(57)【要約】【課題】アクチュエータが高負荷状態にあるときにアクチュエータが発熱により過剰昇温することを防止し、またアクチュエータの負荷軽減解除の遅れ等に起因して運転者が異和感を感じることを防止する。【解決手段】ステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあると判定されたときには（Ｓ３０）、ロック装置５８がロックオン状態に切り替えられてアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０が一体的に回転する状態にもたらされると共にステアリングギヤ比可変装置２８の作動が中止される（Ｓ７０）。また一旦ロックオン状態に切り替えられると、ロックオン解除条件が成立した段階で（Ｓ１００）、温度が低いほど長くなるよう遅延時間Ｔｄｅが演算され（Ｓ１１０）、遅延時間Ｔｄｅが経過した時点に於いてロックオン状態が解除される（Ｓ１２０、１３０）。【選択図】　　　　図３
2004058787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者により操作される操舵操作子に連結された入力部と、操舵機構を介して操舵輪に駆動接続された出力部と、前記操舵操作子に連動して作動するアクチュエータによって前記入力部と前記出力部とを相対変位させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記アクチュエータに対する負荷が高い状況を判定し該状況が判定されたときには前記入力部及び前記出力部の相対変位の増減を抑制する抑制手段を有することを特徴とする車輌用操舵制御装置。
【請求項２】
前記抑制手段は前記入力部及び前記出力部が一体的に変位する状態にもたらすことにより前記相対変位の増減を抑制することを特徴とする請求項１に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項３】
前記操舵操作子はステアリングホイールであり、前記アクチュエータは前記入力部及び前記出力部の一方に連結されたステータと前記入力部及び前記出力部の他方に連結されたロータとを有することを特徴とする請求項１に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項４】
前記抑制手段は前記アクチュエータへの指示値に比して前記入力部に対する前記出力部の相対変位速度が小さいときに前記アクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定することを特徴とする請求項１乃至３に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項５】
前記抑制手段は前記アクチュエータへの指示値に比して前記入力部に対する前記出力部の相対変位量が小さいときに前記アクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定することを特徴とする請求項１乃至３に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項６】
前記抑制手段は所定の解除条件が成立すると所定の遅延時間が経過した段階で前記抑制を解除し、前記所定の遅延時間を再度前記抑制が行われる虞れに応じて可変設定することを特徴とする請求項１乃至５に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項７】
前記抑制手段は前記所定の遅延時間を前記操舵機構の温度に対応する温度が低いほど長くなるよう温度に応じて可変設定することを特徴とする請求項６に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項８】
前記抑制手段は前記操舵機構がその可動端にてそれより離れ車輌の直進位置の方向へ作動するときには前記所定の遅延時間を短く設定することを特徴とする請求項７に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項９】
前記抑制手段は前記アクチュエータにより前記出力部を介して前記操舵機構を駆動するに必要な力が高いときには前記抑制を解除しないことを特徴とする請求項６乃至８に記載の車輌用操舵制御装置。
【請求項１０】
前記抑制手段は前記操舵機構が失陥しているときには前記抑制を解除しないことを特徴とする請求項６乃至８に記載の車輌用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の操舵制御装置に係り、更に詳細には操舵伝達比可変手段を有する操舵制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
操舵伝達比可変手段を有する自動車等の車輌の操舵制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる特開平１０−３２４２６９号公報に記載されている如く、運転者により操作されるステアリングホイールに連結された入力部と、パワーステアリング装置を介して操舵輪に駆動接続された出力部と、ステアリングホイールに連動して回転作動するアクチュエータによって入力部と出力部とを相対回転させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段とを有する操舵制御装置が従来より知られている。
【０００３】
