(57)【要約】【課題】アクチュエータの駆動力を常に適切に決定することができ、よって操舵フィーリングが低下するのを防止することができる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】操舵部材１に加わる操舵力に応じたモータ回転力（駆動力）を電動モータ（アクチュエータ）７から付与された状態で車両の操向車輪５０に転舵動作を行わせる操舵機構２において、操舵部材１側及び操向車輪５０側でそれぞれ作用する上流側トルク及び下流側トルクを検出する第１及び第２のトルク検出装置Ｓ１及びＳ２を設け、下流側トルクの検出値に基づき第１のトルク検出装置Ｓ１での目標とする目標値を決定し、かつこの決定した目標値に上流側トルクの検出値が近付くようにモータ回転力をフィードバック制御する。【選択図】      図１
2004322695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて車両の操向車輪に転舵動作を行わせる操舵機構と、この操舵機構に駆動力を付与するアクチュエータと、前記操舵部材側及び前記操向車輪側でそれぞれ作用する上流側トルク及び下流側トルクを検出する第１及び第２のトルク検出装置とを備えた車両用操舵装置であって、
前記第２のトルク検出装置での下流側トルクの検出値に基づいて、前記第１のトルク検出装置での目標とする目標値を決定するとともに、この決定した目標値に前記第１のトルク検出装置での上流側トルクの検出値が近付くように前記アクチュエータの駆動力をフィードバック制御する制御手段を具備することを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記操舵部材に加えられた操舵力と、この操舵力に応じて前記操向車輪に転舵動作を行わせたときに当該操向車輪から路面に伝えられる転舵力とが一定の関係となるように、前記目標値を前記下流側トルクの検出値を基に決定することを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記操舵機構が、一端部側及び他端部側にそれぞれ前記操舵部材及び前記操向車輪が連結されるとともに、それらの操舵部材と操向車輪との間に前記アクチュエータが連結された操舵軸を備え、
前記第１のトルク検出装置が前記操舵部材と前記操舵軸での前記アクチュエータとの連結箇所との間で作用する上流側トルクを検出し前記第２のトルク検出装置が前記連結箇所と前記操向車輪との間で作用する下流側トルクを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のトルク検出装置を、前記操舵部材及び前記操向車輪にそれぞれ近接して配置したことを特徴とする請求項３に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記操舵機構は、前記第１のトルク検出装置及び前記操舵部材の操作に応じた反力を発生する第１のアクチュエータが設けられた反力発生部と、前記第２のトルク検出装置及び前記操舵部材の回転角に応じて前記転舵動作を当該操向車輪に行わせる転舵力を発生する第２のアクチュエータが設けられた転舵動作部とを備え、
前記制御手段は、前記第１のトルク検出装置での上流側トルクの検出値が決定した目標値に近付くように前記第１のアクチュエータの反力をフィードバック制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記第１及び第２のアクチュエータを、前記操舵部材及び前記操向車輪にそれぞれ近接して配置したことを特徴とする請求項５に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記第１のトルク検出装置が、前記第１のアクチュエータを駆動するための供給電流を検出する電流検出器を用いて構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両に搭載され、電動モータ等のアクチュエータを備えた車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の操舵動作を行う操舵装置では、電動パワーステアリング装置に代表されるように、アクチュエータとしての電動モータの回転力を操舵補助力として用いて、ドライバーの操舵負担を軽減するものが主流となっている。