(57)【要約】【課題】ステアバイワイヤ式（ＳＢＷ式）又は伝達比可変式の操舵装置等において、ＩＴＳ（高度道路交通システム）に対応した自動操縦が可能な自動モードから、運転者自ら操縦する手動モードへ変更するときに、操舵手段と操向車輪との位相を同一にする車両用操舵装置の提供。【解決手段】ＳＢＷ式又は伝達比可変式の操舵装置等において、手動モード又は自動モードにより操舵を制御する手段を備えた操舵制御部と、モード変更の指示を受け付けるモード変更受付部と、操舵手段の操舵角を変更可能な操舵アクチュエータと、操向車輪の転舵角θ２０を検出可能な転舵角センサとを備え、操舵手段の操舵角θ１と、操向車輪の転舵角θ２０に対応する対応操舵角θ２とが対応するように操舵手段を回転駆動し、対応した後で手動モードへ変更する。【選択図】　　　　図２
2004034751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向車輪の向きを変える舵取機構と、該舵取機構に駆動力を付与する舵取アクチュエータと、前記舵取機構に機械的に連結されていない回転軸の上部に連結された操舵手段と、該操舵手段の操舵角を検出する操舵角センサと、前記操向車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、前記操舵角センサ及び転舵角センサの検出結果に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う操舵制御部とを備える車両用操舵装置において、
前記操舵制御部は、前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う手動モード又は外部からの誘導信号に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う自動モードにより操舵を制御する手段を備え、
前記手動モードと前記自動モードとの変更指示を受け付けるモード変更受付部と、
前記回転軸に回転力を付与して前記操舵手段の操舵角を変更する操舵アクチュエータと、
前記モード変更受付部が前記自動モードから前記手動モードへ変更する指示を受け付けたか否かを判断する受付判断手段と、
該受付判断手段が、指示を受け付けたと判断したとき、前記操舵角センサ及び転舵角センサの検出結果から、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とが同一であるか否かを判断する同一判断手段と、
該同一判断手段が否と判断したとき、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とを対応させるために前記操舵アクチュエータの動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
操向車輪の向きを変える舵取機構と、該舵取機構に駆動力を付与する舵取アクチュエータと、前記舵取機構に機械的に連結されていない回転軸の上部に連結された操舵手段と、前記操向車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、前記操舵手段の操舵及び前記転舵角センサの検出結果に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う操舵制御部とを備える車両用操舵装置において、
前記操舵制御部は、前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う手動モード又は前記操舵手段が中立位置にしてあり、外部からの誘導信号に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う自動モードにより操舵を制御する手段を備え、
前記手動モードと前記自動モードとの変更指示を受け付けるモード変更受付部と、
前記モード変更受付部が前記自動モードから前記手動モードへ変更する指示を受け付けたか否かを判断する受付判断手段と、
該受付判断手段が、指示を受け付けたと判断したとき、前記転舵角センサが検出した転舵角が中立位置であるか否かを判断する中立判断手段と、
該中立判断手段が中立位置であると判断したとき、前記自動モードから前記手動モードへ変更する変更手段と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
入力軸の上部に連結された操舵手段と、操向車輪の向きを変える舵取機構と、該舵取機構に連結された出力軸と、前記入力軸及び出力軸の間に介装された回転伝達比可変手段と、前記舵取機構に駆動力を付与する舵取アクチュエータと、前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角センサと、該操舵角センサの検出結果に応じて前記回転伝達比可変手段の回転伝達比の変更制御及び前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う操舵制御部とを備える車両用操舵装置において、