一般に、操舵伝達比可変手段のアクチュエータは電動モータであり、電動モータの本体は入力部に支持され、電動モータの回転軸は出力部に連結され、電動モータによって出力部が入力部に対し相対的に回転されることにより操舵伝達比が変更されるようになっているが、上述の如き操舵制御装置によれば、電動モータによる相対回転はパワーステアリング装置のアシスト力により補助されるので、電動モータが高出力のものでなくても操舵伝達比を所望の伝達比に制御することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしパワーステアリング装置は一般に油圧によりアシスト力を発生するので、パワーステアリング装置のオイルの温度が非常に低い状況に於いては、オイルの粘性が非常に高く、また各摺動部の摩擦抵抗が高く、従ってパワーステアリング装置は十分なアシスト力を発生することができない場合がある。かくしてアシスト力が低下した状況に於いては、操舵伝達比可変手段のアクチュエータによって入力部に対する出力部の相対回転を正常に行うことができなくなると共に、アクチュエータに対する負荷が過剰になり、アクチュエータが電動モータである場合には電動モータが発熱し過剰に昇温するという問題がある。
【０００５】
またアクチュエータとしての電動モータが過剰に発熱し昇温することを防止するためには、例えば電動モータの作動を停止しロック装置によるロックにより入力部及び出力部が一体的に変位する状態にもたらすことが好ましいが、その場合には何れロック装置によるロックを解除して電動モータによって入力部に対し出力部を相対回転し得るようにしなければならない。
【０００６】
この場合ロック装置のロック解除が早過ぎると、例えばパワーステアリング装置のオイルの温度が十分に上昇していない状況に於いてロック装置によるロックが解除されると、ロック装置により再度入力部及び出力部の相対回転が阻止され、そのためロックとその解除が繰り返されることになり、逆にロック装置のロックが遅く解除されると、操舵伝達比の制御の開始が遅れ、何れの場合にも運転者が異和感を感じるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、アクチュエータによって入力部と出力部とを相対変位させることにより操舵伝達比を変更するよう構成された従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、アクチュエータに対する負荷が高いときにはアクチュエータにかかる負荷を軽減することにより、アクチュエータの過剰発熱や昇温を防止し、またアクチュエータにかかる負荷の軽減を時間的に最適に解除することにより、再度アクチュエータにかかる負荷を繰り返し軽減したり負荷の軽減解除の遅れに起因して運転者が異和感を感じることを効果的に防止することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち運転者により操作される操舵操作子に連結された入力部と、操舵機構を介して操舵輪に駆動接続された出力部と、前記操舵操作子に連動して作動するアクチュエータによって前記入力部と前記出力部とを相対変位させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記アクチュエータに対する負荷が高い状況を判定し該状況が判定されたときには前記入力部及び前記出力部の相対変位の増減を抑制する抑制手段を有することを特徴とする車輌用操舵制御装置によって達成される。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記抑制手段は前記入力部及び前記出力部が一体的に変位する状態にもたらすことにより前記相対変位の増減を抑制するよう構成される（請求項２の構成）。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記操舵操作子はステアリングホイールであり、前記アクチュエータは前記入力部及び前記出力部の一方に連結されたステータと前記入力部及び前記出力部の他方に連結されたロータとを有するよう構成される（請求項３の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の構成に於いて、前記抑制手段は前記アクチュエータへの指示値に比して前記入力部に対する前記出力部の相対変位速度が小さいときに前記アクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の構成に於いて、前記抑制手段は前記アクチュエータへの指示値に比して前記入力部に対する前記出力部の相対変位量が小さいときに前記アクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定するよう構成される（請求項５の構成）。
【００１３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至５の構成に於いて、前記抑制手段は所定の解除条件が成立すると所定の遅延時間が経過した段階で前記抑制を解除し、前記所定の遅延時間を再度前記抑制が行われる虞れに応じて可変設定するよう構成される（請求項６の構成）。
【００１４】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６の構成に於いて、前記抑制手段は前記所定の遅延時間を前記操舵機構の温度に対応する温度が低いほど長くなるよう温度に応じて可変設定するよう構成される（請求項７の構成）。
【００１５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項７の構成に於いて、前記抑制手段は前記操舵機構がその可動端にてそれより離れ車輌の直進位置の方向へ作動するときには前記所定の遅延時間を短く設定するよう構成される（請求項８の構成）。
【００１６】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６乃至８の構成に於いて、前記抑制手段は前記アクチュエータにより前記出力部を介して前記操舵機構を駆動するに必要な力が高いときには前記抑制を解除しないよう構成される（請求項９の構成）。
【００１７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６乃至８の構成に於いて、前記抑制手段は前記操舵機構が失陥しているときには前記抑制を解除しないよう構成される（請求項１０の構成）。