このような車両用操舵装置では、一般的に、操舵部材から車両の操向車輪に至る操舵機構の途中に、ドライバーが操舵部材に加える操舵力（操舵トルク）を検出するトルク検出装置と上記電動モータが連結された減速機構とが操舵部材側からこの順番で設けられており、上記検出装置での検出結果に基づきモータ回転力を変更するとともに、操舵機構が当該モータ回転力によってアシストされた状態で操向車輪に転舵動作を行わせていた。しかしながら、このような在来装置では、操舵機構での減速機構との連結箇所に設けられた歯部噛み合い部分での摩擦による操舵トルクの減衰や路面からの外乱に起因してモータ回転力を適切に変更することができずに、ドライバーが体感する操舵フィーリングの低下などを招くことがあった。
【０００３】
そこで、従来の車両用操舵装置には、上記連結箇所の上流側及び下流側に二つのトルク検出装置を配置して、操舵部材側及び操向車輪側で作用する上流側トルク及び下流側トルクを検出するとともに、これら上流側及び下流側トルクのうち、大きい値の検出トルクを基に上記モータ回転力を制御してドライバーの操舵動作を補助するものが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。しかるに、この従来装置では、二つの検出トルクの比較結果に従ってモータ回転力を制御していたので、例えば操舵部材の動作初期段階（すなわち、ハンドルの切り始め段階）では、下流側トルクよりも先に立ち上がる上流側トルクを基にモータ回転力が付与される。ところが、上記回転力が付与されると、下流側トルクが直ちに上流側トルクよりも大きくなり、モータ回転力制御用の基準トルクが下流側トルクに変更され、しかも上流側トルクよりも大きい値に応じた回転力が与えられることから、当該回転力が大幅に変動しその不連続なアシスト力がドライバーに伝えられて操舵フィーリングが低下することがあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、下記の特許文献２において、上記のようなモータ回転力の変動及びこれに起因する操舵フィーリング低下が生じるのを防ぐことができる技術的手段を提案している。
詳細には、この従来装置では、上記特許文献１と同様に、操舵部材と減速機構との間に設けたトーションバーを含む第１のトルク検出装置にて上流側トルクを検出するとともに、減速機構と操向車輪との間に配置されるピニオン軸に下流側トルクを検出する第２のトルク検出装置を設けていた。そして、ドライバーによって直接的に操作される操舵部材側の上流側トルクを基準としてモータ回転力を制御することにより、特許文献１でのモータ回転力が変動する不具合の発生を防いで操舵フィーリングの低下を防止していた。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２５２６５８３号公報（第２〜３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平２−２２７３６９号公報（第２〜３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の従来装置は、減速機構よりも操舵部材側（上流側）に一つのトルク検出装置を設けた上記在来装置でのモータ回転力制御を踏襲したものであり、実際の車両の走行場面では、モータ回転力（アクチュエータの駆動力）を適切に決定することができずに、操舵フィーリングの低下を生じることがあった。
具体的には、例えば操舵部材を切り始めたときに、当該操舵部材に加えられたドライバーからの操舵力が上記歯部噛み合い部分以外の他の摩擦要素、例えば上記ピニオン軸と操向車輪との間に設けられるラック軸のピニオン軸との連結部分などで大きく減衰されるような小さい操舵力の場合でも、当該操舵力が操向車輪に伝えられる前に上記上流側トルクを基準にモータ回転力が決定され、操舵機構に付与されることがあり、操舵部材への運転操作と実際の車両挙動との不一致感をドライバーに体感させて操舵フィーリングが低下することがあった。