前記操舵制御部は、前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う手動モード又は外部からの誘導信号に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う自動モードにより操舵を制御する手段を備え、
前記手動モードと前記自動モードとの変更指示を受け付けるモード変更受付部と、
前記操向車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記入力軸に回転力を付与して前記操舵手段の操舵角を変更する操舵アクチュエータと、
前記モード変更受付部が前記自動モードから前記手動モードへ変更する指示を受け付けたか否かを判断する受付判断手段と、
該受付判断手段が、指示を受け付けたと判断したとき、前記操舵角センサ及び転舵角センサの検出結果から、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とが同一であるか否かを判断する同一判断手段と、
該同一判断手段が否と判断したとき、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とを対応させるために前記操舵アクチュエータの動作を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者により操作されたステアリングホイール等の操舵手段の操舵量に応じて車両の操向車輪の向きを変える車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用操舵装置には、種々の方式のものが存在するが、最近はステアバイワイヤ式の操舵装置及び伝達比可変式の操舵装置が注目されている。
【０００３】
ステアバイワイヤ式の操舵装置は、車室内部の操舵手段と車室外部の舵取機構とを機械的に連結せずに配すると共に、舵取機構の一部に舵取アクチュエータを付設し、該舵取アクチュエータを、前記操舵手段の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、舵取機構に駆動力を付与して前記操舵手段の操作に応じた操舵を行わせる構成としたものである。
【０００４】
このようなステアバイワイヤ式の操舵装置は、操舵手段の操作量と、舵取アクチュエータの動作による舵取機構の動作量との対応関係を機械的な制約を受けずに自在に変更することができ、車速の高低及び加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得るという利点を有している。
【０００５】
一方、伝達比可変式の操舵装置は、操舵手段の操作に応じて回転する入力軸と舵取機構の動作に連動回転する出力軸との間に回転伝達比の変更が可能な伝動装置を介装し、前記回転伝達比を走行状態に応じて可変制御することにより、走行状態に適応した操舵特性が得られるように構成したものである。前記伝動装置は遊星ギヤ機構であり、入力軸に連結されたサンギヤと、出力軸に連結されたキャリアに保持され、サンギヤに噛み合うプラネタリギヤと、モータにより回転駆動制御され、プラネタリギヤに噛み合うリングギヤとを備える。
【０００６】
上述のステアバイワイヤ式又は伝達比可変式の操舵装置を搭載した車両は、現在、運転者が操舵手段等を操作して、車両を操舵することが前提である。さらに、近時では、高度道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｓｙｓｔｅｍｓ：ＩＴＳ）の内の一つとして走行支援道路システム（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｃｒｕｉｓｅ−Ａｓｓｉｓｔ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　：以下、ＡＨＳという）が研究開発されている。このようなＡＨＳは、上述のステアバイワイヤ式又は伝達比可変式の操舵装置を搭載した車両等を対象にして、道路側に経路誘導インフラ及び情報収集インフラ等を設けると共に道路側インフラ等と車両間等との通信を可能にして、車両の自動走行を実現するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＡＨＳにおいては、道路側にも経路誘導インフラ等が必要であることから、全ての道路がＡＨＳに対応するとは考えにくく、車両に搭載される操舵装置においては、ＡＨＳに対応した自動モードと、運転者が操縦する手動モードとを設けることが想定される。
【０００８】
ステアバイワイヤ式の操舵装置においては、自動モードにより車両を走行させる場合、通常、操舵手段は静止しており、操向車輪のみが左右に操向して車両を操向する。この状態において手動モードへ変更すると、操舵手段及び操向車輪は連動していないことから、操舵手段と操向車輪との位相は一致しない。よって、操舵手段及び操向車輪の位相がずれた状態で操舵手段を操作した場合、運転者は違和感を覚えるという問題がある。
【０００９】