【００１８】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、アクチュエータに対する負荷が高い状況が判定され、該状況が判定されたときには入力部及び出力部の相対変位の増減が抑制されるので、アクチュエータに対する負荷を軽減してアクチュエータに対する負荷が高い状況が継続することを防止することができ、これによりアクチュエータが発熱し過剰に昇温することを確実に防止することができる。
【００１９】
また上記請求項２の構成によれば、入力部及び出力部が一体的に変位する状態にもたらされることにより前記相対変位の増減を抑制されるので、アクチュエータに対する負荷を確実に軽減することができる。
【００２０】
また上記請求項３の構成によれば、操舵操作子はステアリングホイールであり、アクチュエータは入力部及び出力部の一方に連結されたステータと入力部及び出力部の他方に連結されたロータとを有するので、アクチュエータの回転負荷を確実に軽減することができる。
【００２１】
また上記請求項４の構成によれば、アクチュエータへの指示値に比して入力部に対する出力部の相対変位速度が小さいときにアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定されるので、アクチュエータに対する負荷が高い状況を確実に判定することができる。
【００２２】
また上記請求項５の構成によれば、アクチュエータへの指示値に比して入力部に対する出力部の相対変位量が小さいときにアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定されるので、この場合にもアクチュエータに対する負荷が高い状況を確実に判定することができる。
【００２３】
また上記請求項６の構成によれば、所定の解除条件が成立すると所定の遅延時間が経過した段階で前記抑制が解除され、所定の遅延時間は再度前記抑制が行われる虞れに応じて可変設定されるので、遅延時間が一定である場合に比して、入力部及び出力部の相対変位の増減抑制及びその解除が繰り返される虞れを低減しつつ、入力部及び出力部の相対変位の増減抑制の解除をできるだけ早期に行い、運転者が違和感を感じることを効果的に防止することができる。
【００２４】
また上記請求項７の構成によれば、所定の遅延時間は操舵機構の温度に対応する温度が低いほど長くなるよう温度に応じて可変設定されるので、再度前記抑制が行われる虞れが高いほど所定の遅延時間を長く設定し、これにより入力部及び出力部の相対変位の増減抑制及びその解除が繰り返される虞れを効果的に低減することができる。
【００２５】
また上記請求項８の構成によれば、操舵機構がその可動端にてそれより離れ車輌の直進位置の方向へ作動するときには所定の遅延時間が短く設定されるので、運転者により操舵機構がその可動端へ向けて操作されることによりアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定された場合に、操舵伝達比可変手段による操舵伝達比の変更を速やかに再開することができる。
【００２６】
また上記請求項９の構成によれば、アクチュエータにより出力部を介して操舵機構を駆動するに必要な力が高いときには前記抑制が解除されないので、前記抑制の解除後に再度前記抑制が行われる虞れを効果的に低減することができる。
【００２７】
また上記請求項１０の構成によれば、操舵機構が失陥しているときには前記抑制が解除されないので、上記請求項９の構成の場合と同様、前記抑制の解除後に再度前記抑制が行われる虞れを効果的に低減することができる。
【００２８】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至１０の構成に於いて、抑制手段は入力部及び出力部の相対変位の増減を抑制するときにはアクチュエータの出力を０に低下させるよう構成される（好ましい態様１）。
【００２９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、抑制手段は操舵伝達比可変手段の作動頻度を低減することにより入力部及び出力部の相対変位の増減を抑制するよう構成される（好ましい態様２）。
【００３０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、操舵伝達比可変手段は入力部に対し相対的に出力部を回転変位させることにより操舵伝達比を変更するよう構成される（好ましい態様３）。
【００３１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、アクチュエータは電動モータであるよう構成される（好ましい態様４）。
【００３２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、アクチュエータは電動モータであり、抑制手段は電動モータに対する制御信号の電圧に基づき入力部に対し相対的に出力部を回転変位させるアクチュエータの目標相対回転速度を推定し、推定される目標相対回転速度に比して実際の相対回転速度が小さいときにアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定するよう構成される（好ましい態様５）。
【００３３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、抑制手段は推定される目標相対回転速度に比して実際の相対回転速度が小さい状況が所定の時間以上継続したときにアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定するよう構成される（好ましい態様６）。
【００３４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、アクチュエータは電動モータであり、抑制手段は入力部に対する出力部の目標相対回転角度に比して実際の相対回転角度が小さいときにアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定するよう構成される（好ましい態様７）。