【０００７】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、アクチュエータの駆動力を常に適切に決定することができ、よって操舵フィーリングが低下するのを防止することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操舵部材の操作に応じて車両の操向車輪に転舵動作を行わせる操舵機構と、この操舵機構に駆動力を付与するアクチュエータと、前記操舵部材側及び前記操向車輪側でそれぞれ作用する上流側トルク及び下流側トルクを検出する第１及び第２のトルク検出装置とを備えた車両用操舵装置であって、
前記第２のトルク検出装置での下流側トルクの検出値に基づいて、前記第１のトルク検出装置での目標とする目標値を決定するとともに、この決定した目標値に前記第１のトルク検出装置での上流側トルクの検出値が近付くように前記アクチュエータの駆動力をフィードバック制御する制御手段を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
上記のように構成された車両用操舵装置における制御手段は、上記駆動力に対するフィードバック制御での目標値について、上記下流側トルクの検出値を基準とすることにより、実際の車両挙動を当該フィードバック制御に反映させて操舵フィーリングの低下を防止している。すなわち、制御手段が、操舵部材側で作用する上流側トルクの目標値を、操向車輪側で作用する下流側トルクの検出値に基づき決定しているので、当該目標値を操向車輪での転舵動作で定まる実際の車両挙動に応じた適切な値とすることができる。また、このように適切に決定した目標値と対応する上流側トルクの検出値とを用いて、制御手段はアクチュエータの駆動力をフィードバック制御するので、当該駆動力は実際の車両挙動だけでなくドライバーの操舵部材に対する操舵動作にも常に対応したものとすることができる。この結果、操舵部材への運転操作（操作感）と実際の車両挙動との不一致感をドライバーに体感させるのを防ぐことができ、操舵フィーリングが低下するのを防止することができる。
【００１０】
また、上記車両用操舵装置において、前記制御手段は、前記操舵部材に加えられた操舵力と、この操舵力に応じて前記操向車輪に転舵動作を行わせたときに当該操向車輪から路面に伝えられる転舵力とが一定の関係となるように、前記目標値を前記下流側トルクの検出値を基に決定することが好ましい。
この場合、目標値が上記操舵力と転舵力とが一定の関係を維持するように決定されるので、操作感と車両挙動とに応じて上記アクチュエータの駆動力をより適切に決定することができ、操舵フィーリングの低下をより確実に防止することができる。
【００１１】
また、上記車両用操舵装置において、前記操舵機構が、一端部側及び他端部側にそれぞれ前記操舵部材及び前記操向車輪が連結されるとともに、それらの操舵部材と操向車輪との間に前記アクチュエータが連結された操舵軸を備え、
前記第１のトルク検出装置が前記操舵部材と前記操舵軸での前記アクチュエータとの連結箇所との間で作用する上流側トルクを検出し前記第２のトルク検出装置が前記連結箇所と前記操向車輪との間で作用する下流側トルクを検出してもよい。
この場合、操舵部材が操舵軸により車両の操向車輪に連結される操舵機構において、そのアクチュエータの駆動力が操作感と車両挙動とに応じて適切に決定されて、操舵フィーリングが低下するのを防止することができる。
【００１２】
また、上記車両用操舵装置において、前記第１及び第２のトルク検出装置を、前記操舵部材及び前記操向車輪にそれぞれ近接して配置することが好ましい。
この場合、上記操舵軸を有する操舵機構において、上記の各トルク検出装置は、対応する上流側及び下流側トルクをそれぞれ高精度に検出することができる。
【００１３】
また、上記車両用操舵装置において、前記操舵機構は、前記第１のトルク検出装置及び前記操舵部材の操作に応じた反力を発生する第１のアクチュエータが設けられた反力発生部と、前記第２のトルク検出装置及び前記操舵部材の回転角に応じて前記転舵動作を当該操向車輪に行わせる転舵力を発生する第２のアクチュエータが設けられた転舵動作部とを備え、
前記制御手段は、前記第１のトルク検出装置での上流側トルクの検出値が決定した目標値に近付くように前記第１のアクチュエータの反力をフィードバック制御してもよい。
この場合、上記反力発生部及び転舵動作部を具備する操舵機構において、第１及び第２のアクチュエータの反力及び転舵力が操作感と車両挙動とに応じて適切に決定されて、操舵フィーリングが低下するのを防止することができる。