また、伝達比可変式の操舵装置においては、自動モードで運転者が操舵手段から手を離していた場合、出力軸の回転角を入力軸の回転角に応じた目標回転角に一致させるためにモータを駆動制御しても、出力軸の回転が遊星ギヤ機構を介して入力軸に伝わり、入力軸が回転するために目標回転角が変動して制御を収束できなくなり、入力軸と出力軸との位相がずれる場合がある。また、操舵手段の操作の途中において伝達比が変更され、中立位置に復帰する前に手動モードから自動モードへ変更された場合に、伝達比が固定されたまま自動操縦されたときは、操向車輪と操舵手段との中立位置が一致しなくなる。この状態で手動モードへ変更された場合、入力軸と出力軸との位相がずれる。操舵手段及び操向車輪の位相がずれた状態で操舵手段を操作した場合、ステアバイワイヤ式の操舵装置と同様に、運転者は操舵において違和感を覚えるという問題がある。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、自動モードから手動モードへ変更するときに、操舵手段及び操向車輪の位相を合わせる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る車両用操舵装置は、操向車輪の向きを変える舵取機構と、該舵取機構に駆動力を付与する舵取アクチュエータと、前記舵取機構に機械的に連結されていない回転軸の上部に連結された操舵手段と、該操舵手段の操舵角を検出する操舵角センサと、前記操向車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、前記操舵角センサ及び転舵角センサの検出結果に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う操舵制御部とを備える車両用操舵装置において、前記操舵制御部は、前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う手動モード又は外部からの誘導信号に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う自動モードにより操舵を制御する手段を備え、前記手動モードと前記自動モードとの変更指示を受け付けるモード変更受付部と、前記回転軸に回転力を付与して前記操舵手段の操舵角を変更する操舵アクチュエータと、前記モード変更受付部が前記自動モードから前記手動モードへ変更する指示を受け付けたか否かを判断する受付判断手段と、該受付判断手段が、指示を受け付けたと判断したとき、前記操舵角センサ及び転舵角センサの検出結果から、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とが同一であるか否かを判断する同一判断手段と、該同一判断手段が否と判断したとき、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とを対応させるために前記操舵アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第１発明においては、ステアバイワイヤ式の操舵装置で自動モードから手動モードへ変更する場合、操舵手段及び操向車輪の夫々の位相を検出し、操舵手段及び操向車輪の位相が異なるときは、操舵手段を回転駆動して操向車輪の位相に合わせる。これにより、手動モードへ変更するとき、操舵手段と操向車輪との位相ずれがなく、手動モードへ変更後も操舵手段を操作する上で違和感を覚えることがない。
【００１３】
なお、前記同一判断手段が同一であると判断したとき、操舵手段と操向車輪との間に位相ずれは無いので、前記操舵アクチュエータを駆動制御することなしに自動モードから手動モードへ変更する。
【００１４】
第２発明に係る車両用操舵装置は、操向車輪の向きを変える舵取機構と、該舵取機構に駆動力を付与する舵取アクチュエータと、前記舵取機構に機械的に連結されていない回転軸の上部に連結された操舵手段と、前記操向車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、前記操舵手段の操舵及び前記転舵角センサの検出結果に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う操舵制御部とを備える車両用操舵装置において、前記操舵制御部は、前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う手動モード又は前記操舵手段が中立位置にしてあり、外部からの誘導信号に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う自動モードにより操舵を制御する手段を備え、前記手動モードと前記自動モードとの変更指示を受け付けるモード変更受付部と、前記モード変更受付部が前記自動モードから前記手動モードへ変更する指示を受け付けたか否かを判断する受付判断手段と、該受付判断手段が、指示を受け付けたと判断したとき、前記転舵角センサが検出した転舵角が中立位置であるか否かを判断する中立判断手段と、該中立判断手段が中立位置であると判断したとき、前記自動モードから前記手動モードへ変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
