測時間が基準時間を越えたか否かをチェックする（Ｓ３）。具体的には、舵角θ１及びアクト角θ２が共に０点に一致したときに、タイマーが計測を行っていなければ計測を開始し、この直進状態検出プログラムＰ１から抜ける。そして、所定周期で直進状態検出プログラムＰ１が繰り返される間に、舵角θ１及びアクト角θ２が共に０点に一致した状態が継続して、タイマーの計測時間が基準時間を越えたときに（Ｓ３のＹＥＳ）、車両が直進状態であると判断し（Ｓ４）、ロック処理（Ｓ５）が実行される。
なお、本実施形態では、上記したステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３によって、本発明に係る「直進状態検出手段」が構成されている。
【００２８】
ロック処理（Ｓ５）が実行されるとソレノイド素子６３がオンして、ロックアーム７０がロックリング６２側に押しつけられる。これにより、ロックアーム７０のロック突部７１が、ロックリング６２の深溝部６６に凹凸嵌合し、ローター６０がボディ５２に対して回転不能にロックされる。そして、舵角θ１及びアクト角θ２が共に０点に一致した状態が継続している限り、このロック状態が保持される。
【００２９】
また、所定周期で直進状態検出プログラムＰ１が繰り返される間に、舵角θ１又はアクト角θ２のいずれかが０点と一致しなくなった場合には（Ｓ１又はＳ２でＮＯ）、車両が直進状態でないと判断し（Ｓ６）、ロック処理が解除される（Ｓ７）。即ち、ソレノイド素子６３がオフして、ソレノイド素子６３に内蔵のばね体によってロックアーム７０がロックリング６２から離脱する。これにより、ローター６０がボディ５２に対して回転可能な状態に戻され、通常の制御が行われる。
【００３０】
このように本実施形態の操舵系伝達比可変システム１１では、舵角センサ３０及びアクト角センサ３１によって検出されるハンドル１２とアクチュエータ１４の出力回転部５１と回転位置が共に０点にあるときにのみ、車両が直進していると判断されるので、従来のようにアクチュエータの追従遅れによる誤検出が排除され、車両の直進状態を従来より正確に検出することが可能になる。そして、車両が直進状態のときに、メカロック７５によりアクチュエータ１４の出力回転部５１がボディ５２にロックされるので、ハンドル１２の０点近傍における操舵系の剛性が向上する。
【００３１】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態の操舵系伝達比可変システム１１では、メカロック７５によってアクチュエータ１４の出力回転部５１をボディ５２にロックしていたが、アクチュエータ１４の出力回転部５１がボディに電気的にロック（いわゆる、サーボロック）する構成であってもよい。
【００３２】
（２）前記実施形態では、車両の直進状態を検出したときには、アクチュエータの出力回転部をロックする構成であったが、直進時にアクチュエータの出力回転部をロックしないものにおいて、ハンドルとアクチュエータの出力回転部が共に０点の時に車両の直進状態を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る操舵系伝達比可変システムの模式図
【図２】アクチュエータの部分破断斜視図
【図３】ロック機構の斜視図
【図４】直進状態検出プログラムのフローチャート
【符号の説明】
１１…操舵系伝達比可変システム
１２…ハンドル
１４…アクチュエータ
２０…操舵輪
３０…舵角センサ
３１…アクト角センサ
５１…出力回転部
５２…ボディ
７５…メカロック
Ｐ１…直進状態検出プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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