【００１４】
また、上記車両用操舵装置において、前記第１及び第２のアクチュエータを、前記操舵部材及び前記操向車輪にそれぞれ近接して配置することが好ましい。
この場合、上記反力発生部及び転舵動作部を有する操舵機構において、上記の各アクチュエータは、摩擦要素等による伝達ロスを極力抑えた状態で、制御手段から指示された反力及び転舵力を対応する操舵部材側及び操向車輪側に付与することができる。
【００１５】
また、上記車両用操舵装置において、前記第１のトルク検出装置が、前記第１のアクチュエータを駆動するための供給電流を検出する電流検出器を用いて構成されていることが好ましい。
この場合、上記第１のトルク検出装置の構成を簡略化することができるとともに、上記電流検出器を当該検出装置と共用することから、車両用操舵装置の部品点数を減らして小型でコスト安価な操舵装置を容易に構成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用操舵装置の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、アクチュエータとしての電動モータを備え、自動車等の車両に搭載される操舵装置に適用した場合について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の要部構成を示す模式図である。図において、本実施形態の操舵装置は、ドライバーに運転操作される操舵部材（ステアリングホイール）１と左右一対の車両の操向車輪５０との間に設けられた操舵機構２を備えたものであり、この操舵機構２が上記運転操作に伴って操舵部材１に加わる操舵力に応じて操向車輪５０の向き（タイヤ角）を変更し、当該操向車輪５０による車両の転舵動作を行わせる。
【００１７】
上記操舵機構２は、操舵部材１と操向車輪５０とを機械的に連結した連結タイプであり、操舵部材１が一端部側に連結された操舵軸３と、この操舵軸３の他端部側に連結され、操舵軸３の回転トルクを操向車輪５０に伝えるラックピニオン式伝達機構４とを具備している。
上記操舵軸３には、操舵部材１が上端部に取り付けられる筒状の取付軸３１と、この取付軸３１に一体回転可能に連結された筒状の入力軸３２と、トーションバー３３を介在させて入力軸３２に同軸的に連結された筒状の出力軸３４が設けられている。上記取付軸３１はステアリングコラム３５内に収納された状態で車体側に固定されるものであり、その下端部にはトーションバー３３の一端部を内嵌固定した入力軸３２の上端部がピン３６により連結されている。また、上記トーションバー３３の他端部はピン３７により出力軸３４の下端部に内嵌固定されている。上記入力軸３２及び出力軸３４は、車体側に固定され、かつ図の上下に分離可能な上側及び下側ハウジングＨ１，Ｈ２の内部に転がり軸受を介してそれぞれ回転自在に取り付けられている。
【００１８】
また、上記出力軸３４には、ウォーム６１及びこれに噛み合うウォームホイール６２を有する減速機構６と、上記ウォーム６１が出力軸に一体回転可能に取り付けられ、制御ユニット（ＥＣＵ）５によって制御される上記電動モータ７とが連結されている。これら減速機構６と電動モータ７とが操舵部材１から操向車輪５０に至る上記操舵機構２にモータ回転力による操舵補助力を付与する操舵補助部を形成して、操舵装置が上記操舵補助力にてドライバーの操舵負担を軽減する電動パワーステアリング装置を構成するようになっている。
さらに、出力軸３４の下端側には、図示しない自在継手などを介在させて上記伝達機構４のピニオン軸４１及びラック軸４２が順次連結されており、さらには左右の各操向車輪５０がタイロッド５１などを介してラック軸４２の対応する左右端部に連結され、出力軸３４に接続されている。また、上記ラック軸４２は、サポートヨーク及びラックガイド（図示せず）により摺動支持された状態でラックハウジング４３内に収納されている。このラックハウジング４３は、左右の各操向車輪５０側に設けられたラバーマウント４４によって車体に弾性支持されており、当該マウント４４を介在させることにより操舵フィーリングを柔軟なものとしたり、路面からのノイズを緩和したりすることが可能となっている。
【００１９】