【００３５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様７の構成に於いて、抑制手段は目標相対回転角度に比して実際の相対回転角度が小さい状況が所定の時間以上継続したときにアクチュエータに対する負荷が高い状況であると判定するよう構成される（好ましい態様８）。
【００３６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６の構成に於いて、抑制手段はアクチュエータに対する負荷が高い状況であると再度判定される虞れが高いときには前記抑制を解除しないよう構成される（好ましい態様９）。
【００３７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１０の構成に於いて、操舵機構はパワーアシスト装置を含み、抑制手段はパワーアシスト装置が失陥しているときに前記抑制を解除しないよう構成される（好ましい態様１０）。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施の形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。
【００３９】
図１は油圧式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の一つの実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示されたステアリングギヤ比可変装置を示す拡大断面図である。
【００４０】
図１に於て、１０ＦＬ及び１０ＦＲはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０ＲＬ及び１０ＲＲはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０ＦＬ及び１０ＦＲは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の油圧式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０Ｌ及び２０Ｒを介して転舵される。
【００４１】
図示の実施形態に於いては、油圧式パワーステアリング装置１６はそれ自身周知の構造を有するコントロールバルブ１６Ａを有し、コントロールバルブ１６Ａにはリザーバ２０より電動モータ２２によって駆動されるオイルポンプ２４を経て高圧のオイルが供給される。パワーステアリング装置１６は運転者によるステアリングホイール１４の回転操作に伴い発生する操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生する。
【００４２】
ステアリングホイール１４はアッパステアリングシャフト２６、ステアリングギヤ比可変装置２８、ロアステアリングシャフト３０、一対のユニバーサルジョイント３２を介してパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。パワーステアリング装置１６はラックバー１８及びタイロッド２０Ｌ及び２０Ｒと共働してロアステアリングシャフト３０の回転運動を左右の前輪１０ＦＬ及び１０ＦＲの転舵運動に変換する操舵機構を構成している。
【００４３】
図示の実施形態に於いては、図２に示されている如く、ステアリングギヤ比可変装置２８は入力部としてのアッパステアリングシャフト２６及び出力部としてのロアステアリングシャフト３０の軸線３６に整合して延在する実質的に円筒状のハウジング３８を含み、ハウジング３８はその上端の連結部３８Ａに於いてアッパステアリングシャフト２６の下端に連結されている。
【００４４】
ハウジング３８内には電動モータ４０が収容され圧入により固定されており、電動モータ４０はモータハウジング４２に固定されたステータ４４と、モータハウジング４２の両端に配置された軸受４６及び４８により回転可能に支持されたロータ５０とを有している。ロータ５０は大径の永久磁石部５０Ａを有し、永久磁石部５０Ａの周りのステータ４４にはコイル５２が巻回されている。
【００４５】
ロータ５０の下部シャフト５０Ｂは軸受４８を貫通して軸線３６に沿って延在し、減速装置５４を介してロアステアリングシャフト３０の上端に連結されている。ロータ５０の上部シャフト５０Ｃは軸受４６を貫通して軸線３６に沿って延在し、上部シャフト５０Ｃの上端には外周面に周方向に互いに隔置された複数個のロック溝を有するロックホルダ５６が固定されている。
【００４６】
ハウジング３８の内面にはロックホルダ５６に対向してプランジャ式のロック装置５８が固定されている。ロック装置５８は軸線３６に垂直に径方向に延在しハウジング３８の内面に固定されたガイド筒６０と、ガイド筒６０内に往復動可能に配置されたプランジャ６２と、プランジャ６２をロックホルダ５６へ向けて径方向内方へ付勢する圧縮コイルばね６４と、ガイド筒６０の周りに巻回されたソレノイド６６とを有している。
【００４７】
ロック装置５８はソレノイド６６に対する通電が制御されることによりロックオン状態とロックオフ状態とに切り替わり、ソレノイド６６が消勢されているときにはプランジャ６２がロックホルダ５６のロック溝に嵌入して電動モータ４０のロータ５０の回転を阻止しアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転を阻止するロックオン状態になる。これに対しソレノイド６６が付勢されると、プランジャ６２が圧縮コイルばね６４のばね力に抗して径方向外方へ駆動され、これによりロックホルダ５６のロック溝より離脱して電動モータ４０のロータ５０の回転を許容するロックオフ状態になる。
【００４８】
ロータ５０の永久磁石部５０Ａと軸受４６との間の上部シャフト５０Ｃには外周面に複数のＮ極及びＳ極が交互に配設された永久磁石ディスク６８が固定されており、モータハウジング４２の内面には永久磁石ディスク６８と共働してロータ５０の回転角度φ、従ってアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθを検出する回転角度センサ７０が永久磁石ディスク６８に対向して固定されている。