第２発明においては、ステアバイワイヤ式の操舵装置で自動モードから手動モードへ変更する場合、操向車輪の転舵角を検出し、操向車輪の転舵角が中立位置か否かを判断する。操向車輪が中立位置にある場合のみ手動モードへ変更することが可能としてあり、第１発明のように位相を合わせるために操舵手段を回転駆動することもないので、一段と簡易な構成及び制御で操舵手段と操向車輪との位相ずれがなく安全に手動モードへ変更でき、手動モードへ変更後も操舵手段を操作する上で違和感を覚えることがない。
【００１６】
第３発明に係る車両用操舵装置は、入力軸の上部に連結された操舵手段と、操向車輪の向きを変える舵取機構と、該舵取機構に連結された出力軸と、前記入力軸及び出力軸の間に介装された回転伝達比可変手段と、前記舵取機構に駆動力を付与する舵取アクチュエータと、前記操舵手段の操舵角を検出する操舵角センサと、該操舵角センサの検出結果に応じて前記回転伝達比可変手段の回転伝達比の変更制御及び前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う操舵制御部とを備える車両用操舵装置において、前記操舵制御部は、前記操舵手段の操舵に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う手動モード又は外部からの誘導信号に応じて前記舵取アクチュエータの駆動制御を行う自動モードにより操舵を制御する手段を備え、前記手動モードと前記自動モードとの変更指示を受け付けるモード変更受付部と、前記操向車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、前記入力軸に回転力を付与して前記操舵手段の操舵角を変更する操舵アクチュエータと、前記モード変更受付部が前記自動モードから前記手動モードへ変更する指示を受け付けたか否かを判断する受付判断手段と、該受付判断手段が、指示を受け付けたと判断したとき、前記操舵角センサ及び転舵角センサの検出結果から、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とが同一であるか否かを判断する同一判断手段と、該同一判断手段が否と判断したとき、前記操舵手段の操舵角と前記操向車輪の転舵角に対応する前記操舵手段の対応操舵角とを対応させるために前記操舵アクチュエータの動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
第３発明においては、伝達比可変式の操舵装置で自動モードから手動モードへ変更する場合、操舵手段及び操向車輪の夫々の位相を検出し、操舵手段及び操向車輪の位相が異なるときは操舵手段を回転駆動して操向車輪の位相に合わせる。これにより、手動モードへ変更するとき、操舵手段と操向車輪との位相ずれがなく、手動モードへ変更後も操舵手段を操作する上で違和感を覚えることがない。
【００１８】
なお、請求項３記載の車両用操舵装置においても、前記同一判断手段が同一であると判断したとき、操舵手段と操向車輪との間に位相ずれは無いので、前記操舵アクチュエータを駆動制御することなしに自動モードから手動モードへ変更する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態１の機械的構成を示す模式的ブロック図である。
【００２０】
図において１は舵取機構を表し、舵取機構１は車体（図示せず）の前部の左右に配設された一対の操向車輪１０，１０を操向するためのものである。操舵のために回転操作される操舵手段（ステアリングホイール）２は、コラム軸２０の上端に連結され、舵取機構１に機械的に連結されずに適宜位置に配設されている。操舵手段２の操作に応じた操舵を実現するために、舵取機構１には舵取アクチュエータである操舵モータＭ１が付設され、また、操舵手段２に反力を付与し、操舵手段２の操舵角を変更することができる操舵アクチュエータである反力モータＭ２がコラム軸２０を支持するコラムハウジングＨ３に付設され、さらに、操舵モータＭ１及び反力モータＭ２の駆動を制御する操舵制御部３が適宜位置に配設されている。舵取機構１とコラム軸２０との間には、操舵制御部３等の故障時に駆動連結状態を得ることができる連結手段４が介装されている。
【００２１】
舵取機構１は、ラック・ピニオン式の舵取機構であり、車体（図示せず）の前部の左右方向に配設されて長手方向に移動することが可能なラック軸１１を備える。ラック軸１１の両端部にはタイロッド１３，１３を連結してあり、タイロッド１３，１３は操向車輪１０，１０のナックルアーム１２，１２に各別に連結してある。
【００２２】
操舵モータＭ１は、ラック軸１１を長手方向への移動自在に支持する筒形のラックハウジングＨ１の一端部側の中途に付設され、ラックハウジングＨ１の内部において、ボールねじ機構等の運動変換機構を介してラック軸１１の中途に連結してある。操舵モータＭ１は、操舵制御部３から操舵モータＭ１の駆動回路（図示せず）に与えられる駆動信号に従って回転駆動される。
【００２３】
ラック軸１１と一方のタイロッド１３との連結部には転舵角センサ１７を配設してあり、転舵角センサ１７は前記連結部の変位を検出することで操向車輪１０，１０の転舵角を検出するものである。転舵角センサ１７の検出結果は操舵制御部３に与えられる。また、一方のタイロッド１３には軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ１８を付設してあり、この検出結果は操舵に伴って舵取機構１に実際に加わる操舵反力を示す信号として操舵制御部３に与えられる。