また、上記操舵機構２には、操舵軸３と減速機構６との連結箇所の上流側及び下流側に第１及び第２のトルク検出装置Ｓ１、Ｓ２が設けられており、制御手段としての上記制御ユニット５が下流側のトルク検出装置Ｓ２の検出トルクを基準に電動モータ７の駆動制御を行うようになっている（詳細は後述）。
上記第１のトルク検出装置Ｓ１は、図２も参照して、ドライバーの運転操作に応じて操舵部材１から操舵機構２に入力される入力トルクＴｈなどの操舵部材１と上記連結箇所との間で作用する操舵トルク（操舵力）を上流側トルクＴｉとして検出している。また、このトルク検出装置Ｓ１は、操舵部材１に近接して配置されており、当該検出装置Ｓ１と操舵部材１との間に存在する摩擦要素数が少なくされた状態で、上流側トルクＴｉを高精度に検出できるようになっている。
【００２０】
具体的にいえば、このトルク検出装置Ｓ１は、上記トーションバー３３と、入出力軸３２、３４とそれぞれ一体的に回転する回転体８、９に設けられ、各々回転によりその周辺に周期的な磁性変化をもたらすターゲット８１、９１及び９２とを有している。また、トルク検出装置Ｓ１には、センサハウジングＨ３の内部でターゲット８１、９１及び９２に対向して配置されるとともに、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等の磁気的変化を電気信号に変えて出力する複数のセンサとが設けられている。そして、この検出装置Ｓ１がその各センサからの出力信号を制御ユニット５に逐次出力し、当該ユニット５が入力した信号に対して所定の演算を行うことにより、操舵部材１での操舵角（相対角）及び上流側トルクＴｉが検出される。尚、ターゲット９１及び９２の一方及び他方は、操舵部材１の相対角検出及び絶対角検出にそれぞれ用いられている。
【００２１】
上記第２のトルク検出装置Ｓ２は、減速機構６との上記連結箇所から出力軸３４に付与されるモータ回転力が合成された操舵トルクや操向車輪５０側から操舵機構２側に逆入力される外乱トルクなどの上記連結箇所と操向車輪５０との間で作用する下流側トルクＴｏを検出している。また、このトルク検出装置Ｓ２は、操向車輪５０に近接して配置されており、当該検出装置Ｓ２と操向車輪５０との間に存在する摩擦要素数が少なくされた状態で、下流側トルクＴｏを高精度に検出できるようになっている。また、上記下流側トルクＴｏは、操舵部材１に加えられた操舵力に応じて操向車輪５０に転舵動作を行わせたときに当該車輪５０から路面に伝えられる転舵力（すなわち、路面反力）に相当するものであり、例えば車両走行に伴う操向車輪５０と路面との間での摩擦（操舵抵抗）に起因して操舵機構２に作用するコーナリングパワー（Ｃ．Ｐ．）等の力、つまり操向車輪５０側から出力軸３４に作用し当該出力軸３４を一方向に回転させようとする回転トルクやドライバーによる操舵動作に対し反作用的に操舵機構２に働く復元トルクとしてのセルフアライニングトルク（Ｓ．Ａ．Ｔ）が含まれている。
【００２２】
具体的には、上記トルク検出装置Ｓ２は、例えばラック軸４２上に設けられた歪みゲージにより構成されており、当該ラック軸４２に伝わる軸力を検出してその検出結果を示す信号を制御ユニット５に逐次出力し、当該ユニット５が入力した信号に対して所定の演算を行うことにより、下流側トルクＴｏが検出される。尚、この説明以外に、ラックハウジング４３に対するラック軸４２の変位量を検出する位置センサ等により、第２のトルク検出装置Ｓ２を構成してもよい。
【００２３】
上記制御ユニット５は、ＣＰＵ等により構成された演算部５１及び駆動制御部５２を備えたものであり、上記トルク検出装置Ｓ１、Ｓ２からの出力信号と図示しない車速センサからの車両の速度を示す速度信号とを用いて、電動モータ７でのモータ回転力（操舵補助力）を決定している。
また、制御ユニット５では、図３も参照して、演算部５１が第２のトルク検出装置Ｓ２での下流側トルクＴｏの検出値に基づいて、第１のトルク検出装置Ｓ１での目標とする目標値を決定しており、演算部５１は操向車輪５０の転舵動作で定まる実際の車両挙動に応じた適切な目標値を設定することができる。具体的には、この目標値を決定する際に、演算部５１は、操舵部材１に加えられた操舵力と、この操舵力に対応して操舵機構２から操向車輪５０を介して路面に伝えられる上記転舵力とが一定の関係となるように当該目標値を決定して実際の車両挙動に対応した適切な値としている。さらに、演算部５１は、第１のトルク検出装置Ｓ１での上流側トルクＴｉの検出値が決定した目標値に近付くようにモータ７での目標とする操舵補助力を定めて当該操舵補助力に対するフィードバック制御を行う。そして、駆動制御部５２が、演算部５１にて定められた操舵補助力が電動モータ７から操舵機構２に付与されるように、電動モータ７に対する駆動信号（例えば当該モータ７への供給電流の指示信号）を生成し当該モータ７を駆動させることにより操舵アシストを行わせる。