【００４９】
図示の実施形態に於いては、ハウジング３８の連結部３８Ａの周りにはスパイラルケーブル装置７２が配置されている。スパイラルケーブル装置７２は連結部３８Ａの周りに環状に延在し車体７４に固定されたアウタ給電部材７６と、図２には示されていないがアウタ給電部材７６の内側にて連結部３８Ａに固定されたインナ給電部材と、外端にてアウタ給電部材７６に固定され内端にてインナ給電部材に固定されインナ給電部材の周りに渦巻き状に数回巻回されたスパイラルケーブル７８とを有している。
【００５０】
スパイラルケーブル７８はゴムや樹脂の如き弾性を有する電気絶縁性の被覆中に複数の導線７８Ａ〜７８Ｃを内蔵し、導線７８Ａ〜７８Ｃの一端はそれぞれ電動モータ４０のコイル５２、ロック装置５８のソレノイド６６、回転角度センサ７０に接続され、導線７８Ａ〜７８Ｃの他端は電子制御装置８０に接続されている。
【００５１】
ステアリングホイール１４の回転操作に伴いステアリングギヤ比可変装置２８はアッパステアリングシャフト２６と共に車体７４に対し相対的に回転するので、ロック装置５８がロックオン状態にあるときにパワーステアリング装置１６のラックバー移動可能範囲又は左右前輪１０ＦＬ、１０ＦＲの転舵可能範囲等により決定されるステアリングホイール１４の右旋回方向及び左旋回方向の回転可能角度、即ち操舵角の最大値をそれぞれθｒｍａｘ、θｌｍａｘとすると、スパイラルケーブル装置７２の右旋回方向及び左旋回方向の許容回転角度θｓｒｍａｘ、θｓｌｍａｘは、アウタ給電部材７６の内径、インナ給電部材の外径、スパイラルケーブル７８の長さにより決定され、θｓｒｍａｘ＞θｒｍａｘ及び｜θｓｌｍａｘ｜＞｜θｌｍａｘ｜を満たす角度に設定されている。
【００５２】
かくしてステアリングギヤ比可変装置２８はロック装置５８がロックオフ状態にあるときには電動モータ４０の回転によってアッパステアリングシャフト２６に対しロアステアリングシャフト３０を相対的に回転させることにより、操舵伝達比としてのステアリングギヤ比を変更し、ロック装置５８がロックオン状態にあるときにはアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とを一体的に接続する。
【００５３】
図示の実施形態に於ては、アッパステアリングシャフト２６にはその回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ８２が設けられ、ロアステアリングシャフト３０には該ロアステアリングシャフトに発生するトルクを操舵トルクＴとして検出するトルクセンサ８４が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクＴを示す信号は電子制御装置８０へ入力される。電子制御装置８０には車速センサ８６により検出された車速Ｖを示す信号及び温度センサ８８よりパワーステアリング装置１６のオイルの温度に対応する温度Ｔｅｍｐを示す信号も入力される。
【００５４】
後述の如く電子制御装置８０は、図３に示されたフローチャートに従い、車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかを判定し、車速域及び操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθｔを演算し、目標相対回転角度Δθｔ及び減速装置５４のギヤ比に基づき電動モータ４０の目標回転角度θｍｔを演算し、電動モータ４０の回転角度が目標回転角度θｍｔになるよう電動モータ４０を制御し、これにより車速域に応じてステアリングギヤ比を制御する。
【００５５】
また電子制御装置８０はステアリングギヤ比可変装置２８に対する負荷が高くステアリングギヤ比可変装置２８によりステアリングギヤ比を適正に制御することができない状況であるか否かを判定し、該状況であるときにはステアリングギヤ比の制御を中止すると共に、ロック装置５８をロックオン状態に切り替え、これによりアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転を阻止しそれらが一体的に回転する状態にする。
【００５６】
またステアリングギヤ比可変装置２８に対する負荷が高いことによりロック装置５８がロックオン状態に切り替えられているときには、ロック装置５８のロックオン状態を解除すべき条件が成立したか否かを判定し、ロックオン状態の解除条件が成立したと判定されたときには、温度Ｔｅｍｐが低いほど長くなるよう遅延時間Ｔｄｅを演算し、遅延時間Ｔｄｅが経過するとロック装置５８をロックオフ状態に切り替え、ステアリングギヤ比可変装置２８によるステアリングギヤ比の制御が可能な状態にする。
【００５７】
尚図１には詳細に示されていないが、電子制御装置８０はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また回転角度センサ７０及び操舵角センサ８２はそれぞれ車輌の車輌の直進位置を基準に右旋回方向への操舵の場合を正として相対回転角度Δθ及び操舵角θを検出し、トルクセンサ８４は右旋回方向への操舵の場合を正として操舵トルクＴを検出する。
【００５８】
次に図３に示されたフローチャートを参照して図示の実施形態に於いて電子制御装置８０により達成されるステアリングギヤ比可変装置２８の制御ルーチンについて説明する。尚図３に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。またイグニッションスイッチが閉成されると、ステップ１０に先立ちロック装置５８がロックオン状態よりロックオフ状態へ切り替えられ、原則としてイグニッションスイッチが開成されるまでロックオフ状態に維持される。
【００５９】