【００２４】
ラックハウジングＨ１の他端部側の中途には、ラックハウジングＨ１と交叉したピニオンハウジングＨ２を連設しており、ピニオンハウジングＨ２の内部には軸芯回りでの回動自在にピニオン軸１４を支持している。ピニオン軸１４の下半部には図示しないピニオンを一体に形成しており、ラックハウジングＨ１及びピニオンハウジングＨ２の交叉部において、ラック軸１１に形成した図示しないラック歯に前記ピニオンを噛合してある。
【００２５】
ピニオンハウジングＨ２の上部に突出するピニオン軸１４の上端部には、ユニバーサルジョイント１５ａ、中間軸１５ｂ及びユニバーサルジョイント１５ｃを介して伝動軸１６を連結してある。伝動軸１６は、軸芯回りでの回動自在に支持されており、操舵手段２の配設位置に向けて上方に延長されている。
【００２６】
操舵手段２は、コラム軸２０と、コラム軸２０を軸芯回りに回動自在に支持するコラムハウジングＨ３とを介して車体（図示せず）の適宜位置に支持されている。コラムハウジングＨ３の中途部には、操舵手段２に操舵反力を加えるべく回転駆動される反力モータＭ２を付設してある。反力モータＭ２の出力軸は、コラムハウジングＨ３の内部に延設され、ウォームギヤ機構等の減速機構を介してコラム軸２０の中途部に連結してある。反力モータＭ２は、操舵制御部３から反力モータＭ２の駆動回路（図示せず）に与えられる駆動信号に従って駆動される。
【００２７】
回転操作される操舵手段２の操舵角は、コラムハウジングＨ３の中途部に付設してある操舵角センサ２１により検出し、検出結果は操舵制御部３に与えられる。操舵手段２の操舵角は、中立位置より右回転方向側を「＋」としており、中立位置より左回転方向側を「−」としてある。
【００２８】
コラム軸２０の下端は、コラムハウジングＨ３の下方に突出し、舵取機構１から延長された伝動軸１６の上端に対向させてあり、この対向部には電磁クラッチ又は摩擦クラッチ等の連結手段４を介装してある。連結手段４は操舵制御部３から与えられる連結信号により動作し、動作することで伝動軸１６とコラム軸２０とを連結し、操舵手段２及び舵取機構１はコラム軸２０、連結手段４、伝動軸１６、ユニバーサルジョイント１５ｃ、中間軸１５ｂ、ユニバーサルジョイント１５ａ、ピニオン軸１４及びピニオン（図示せず）を介して機械的に連結される。
【００２９】
操舵制御部３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備え、運転者が操舵手段２を操作することによって操舵角センサ２１が検出する検出結果に応じて操舵モータＭ１等を駆動制御し、車両の操舵を行う「手動モード」と、道路側からの誘導信号等により操舵モータＭ１等を駆動制御し、車両の搭乗者が操舵手段２を操作しなくても車両の操舵が可能な「自動モード」との２つのモードにより操舵を制御する。操舵制御部３は、転舵角センサ１７から与えられる操向車輪１０，１０の転舵角に対応する操舵手段２の対応操舵角を算出する。
【００３０】
また、操舵制御部３には、車両の適宜位置に配設され、車速、加減速の有無及びヨーレート等を検出する走行状態センサ２２の検出結果と、車両を自動操縦するための誘導信号を検出する誘導信号検出部２４の検出結果と、手動モード及び自動モードの変更指示を受け付けるモード変更受付部２３からのモード変更指示信号とが与えられる。
【００３１】
以上の構成により、本発明に係る車両用操舵装置は、手動モードにおいて、従来のステアバイワイヤ式の操舵装置と同様に、操舵手段２の操作方向及び操作量に応じた車両の操舵を実現する。また、自動モードにおいては、誘導信号検出部２４にて検出された誘導信号に基づき操舵制御部３が操舵モータＭ１等を駆動制御し、車両の自動操縦を実現する。このとき、車両の搭乗者は操舵手段２を操作する必要がないため、通常、操舵手段２は、中立位置又は自動モードへ変更したときの回転位置で静止される。
【００３２】
次に、自動モードから手動モードへ変更する場合を、実施の形態１における操舵制御部３が行うモード変更の制御に係る処理を示す図２のフローチャートで説明する。
【００３３】
先ず、操舵制御部３は、モード変更受付部２３から、自動モードから手動モードへ変更する変更指示信号が与えられているか否かを判断する（Ｓ１）。手動モードへ変更する変更指示信号が与えられていない場合（Ｓ１，ＮＯ）、操舵制御部３は変更指示信号が与えられるまで繰り返し判断し、与えられた場合（Ｓ１，ＹＥＳ）、操舵制御部３は操舵手段２の操舵角θ１を読み込む（Ｓ２）。
【００３４】
次に、操舵制御部３は、操向車輪１０，１０の転舵角θ２０を読み込み（Ｓ３）、読み込んだ転舵角θ２０に対応する対応操舵角θ２を算出する（Ｓ４）。
【００３５】
次に、操舵制御部３は、操舵手段２の操舵角θ１と、操向車輪１０，１０の転舵角θ２０に対応する操舵手段２の対応操舵角θ２とが同一であるか否かを判断する（Ｓ５）。操舵角θ１と対応操舵角θ２とが同一である場合（Ｓ５，ＹＥＳ）、操舵制御部３は自動モードから手動モードへ変更（Ｓ６）した後、処理を終了する。