【００２４】
以上のように構成された本実施形態の操舵装置では、制御ユニット（制御手段）５が下流側の第２のトルク検出装置Ｓ２からの検出トルクＴｏに基づいて、操舵部材１側で作用する上流側トルクＴｉの目標値を決定し、さらにこの決定した目標値と上流側の第１のトルク検出装置Ｓ１からの検出トルクＴｉとを用いたフィードバック制御によって電動モータ７のモータ回転力を決定している。これにより、制御ユニット５は、ドライバーの操舵部材１に対する操舵動作及び実際の車両挙動に対応した適切なモータ回転力（アクチュエータの駆動力）を常に決定することができ、ドライバーが操舵部材１への操作感と実際の車両挙動との不一致感を感じるのを防いで操舵フィーリングの低下を防止することができる。この結果、上記従来例と異なり、例えば操舵部材１を切り始めたときに、当該操舵部材１に加えられたドライバーからの操舵力が上記ピニオン軸４１とラック軸４２との連結部分などで大きく減衰されるような小さい操舵力の場合でも、当該操舵力が操向車輪５０に伝えられる前に、上記上流側トルクＴｉに基づくモータ回転力が決定されて操舵機構２に付与されるのを防止することができる。
【００２５】
図４は、他の実施形態に係る車両用操舵装置の要部構成を示す模式図である。図において、この実施形態と図１に示した実施形態との主な相違点は、操舵部材１と操向車輪５０とを操舵軸３により連結した連結タイプの操舵機構２に代えて、これらの操舵部材１と操向車輪５０とを機械的に連結せずに分離した分離タイプの操舵機構１２を設けた点である。
図４において、上記操舵機構１２は、操舵部材１側に取り付けられ、その操舵部材１に付与する反力を発生する反力発生部１３と、操向車輪５０側に取り付けられ、その操向車輪５０のタイヤ角を実質的に変更する転舵動作部１４とを備えたものであり、これら分離配置された反力発生部１３及び転舵動作部１４と上記制御ユニット５とが電気配線で接続されたステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式にて構成されている。
【００２６】
上記反力発生部１３には、上端部が操舵部材１に一体回転可能に取り付けられた回転軸１３ａと、この回転軸１３ａに連結された電動モータ１３ｂと、制御ユニット５からの駆動信号に従ってモータ１３ｂを駆動する駆動回路１３ｃとが設けられている。上記電動モータ１３ｂは、操舵部材１への操作に応じた反力を発生する第１のアクチュエータを構成するものであり、操舵部材１に近接して配置されることにより、摩擦要素等による伝達ロスを極力抑えた状態で発生した反力を操舵部材１側に与えることができるようになっている。
また、上記反力発生部１３には、例えば電流検出器を用いて構成された第１のトルク検出装置Ｓ１が設けられており、駆動回路１３ｃから電動モータ１３ｂへの供給電流を検出してその検出結果を示す信号を制御ユニット５の演算部５１に逐次出力している。これにより、演算部５１では、操舵部材１側で作用する上記上流側トルクＴｉが検出されるとともに、ドライバーの運転操作に伴い回転する操舵部材１の所定の中立位置（例えば車両が直進する、上記タイヤ角が０度）からの回転角を示す操舵角Ｘｉが求められる。
【００２７】
上記転舵動作部１４は、ボールネジ機構等により構成されたステアリングギヤ１４ａと、このステアリングギヤ１４ａを回転駆動する電動モータ１４ｂと、制御ユニット５からの駆動信号に従ってモータ１４ｂを駆動する駆動回路１４ｃとを備えたものであり、ステアリングギヤ１４ａが電動モータ１４ｂの回転動作をステアリングロッド１４ｄの直線運動に変換することにより、当該ロッド１４ｄの両端部に連結された上記操向車輪５０のタイヤ角Ｘｏを変更する。上記電動モータ１４ｂは、操舵部材１の回転角（操舵角Ｘｉ）に応じて転舵動作を操向車輪５０に行わせる転舵力を発生する第２のアクチュエータを構成するものであり、操向車輪５０に近接して配置されることにより、摩擦要素等による伝達ロスを極力抑えた状態で発生した転舵力によって操向車輪５０に転舵動作を行わせるようになっている。