まずステップ１０に於いては操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いてはロック装置５８がロックオン状態にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはそのままステップ８０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ３０へ進む。
【００６０】
ステップ３０に於いてはステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあるか否かの判別、即ち高負荷に起因してステアリングギヤ比可変装置２８によりステアリングギヤ比を適正に制御することができない状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ７０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ４０へ進む。
【００６１】
尚この場合ステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあるか否かの判別は、ステアリングギヤ比可変装置２８の電動モータ４０に対する指令信号と実際の相対回転角度Δθとの関係により判定されてよい。例えば目標相対回転角度Δθｔと実際の相対回転角度Δθとの偏差δΔθの絶対値が基準値δΔθｏ（正の定数）以上である状況が所定の時間Ｔ１（正の定数）以上継続した場合にステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあると判定される。
【００６２】
或いは電動モータ４０に対する指令信号の電圧Ｖｃに基づきステアリングギヤ比可変装置２８の目標相対回転角速度Δθｄｔが推定され、アッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の実際の相対回転角速度、即ち実際の相対回転角度Δθの変化率をΔθｄとして、目標相対回転角速度Δθｄｔに対する実際の相対回転角速度Δθｄの関係が図６のハッチングが施された領域にある状況が所定の時間Ｔ２（正の定数）以上継続した場合にステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあると判定される。尚図６に於いて、目標相対回転角速度Δθｄｔが０近傍の値であるときの不感帯はアクチュエータが実際には高負荷状態ではない状況に於いて高負荷状態であると誤判定されることを防止するためである。
【００６３】
ステップ４０に於いては車速Ｖに基づき車速域が低車速域、中車速域、高車速域の何れであるかが判定されると共に、判定された車速域及び操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８の目標相対回転角度Δθｔが演算される。尚図４に於いて、太い実線は車速域が低速域である場合を示し、太い破線は車速域が中速域である場合を示し、太い一点鎖線は車速域が高車速域である場合を示している。
【００６４】
ステップ５０に於いては目標相対回転角度Δθｔ及び減速装置５４のギヤ比Ｒｒに基づき電動モータ４０の目標回転角度θｍｔ（＝Δθｔａ・Ｒｒ）が演算され、ステップ６０に於いては電動モータ４０の回転角度φが目標回転角度θｍｔになるようフィードバック制御により電動モータ４０が制御される。
【００６５】
ステップ７０に於いてはロック装置５８がロックオン状態に切り替えられ、ステップ８０に於いては例えば操舵トルクＴの大きさが基準値Ｔｃ（正の定数）以上であるか否かの判別により操舵トルクが高い状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはそのままステップ１０へ戻り、否定判別が行われたときにはステップ９０へ進む。
【００６６】
ステップ９０に於いては例えばオイルポンプ２４の吐出圧を検出する図には示されていない圧力センサの検出値等に基づき操舵機構としてのパワーステアリング装置１６が失陥しているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには図３に示されたルーチンによる制御を一旦終了し、否定判別が行われたときにはステップ１００へ進む。
【００６７】
ステップ１００に於いてはロック装置５８のロックオン状態を解除してロックオフ状態に切り替えるべき条件が成立しているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには図３に示されたルーチンによる制御を一旦終了し、肯定判別が行われたときにはステップ１１０へ進む。
【００６８】
この場合ロック装置５８のロックオン状態を解除すべき条件が成立しているかの判別は、運転者により実質的な操舵操作が行われたか否かの判別により行われてよく、例えば操舵角θの大きさが基準値θｏ（正の定数）以上変化したとき、又は操舵角速度θｄ（操舵角θの微分値）の大きさが基準値θｄｏ（正の定数）以上になったときにロックオン状態を解除すべき条件が成立したと判定される。
【００６９】
ステップ１１０に於いてはロック装置５８のロックオン状態を解除するまでの遅延時間Ｔｄｅが温度センサ８６により検出された温度Ｔｅｍｐが低いほど長い時間になるよう、温度Ｔｅｍｐに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより演算される。尚温度は外気温等であってもよい。
【００７０】
この場合ステアリングホイール１４が右旋回方向又は左旋回方向の終端位置近傍より車輌の直進位置へ向けて回転操作されているときには、即ち操舵角θがステアリングホイール１４の右旋回方向又は左旋回方向の回転可能角度θｓｒｍａｘ又はθｓｌｍａｘの近傍の値であり且つ操舵角θの絶対値が減少する状況であるときには、遅延時間Ｔｄｅは図５に於いて破線にて示されたグラフに対応するマップより演算され、それ以外の状況に於いては図５に於いて実線にて示されたグラフに対応するマップより演算される。
【００７１】