【００３６】
Ｓ５で操舵角θ１と対応操舵角θ２とが同一でない場合（Ｓ５，ＮＯ）、操舵制御部３は操舵角θ１から対応操舵角θ２を引いた角度差Ａを算出する（Ｓ７）。操舵制御部３は、角度差Ａが「負」であるか否かを判断し（Ｓ８）、「負」の場合（Ｓ８，ＹＥＳ）、操舵制御部３は反力モータＭ２により操舵手段２を｜Ａ｜角度だけ右回転させる（Ｓ９）。また、Ｓ８で角度差Ａが「正」の場合（Ｓ８，ＮＯ）、操舵制御部３は反力モータＭ２により操舵手段２を｜Ａ｜角度だけ左回転させる（Ｓ１０）。Ｓ９又はＳ１０の後、操舵制御部３は自動モードから手動モードへ変更（Ｓ６）し、処理を終了する。
【００３７】
このように、自動モードから手動モードへ変更するために、車両の搭乗者がモード変更受付部２３を操作した場合、操舵制御部３は、上述のフローチャートの説明にある通り、操舵手段２及び操向車輪１０，１０の位相が異なれば、操舵手段２を回転させて操向車輪１０，１０の位相に合わせることから、自動モードから手動モードへ変更するときに操舵手段２及び操向車輪１０，１０の位相がずれない。
【００３８】
また、ステアバイワイヤ式の操舵装置において実施することで、操舵手段２を駆動するための操舵アクチュエータに反力モータＭ２を流用することができ、従来の車両用操舵装置から比較的少ない原価上昇幅で本発明に係る車両用操舵装置を実現することができる。
【００３９】
本実施の形態１においては、舵取機構１に駆動力を付与する操舵モータＭ１をラックハウジングＨ１に付設したが、操舵モータＭ１の配設位置はラックハウジングＨ１に限らず、他の位置、例えば、伝動軸１６に減速歯車機構を設け、操舵モータＭ１の回転を前記減速歯車機構を介して伝動軸１６に伝え、伝動軸１６からユニバーサルジョイント１５ｃ、中間軸１５ｂ、ユニバーサルジョイント１５ａ、ピニオン軸１４及びピニオン（図示せず）を介して舵取機構１に駆動力を与える構成としてもよい。
【００４０】
実施の形態２
以下、本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態２について説明する。図１に示す実施の形態１の車両用操舵装置と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、以下に異なる部分の説明を記載する。
【００４１】
実施の形態１において、反力モータＭ２は、自動モードから手動モードへ変更するとき、操舵手段２と操向車輪１０，１０との位相が異なれば、操舵制御部３の駆動制御により操舵手段２を回転させ、操舵手段２と操向車輪１０，１０との位相を合わせた。本実施の形態２において、反力モータＭ２及び操舵制御部３は、自動モードから手動モードへ変更するとき、操舵手段２と操向車輪１０，１０との位相が異なっていても、反力モータＭ２を駆動制御することなく、操舵手段２を回転させない構成としてある。
【００４２】
また、自動モード中は、操舵手段２を中立位置にすることができる構成としてある。例えば、操舵手段２が中立位置でないときに自動モードへ変更され、操舵手段２が中立位置でない状態で静止しても、運転者が操舵手段２を回転操作することで中立位置にできる。
【００４３】
さらに、本実施の形態２は表示部３０を備え、表示部３０は、運転者が視認できる適宜位置に配設され、手動モードと自動モードとの変更が出来ないときに変更不可を表示する。変更不可の表示は操舵制御部３からの指示信号により行われる。
【００４４】
以上の構成により、本実施の形態２の車両用操舵装置は、手動モード及び自動モードにおいて、実施の形態１の車両用操舵装置と同様の車両の操舵を実現する。
【００４５】
次に、自動モードから手動モードへ変更する場合を、実施の形態２における操舵制御部３が行うモード変更の制御に係る処理を示す図３のフローチャートで説明する。
【００４６】
先ず、操舵制御部３は、モード変更受付部２３から、自動モードから手動モードへ変更する変更指示信号が与えられているか否かを判断する（Ｓ２１）。手動モードへ変更する変更指示信号が与えられていない場合（Ｓ２１，ＮＯ）、操舵制御部３は変更指示信号が与えられるまで繰り返し判断し、与えられた場合（Ｓ２１，ＹＥＳ）、操舵制御部３は操向車輪１０，１０の転舵角θ２０を読み込む（Ｓ２２）。
【００４７】
次に、操舵制御部３は、転舵角θ２０が「０」であるか否かを判断（Ｓ２３）し、転舵角θ２０が「０」でない場合（Ｓ２３，ＮＯ）、操舵制御部３は表示部３０にモード変更不可を表示させる指示信号を与え（Ｓ２５）、処理を終了する。また、転舵角θ２０が「０」の場合（Ｓ２３，ＹＥＳ）、操舵制御部３は、自動モードから手動モードへ変更（Ｓ２４）し、処理を終了する。
【００４８】
このように、自動モードから手動モードへ変更するために、車両の搭乗者がモード変更受付部２３を操作した場合、操舵制御部３は、上述のフローチャートの説明にある通り、操向車輪１０，１０が中立位置にある場合のみ、つまり、直進走行中にのみ、自動モードから手動モードへ変更する構成としてある。よって、操舵手段２及び操向車輪１０，１０の位相がずれることなく、一段と簡易な構成及び制御で安全に手動モードへ変更することができる。
【００４９】