【００２８】
また、転舵動作部１４には、例えば電流検出器を用いて構成された第２のトルク検出装置Ｓ２が設けられており、駆動回路１４ｃから電動モータ１４ｂへの供給電流を検出してその検出結果を示す信号を演算部５１に逐次出力している。これにより、演算部５１では、操向車輪５０側で作用する上記下流側トルクＴｏが検出される。
また、上記ステアリングギヤ１４ａには、操向車輪５０のタイヤ角Ｘｏを検出するタイヤ角検出部１５が取り付けられており、当該ステアリングギヤ１４ａによるステアリングロッド１４ｄの移動量を検出し、その検出値を示す検出信号を演算部５１に出力するようになっている。
【００２９】
上記制御ユニット５では、その演算部５１がタイヤ角検出部１５からの検出信号を基に求めたタイヤ角Ｘｏと上記車速センサの検出結果（車両速度）とに基づいて、ステアリングギヤ１４ａのステアリングギヤ比（操舵角δｉとタイヤ角δｏとの比）を求めている。これにより、車両の操舵特性が車両速度に応じて適切な値に変更され、ドライバーの操舵負担を軽減するようになっている。具体的には、車両速度が低下するにつれて操舵角δｉに対してタイヤ角δｏが大きく変化するように上記ステアリングギヤ比が決定されて負担軽減が行われる。
また、上記演算部５１は、図５も参照して、第１のトルク検出装置Ｓ１により検出された電動モータ１３ｂへの供給電流検出値Ｉｉと同モータ１３ｂのタイプ等により定まる比例定数Ｋ１とを乗算することにより、ドライバーの運転操作に伴う入力トルクＴｈに応じて回動する操舵部材１側での上流側トルク（操舵トルク）Ｔｉを求めている。同様に、演算部５１は、第２のトルク検出装置Ｓ２により検出された電動モータ１４ｂへの供給電流検出値Ｉｏと同モータ１４ｂのタイプ等により定まる比例定数Ｋ２とを乗算することにより、上記コーナリングパワー（Ｃ．Ｐ．）やセルフアライニングトルク（Ｓ．Ａ．Ｔ）などの路面からの外乱トルクを含んだ操向車輪５０側での下流側トルクＴｏを求めている。
【００３０】
そして、制御ユニット５は、転舵動作部１４に対して、操舵部材１に加えられた操舵角Ｘｉに応じた転舵動作が行われるように、その動作部１４の電動モータ１４ｂをフィードバック制御する。具体的には、演算部５１は、上記決定したステアリングギヤ比となるように求めた操舵角Ｘｉからタイヤ角Ｘｏの目標値を定めて、操向車輪５０に転舵動作を行わせる上記転舵動作部１４の電動モータ１４ｂでのモータ回転力を決定し、駆動制御部５２が、このモータ回転力を発生させるための駆動信号を生成して駆動回路１４ｃに出力する。これにより、転舵動作部１４では、ステアリングギヤ比の変更による操舵負担の軽減を行いつつ、そのモータ回転力によって操舵部材１への操舵動作に応じた転舵動作を操向車輪５０に行わせる。
【００３１】
また、制御ユニット５では、反力発生部１３に対して、図１に示した実施形態のものと同様に、下流側の第２のトルク検出装置Ｓ２での検出トルクを基準にしたフィードバック制御を実施することにより、その発生部１３の電動モータ１３ｂを駆動している（図６も参照。）。具体的には、演算部５１は、操舵部材１に加えられた操舵力と、この操舵力に対応して操舵機構１２から操向車輪５０を介して路面に伝えられる転舵力とが一定の関係となるように、下流側トルクＴｏの検出値に基づき第１のトルク検出装置Ｓ１での目標値を決定する。さらに、演算部５１は、第１のトルク検出装置Ｓ１での上流側トルクＴｉの検出値が決定した目標値に近付くようにモータ１３ｂでの目標とする反力を定めて当該反力に対するフィードバック制御を行う。そして、駆動制御部５２が、演算部５１にて定められた反力が電動モータ１３ｂから操舵部材１に与えられるように、電動モータ１３ｂに対する駆動信号を生成して駆動回路１３ｃに出力する。これにより、反力発生部１３では、操舵部材１が操舵動作によって例えば左回転した場合に、その操舵部材１が上記中立位置に復帰するよう当該操舵部材１を右回転させる反力を発生させて、回転軸１３ａを介して操舵部材１に当該反力を伝えることにより、ドライバーに操作感を体感させる。
【００３２】