ステップ１２０に於いてはステップ１００に於いて肯定判別が行われた時点、即ちロックオン状態の解除条件が成立した時点より時間Ｔｄｅが経過したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１２０が繰り返し実行され、肯定判別が行われたときにはステップ１３０に於いてロック装置５８がロックオン状態よりロックオフ状態へ切り替えられる。
【００７２】
かくして図示の実施形態によれば、ステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあるときには、ステップ３０に於いて肯定判別が行われることにより、ステップ７０に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられ、アッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０が一体的に回転する状態にされるので、ステアリングギヤ比可変装置２８の高負荷状態が継続すること及びこれに起因して電動モータ４０が過剰に発熱することを確実に防止することができる。
【００７３】
特に図示の実施形態によれば、ステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあると判定されると、ロック装置５８がロックオン状態に切り替えられると共に、ステアリングギヤ比可変装置２８によるギヤ比の制御が中止されるので、例えば目標相対回転角度Δθｔの大きさが低減補正され電動モータ４０に対する指令電流が低減される場合に比して、ステアリングギヤ比可変装置２８の負荷を確実に低減し、電動モータ４０により無駄に電力が消費されること及び電動モータ４０の発熱による過剰昇温を確実に防止することができる。
【００７４】
また図示の実施形態によれば、ステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にあると判定されることにより、ロック装置５８がロックオン状態に切り替えられると、ステップ１００に於いて運転者により実質的な操舵操作が行われたか否かの判別によりロックオン状態の解除条件が成立したか否かが判定され、ロックオン状態の解除条件が成立したと判定されたときにはステップ１２０及び１３０に於いてロックオン状態の解除条件が成立した時点より解除遅延時間Ｔｄｅが経過した時点に於いてロック装置５８がロックオン状態よりロックオフ状態へ切り替えられる。
【００７５】
この場合解除遅延時間Ｔｄｅはステップ１１０に於いて温度センサ８６により検出された温度Ｔｅｍｐが低いほど長い時間になるよう演算されるので、換言すればパワーステアリング装置１６のオイルの粘性や摺動部の摩擦抵抗が高いほど、即ロックオフしてもステップ３０に於いて再度高負荷状態であると判定される虞れが高いほど解除遅延時間Ｔｄｅが長い時間に演算されるので、ロック装置５８が再度ロックオン状態に切り替えられる虞れが高いほどロックオフへの切り替えを遅くすることができる。
【００７６】
従ってロック装置５８が再度ロックオン状態に切り替えられる虞れが低いときには、ロック装置５８のロックオン状態を速やかに解除してステアリングギヤ比可変装置２８によるギヤ比制御を開始することができ、またロック装置５８がロックオン状態とロックオフ状態との間に繰り返し切り替えられること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを効果的に防止することができる。
【００７７】
また図示の実施形態によれば、ステップ８０に於いて操舵トルクが高い状況であるか否かの判別が行われ、またステップ９０に於いて操舵機構としてのパワーステアリング装置１６が失陥しているか否かの判別が行われ、これらのステップに於いて肯定判別が行われたときには、即ちその後のサイクルのステップ３０に於いて肯定判別が行われる可能性が高いときにはステップ１１０〜１３０が実行されることなく、換言すればロック装置５８のロックオン状態が維持されたまま図３に示されたルーチンによる制御を一旦終了するので、ステップ８０若しくは９０の判別が行われない場合に比して、ロック装置５８がロックオン状態とロックオフ状態との間に繰り返し切り替えられること及びこれに起因して運転者が違和感を感じることを効果的に防止することができる。
【００７８】
また図示の実施形態によれば、ステップ１１０に於けるロック装置５８のロックオン状態を解除するまでの遅延時間Ｔｄｅの演算に際し、ステアリングホイール１４が右旋回方向又は左旋回方向の終端位置近傍より車輌の直進位置へ向けて回転操作されているか否かが判定され、その状況であるときには遅延時間Ｔｄｅは図５に於いて破線にて示されたグラフに対応するマップより短い時間に演算されるので、ステップ３０に於ける肯定判別が運転者によりステアリングホイール１４が右旋回方向又は左旋回方向の終端位置へ向けて操作されたことによるものであり、その後ステアリングホイール１４が切り戻された状況に於いて、ロック装置５８のロックオン状態を速やかに解除してステアリングギヤ比可変装置２８によるギヤ比制御を速やかに再開することができる。
【００７９】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８０】
例えば上述の実施形態に於いては、操舵トルクが高い状況であるか否かの判別及び操舵機構としてのパワーステアリング装置１６が失陥しているか否かの判別はそれぞれステップ８０及び９０に於いてのみ行われるようになっているが、ステップ３０に於いて否定判別が行われたときにステップ８０及び９０と同様の判別が行われ、それれらの何れかに於いて肯定判別が行われたときには、換言すればステアリングギヤ比可変装置２８が高負荷状態にはないが高負荷状態になる虞れが高いときには、ステップ７０へ進むよう修正されてもよい。
【００８１】