なお、自動モード中は運転者が操舵手段２を回転操作することで中立位置にできる構成としたが、例えば、手動モードから自動モードへ変更するときに、反力モータＭ２によって操舵手段２を回転駆動して中立位置にし、操舵手段２を保持する保持手段を備えることにより、自動モード中は操舵手段２が中立位置に保持される構成としてもよい。
【００５０】
実施の形態３
以下、本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態３について説明する。図４は本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態３の機械的構成を示す模式的ブロック図である。図１と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、以下に異なる部分の説明を記載する。
【００５１】
図において１は舵取機構を表し、舵取機構１と操舵手段２との間には、連結手段４でなく、回転伝達比可変手段５が介装されている。また、コラムハウジングＨ３には、反力モータＭ２でなく、操舵手段２の操舵角を変更する操舵アクチュエータである操舵角変更モータＭ２０が付設されており、操舵角センサ２１は配設されていない。操舵角変更モータＭ２０の下側にはトルクセンサ２７が配設されており、トルクセンサ２７と回転伝達比可変手段５との間には、上側と下側とを機械的に分離する分離手段６が配設されている。また、タイロッド１３，１３には、タイロッド軸力センサ１８が配設されていない。
【００５２】
回転伝達比可変手段５の入力軸の上端には操舵手段２が連結されている。入力軸は、上部軸２０、トーションバー２６及び下部軸２５により構成されており、上部軸２０の下部付近から下部軸２５の上部付近までを包囲するようにトルクセンサ２７が配設されている。回転伝達比可変手段５の出力軸１９は、ユニバーサルジョイント１５ｃ、中間軸１５ｂ及びユニバーサルジョイント１５ａを介してピニオン軸１４に連結されている。
【００５３】
図５は回転伝達比可変手段５の構成を模式的に示す側断面図である。回転伝達比可変手段５は、円筒形のハウジング５０内に、サンギヤ５３と、サンギヤ５３の外側を囲繞し、内外周に歯を備える大径のリングギヤ５４と、サンギヤ５３及びリングギヤ５４の間の環状空間に等配され、サンギヤ５３の歯及びリングギヤ５４内周の歯と噛合する複数のプラネタリギヤ５５，５５，・・・とを備える遊星歯車伝動機構が構成されている。
【００５４】
プラネタリギヤ５５，５５，・・・は、円板形のキャリア５６の所定の円周上に各別に自転することが可能に保持されており、出力軸１９の上端がキャリア５６に同軸的に連結されている。また、サンギヤ５３は下部軸２５の下端に連結されている。一方、リングギヤ５４外周の歯には、ハウジング５０の外周に固定された変速モータＭ３の出力軸のピニオン５７が噛合させてあり、リングギヤ５４は、変速モータＭ３からの伝動により軸回りに回転する。
【００５５】
トルクセンサ２７は、上部軸２０の下端に固着された磁性体製のターゲット２７ａと、下部軸２５の上端に固着された磁性体製のターゲット２７ｂと、ターゲット２７ａの近接部を検出するＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子）２７ｃと、ターゲット２７ｂの近接部を検出するＭＲセンサ２７ｄとを備え、上部軸２０及び下部軸２５の夫々の回転角度を検出でき、上部軸２０及び下部軸２５の角度差に基づき操舵手段２に付与された操舵トルクを検出する。検出結果は操舵制御部３に与えられ、上部軸２０及び下部軸２５の夫々の回転角度は、中立位置より右回転方向側を「＋」としており、中立位置より左回転方向側を「−」としてある。
【００５６】
分離手段６は下部軸２５に付設してあり、電磁クラッチ又は摩擦クラッチ等で構成される。通常は連結状態にしてあり、操舵制御部３からの分離信号により下部軸２５を上下に機械的に分離する。
【００５７】
以上の構成により、実施の形態３の車両用操舵装置は、手動モードにおいて、従来の伝達比可変式の操舵装置と同様に、走行状態に適応した操舵特性を実現する。また、自動モードにおいては、誘導信号検出部２４にて検出された誘導信号に基づき操舵制御部３が操舵モータＭ１等を駆動制御し、車両の自動操縦を実現する。
【００５８】
次に、自動モードから手動モードへ変更する場合を、実施の形態３における操舵制御部３が行うモード変更の制御に係る処理を示すフローチャートで説明する。実施の形態１における図２のフローチャートと同一の部分は説明を省略し、異なる部分のみ以下に記載する。
【００５９】
実施の形態１のフローチャートにおいては、Ｓ２で操舵角センサ２１が検出した操舵角θ１を読み込んだが、本実施の形態３においては、Ｓ２に対応するステップでトルクセンサ２７が検出した上部軸２０の回転角（操舵手段２の操舵角）θ１を読み込む。
【００６０】
Ｓ５に対応するステップにおいて、操舵角θ１と対応操舵角θ２とが異なる場合（Ｓ５，ＮＯ）、操舵制御部３は、分離手段６に分離信号を出力する。次に、操舵制御部３は、Ｓ７からＳ１０に対応するステップにより操舵部材２の位相を操向車輪１０，１０の位相に合わせる。
【００６１】