以上のように構成された本実施形態の操舵装置では、制御ユニット５が下流側の第２のトルク検出装置Ｓ２からの検出トルクＴｏに基づいて、操舵部材１側で作用する上流側トルクＴｉの目標値を決定し、さらにこの決定した目標値と上流側の第１のトルク検出装置Ｓ１からの検出トルクＴｉとを用いたフィードバック制御によって反力発生部１３の電動モータ１３ｂのモータ回転力を決定している。これにより、制御ユニット５は、実際の車両挙動に対応した適切な反力を操舵部材１からドライバーに与えることができ、図１の実施形態と同様に、操作感に対する車両挙動の違和感をドライバーに体感させることなく、操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、第１及び第２のトルク検出装置Ｓ１及びＳ２が対応する電動モータ１３ｂ及び１４ｂに供給される供給電流を検出する電流検出器を各々用いて構成されているので、これらの各トルク検出装置Ｓ１及びＳ２の構成を簡略化することができるとともに、電流検出器とトルク検出装置とを共用することから、車両用操舵装置の部品点数を減らして小型でコスト安価な操舵装置を容易に構成することができる。
【００３４】
尚、上記の説明では、アクチュエータとしての電動モータを用いた操舵装置に適用した場合について説明したが、本発明は操舵部材側の上流側トルクと操向車輪側の下流側トルクをそれぞれ検出する二つのトルク検出装置を備え、下流側トルクを基準トルクとしてアクチュエータの駆動制御を行うものであればよく、駆動力としての油圧を制御する制御バルブを備えた油圧式パワーステアリング装置その他の車両用操舵装置に適用することができる。
【００３５】
また、図４に示した実施形態では、ＳＢＷ方式の分離タイプの操舵機構１２に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、反力発生部１３及び転舵動作部１４が操舵部材１側及び操向車輪５０側に設けられるとともに、これら操舵部材１と操向車輪５０とが遊星ギヤ機構等からなる伝達比可変機構によって機械的に連結された連結タイプの操舵機構にも適用することができる。
また、図４に示した実施形態では、第２のトルク検出装置Ｓ２とタイヤ角検出部１５とを別個に設けた場合について説明したが、演算部５１がタイヤ角検出部１５の検出結果を用いた演算により上記下流側トルクＴｏを検出してもよい。このように構成した場合は、トルク検出装置Ｓ２が操向車輪５０により近接配置されることとなり、当該検出装置Ｓ２による下流側トルクＴｏの検出精度をさらに高めることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、操舵部材に対するドライバーの運転操作と車両挙動とに応じて、アクチュエータから操舵機構に付与させる駆動力を常に適切に決定することができるので、操舵部材への操作感と実際の車両挙動との不一致感をドライバーに体感させるのを防ぐことができ、操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の要部構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した操舵装置の操舵機構に加わる力を模式的に表した図である。
【図３】図１に示した操舵装置での主要な制御動作を示す制御ブロック図である。
【図４】別の実施形態に係る車両用操舵装置の要部構成を示す模式図である。
【図５】図４に示した操舵装置の操舵機構に加わる力を模式的に表した図である。
【図６】図４に示した操舵装置での主要な制御動作を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１    操舵部材
２、１２    操舵機構
３    操舵軸
５    制御ユニット（制御手段）
７、１３ｂ、１４ｂ    電動モータ（アクチュエータ）
１３    反力発生部
１４    転舵動作部
５０    操向車輪
Ｓ１    第１のトルク検出装置
Ｓ２    第２のトルク検出装置
【図１】
2004322695.tif 000003
【図２】
2004322695.tif 000004
【図３】
2004322695.tif 000005
【図４】
2004322695.tif 000006
【図５】
2004322695.tif 000007
【図６】
2004322695.tif 000008