また上述の実施形態に於いては、ステップ１００に於いてロックオン状態の解除条件が成立したと判定された後にステップ１１０及び１２０が実行されるようになっているが、図７に示されている如く、ステップ９０に於いて否定判別が行われるとステップ１１０及び１２０が実行され、しかる後上述の実施形態のステップ１００に対応するステップ１２５が実行され、これにより所定の遅延時間が経過しない限りロックオン状態の解除条件が成立したか否かの判別が行われないようされてもよい。
【００８２】
また上述の実施形態に於いては、目標相対回転角度Δθｔは操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより演算されるようになっているが、操舵角θの大きさが右旋回方向の大きい領域に於いてロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が左旋回方向へ大きく回転操作された場合や、操舵角θの大きさが左旋回方向の大きい領域に於いてロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が右旋回方向へ大きく回転操作された場合にも、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することがないよう、目標相対回転角度Δθｔが操舵角θに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより演算されるよう修正されてもよい。
【００８３】
また上述の実施形態に於いては、アッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転はプランジャ式のロック装置５８により阻止されるようになっているが、ロック装置は当技術分野に於いて公知の任意の構造のものであってよく、また入力部としてのアッパステアリングシャフト２６と出力部としてのロアステアリングシャフト３０との間の相対回転の増減を抑制することはそれらの相対回転を阻止することにより達成されるようになっているが、相対回転の頻度が低減されることにより達成されるよう修正されてもよい。
【００８４】
また上述の各実施形態に於いては、操舵伝達比可変手段のアクチュエータであるステアリングギヤ比可変装置２８の電動モータ４０はそのステータ４４の側にて入力部としてのアッパステアリングシャフト２６に連結され、ロータ５０の側にて出力部としてのロアステアリングシャフト３０に連結されているが、操舵伝達比可変手段のアクチュエータはステータの側にて出力部に連結され、ロータ５０の側にて入力部に連結されてもよい。
【００８５】
また上述の実施形態に於いては、操舵機構のパワーステアリング装置は電動ポンプ２４により高圧のオイルが供給されるパワーステアリング装置であるが、パワーステアリング装置は内燃機関により駆動されるオイルポンプより高圧のオイルが供給される通常の油圧式のパワーステアリング装置であってもよく、また電動モータにより補助操舵トルクが発生される電動式のパワーステアリング装置であってもよい。
【００８６】
また上述の実施形態に於いては、目標相対回転角度Δθｔは操舵角θの大きさが大きいほど大きさが直線的に大きくなるよう演算されるようになっているが、例えば車輌の直進位置近傍に於けるステアリングギヤ比が他の領域に比して小さくなるよう、操舵角θと目標相対回転角度Δθｔとの関係は非線形に設定されてもよい。
【００８７】
更に上述の実施形態に於いては、操舵操作子はステアリングホイールであり、操舵伝達比可変手段のアクチュエータはアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０に対し同軸に配置された回転式のアクチュエータであるが、操舵操作子は枢動式のものであってもよく、アクチュエータは往復動式又は枢動式のものであってもよく、ステアリングシャフトに交差するよう配置された回転式のアクチュエータであってもよく、また本発明の操舵制御装置は車輌の運転状況に応じて操舵輪を補助するアクティブ操舵装置に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の一つの実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されたステアリングギヤ比可変装置を示す拡大断面図である。
【図３】図示の実施形態に於けるステアリングギヤ比可変装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】車速域及び操舵角θとアッパステアリングシャフトに対するロアステアリングシャフトの目標相対回転角度Δθｔとの間の関係を示すグラフである。
【図５】温度Ｔｅｍｐとロック装置のロックオン状態を解除するまでの遅延時間Ｔｄｅとの間の関係を示すグラフである。
【図６】ステアリングギヤ比可変装置の目標相対回転角速度Δθｄｔと実際の相対回転角度Δθの変化率をΔθｄとの間の関係を示すグラフである。
【図７】修正例に於けるステアリングギヤ比可変装置の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】他の修正例に於ける操舵角θと目標相対回転角度Δθｔとの間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ＦＲ〜１０ＲＬ…車輪
１６…パワーステアリング装置
２６…アッパステアリングシャフト
２８…ステアリングギヤ比可変装置
３０…ロアステアリングシャフト
４０…電動モータ
５８…ロック装置
７０…回転角度センサ
７８…スパイラルケーブル
８０…電子制御装置
８２…操舵角センサ
８４…トルクセンサ
８６…車速センサ
８８…温度センサ
【図１】
2004058787.tif 000003
【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】
2004058787.tif 000008
【図７】
2004058787.tif 000009
【図８】
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