次に、操舵制御部３は、分離手段６に出力していた分離信号の出力を終了し、Ｓ６に対応するステップで手動モードへ変更して処理を終了する。
【００６２】
このように、自動モードから手動モードへ変更するために、車両の搭乗者がモード変更受付部２３を操作した場合、操舵制御部３は、上述のフローチャートの説明にある通り、操舵手段２及び操向車輪１０，１０の位相が異なれば、分離手段６で操舵手段２及び入力軸を回転伝達比可変手段５から分離し、操舵手段２を回転させて操向車輪１０，１０の位相に合わせ、位相が合ったあとに分離手段６を停止させて連結状態に復帰する。よって、自動モードから手動モードへ変更するときに操舵手段２及び操向車輪１０，１０の位相がずれない。
【００６３】
以上、実施の形態３において、操舵モータＭ１の配設位置はラックハウジングＨ１に限らず、他の位置に配設してもよい。また、回転伝達比可変手段５を遊星歯車伝動機構としたが、回転伝達機構はこれに限らず、他の回転伝達機構、例えば、遊星コーン式回転伝達機構等でもよい。
【００６４】
なお、ＡＨＳに対応する自動モードにおいては、豪雨等の悪状況においても、適切な速度及び車間距離等を維持する制御が行われることで、走行に対する安全性を確保するようにしている。一方、手動モードにおいて安全に走行できるか否かは、運転者の注意力及び運転技量によるところが大きく、例えば、豪雨等の悪状況においては急操舵等によりスリップを起こす場合がある。
【００６５】
そこで、ワイパーの間欠時間調節スイッチの位置又は降水量センサ等から雨量を推定又は検出する雨量検出手段と、車速、加減速の有無及びヨーレート等を検出する走行状態センサとを備え、雨量検出手段及び走行状態センサの検出結果を操舵制御部に与える。また、操舵制御部に、検出した雨量を読み込む雨量読込手段と、読み込んだ雨量と所定の閾値とを比較する雨量比較手段と、検出した車速を読み込む車速読込手段と、読み込んだ車速と所定の閾値とを比較する車速比較手段と、操舵補助力の低減又は付与の停止を指示する操舵補助抑制手段とを備えるプログラムを実行させることにより、車両のスリップを防止することができる。
【００６６】
以下のように処理、制御することで車両のスリップを防止することができる。操舵制御部は、雨量検出手段の検出結果を読み込み、読み込んだ検出結果を雨量比較手段により所定の閾値と比較する。雨量検出手段の検出結果が所定の閾値以上の場合、操舵制御部は、走行状態センサが検出した車速を読み込み、読み込んだ車速が所定の閾値以上のとき、操舵補助抑制手段により操舵補助力の低減又は付与の停止をする。これにより、所定の雨量以上、かつ、所定の車速以上においては、操舵手段を操作するのに通常よりも操舵トルクを必要とし、急操舵をしにくくなることから、車両のスリップを防止することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上、詳述したように、第１発明に係る車両用操舵装置においては、自動モードから手動モードへ変更する場合、操舵手段と操向車輪との位相が異なれば、操舵手段を回転駆動して操向車輪の位相に合わせるので、操舵手段と操向車輪との位相ずれがなく、手動モードへ変更した後も操舵手段を操作するうえで違和感を覚えることがない。
【００６８】
また、第２発明に係る車両用操舵装置においては、操向車輪が直進方向に向いている場合にのみ、自動モードから手動モードへ変更することが可能であるから、一段と簡易な構成及び制御で操舵手段と操向車輪との位相ずれがなく安全に手動モードへ変更でき、手動モードへ変更後も操舵手段を操作する上で違和感を覚えることがない。
【００６９】
さらに、第３発明に係る車両用操舵装置においては、自動モードから手動モードへ変更する場合、操舵手段と操向車輪との位相が異なれば、操舵手段を回転駆動して操向車輪の位相に合わせるので、操舵手段と操向車輪との位相ずれがなく、手動モードへ変更した後も操舵手段を操作するうえで違和感を覚えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態の機械的構成を示す模式的ブロック図である。
【図２】自動モードから手動モードへ変更する場合の操舵制御部が行うモード変更の制御のフローチャートである。
【図３】自動モードから手動モードへ変更する場合の操舵制御部が行うモード変更の制御のフローチャートである。
【図４】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態の機械的構成を示す模式的ブロック図である。
【図５】回転伝達比可変手段の構成を模式的に示す側断面図である。
【符号の説明】
１　舵取機構
２　操舵手段
３　操舵制御部
５　回転伝達比可変手段
１０，１０　操向車輪
１６　伝動軸
１７　転舵角センサ
１９　出力軸
２０　コラム軸、上部軸
２１　操舵角センサ
２３　モード変更受付部
２７　トルクセンサ
Ｍ１　操舵モータ（舵取アクチュエータ）
Ｍ２　反力モータ（操舵アクチュエータ）
Ｍ２０　操舵角変更モータ（操舵アクチュエータ）
【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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