(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを少なくとも車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、車速を時系列に検出するセンサと、
その検出車速が入力される遅れ制御要素とが設けられ、
その遅れ制御要素は入力の変化に対して出力の変化に遅れを生じさせるものとされ、
少なくとも、その検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合においては、その遅れ制御要素の出力値を車速の値として前記電動アクチュエータが制御され、
その遅れ制御要素における入力の変化に対する出力の変化の遅れは、その検出車速の時間変化率の大きさの増減に応じて増減されることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを少なくとも車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、車速を時系列に検出するセンサと、
その検出車速の時間変化率を時系列に演算する手段と、
検出車速の時間変化率の大きさと、検出車速の時間変化率の大きさよりも小さい値に設定された仮想時間変化率の大きさとの関係を記憶する手段と、
その検出車速の時間変化率の大きさと記憶した関係とに基づき仮想時間変化率の大きさを時系列に求める手段と、
その検出車速の時間変化率の大きさが求めた仮想時間変化率の大きさであるとした場合の仮想車速を時系列に求める手段と、
少なくとも、その検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合においては、その仮想車速の値を車速の値として前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
その検出車速の時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差は、その検出車速の時間変化率の大きさの増減に応じて増減される請求項２に記載の車両の操舵装置。
【請求項４】
その検出車速の時間変化率の大きさが前記設定値未満の時は、その電動アクチュエータの制御に用いられる車速として、その検出車速の値が用いられる請求項１〜３の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
【請求項５】
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、
出力シャフトと、
その入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する回転伝達機構と、
その出力シャフトの回転を車輪に舵角が変化するように伝達するステアリングギヤとを備え、
その回転伝達機構の構成要素を前記電動アクチュエータにより駆動することで、その電動アクチュエータの動きが車輪に舵角が変化するように伝達される請求項１〜４の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
【請求項６】
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達される請求項１〜４の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
【請求項７】
電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを少なくとも車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、車速を時系列に検出するセンサと、
その検出車速が入力される遅れ制御要素とが設けられ、
その遅れ制御要素は入力の変化に対して出力の変化に遅れを生じさせるものとされ、
少なくとも、その検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合においては、その遅れ制御要素の出力値を車速の値として前記電動アクチュエータが制御され、
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達されることを特徴とする車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を車速に応じて変更可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させる車両の操舵装置が提案されている。そのような操舵装置として、操作部材を車輪に機械的に連結するものと連結しないものとがある。操作部材を車輪に機械的に連結する場合、ステアリングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を出力シャフトに遊星ギヤ機構を介して伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤを駆動する電動アクチュエータを車速に応じて制御することで、操作量と転舵量との比を変更している。また、操作部材を車輪に機械的に連結しない場合、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、電動アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達し、その伝達に際して電動アクチュエータを車速やヨーレート等に応じて制御することで操作量と転舵量との比を変更している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の操舵装置においては車速を検出するセンサを設け、そのセンサの検出車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させていた。そのため、その車速の急変時に、操作量と転舵量との比も車速と同様に急変するため、ドライバーに違和感を与えて操舵フィーリングが低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを少なくとも車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、車速を時系列に検出するセンサと、その検出車速が入力される遅れ制御要素とが設けられ、その遅れ制御要素は入力の変化に対して出力の変化に遅れを生じさせるものとされ、少なくとも、その検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合においては、その遅れ制御要素の出力値を車速の値として前記電動アクチュエータが制御され、その遅れ制御要素における入力の変化に対する出力の変化の遅れは、その検出車速の時間変化率の大きさの増減に応じて増減される点にある。
この構成によれば、遅れ制御要素に入力されるセンサによる検出車速の変化に対して、その遅れ制御要素の出力の変化は遅れるので、検出車速の時間変化率に比べて遅れ制御要素の出力の時間変化率は小さくなる。よって、その遅れ制御要素の出力値を車速の値として電動アクチュエータを制御することで、その検出車速の急変時に操作量と転舵量との比が急変するのを防止できる。しかも、検出車速が変化しない定常状態においては、車速に対する操作量と転舵量との比の関係特性は遅れ制御要素の出力の影響を受けることがなく、最適な特性を維持することができる。また、検出車速の時間変化率の大きさの増加時に操作量と車輪の転舵量との比の時間変化率が増加するのを防止できる。
【０００７】
本発明の第２の特徴は、電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを少なくとも車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、車速を時系列に検出するセンサと、その検出車速の時間変化率を時系列に演算する手段と、検出車速の時間変化率の大きさと、検出車速の時間変化率の大きさよりも小さい値に設定された仮想時間変化率の大きさとの関係を記憶する手段と、その検出車速の時間変化率の大きさと記憶した関係とに基づき仮想時間変化率の大きさを時系列に求める手段と、その検出車速の時間変化率の大きさが求めた仮想時間変化率の大きさであるとした場合の仮想車速を時系列に求める手段と、少なくとも、その検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合においては、その仮想車速の値を車速の値として前記電動アクチュエータが制御される点にある。
この構成によれば、検出車速の時間変化率の大きさに比べて仮想車速の時間変化率の大きさは小さくなる。よって、その仮想車速を車速として電動アクチュエータを制御することで、その検出車速の急変時に操作量と転舵量との比が急変するのを防止できる。しかも、検出車速が変化しない定常状態においては、車速に対する操作量と転舵量との比の関係特性は仮想車速の影響を受けることがなく、最適な特性を維持することができる。
【０００８】
その検出車速の時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差は、その検出車速の時間変化率の大きさの増減に応じて増減されるのが好ましい。
これにより、検出車速の時間変化率の大きさの増加時に操作量と車輪の転舵量との比の時間変化率が増加するのを防止できる。
【０００９】
その検出車速の時間変化率の大きさが前記設定値未満の時は、その電動アクチュエータの制御に用いられる車速として、その検出車速の値が用いられるのが好ましい。
これにより、その車速の時間変化率の小さい時に操作量と車輪の転舵量との比が不必要に変動することはない。
【００１０】
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、出力シャフトと、その入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する回転伝達機構と、その出力シャフトの回転を車輪に舵角が変化するように伝達するステアリングギヤとを備え、その回転伝達機構の構成要素を前記電動アクチュエータにより駆動することで、その電動アクチュエータの動きが車輪に舵角が変化するように伝達されるのが好ましい。
これにより、操作部材と車輪とが機械的に連結された車両の操舵装置に本発明を適用できる。
その回転伝達機構は、サンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中の何れかである第１遊星ギヤ要素が前記入力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかである第２遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャフトに連結されていない第３遊星ギヤ要素が前記電動アクチュエータにより回転駆動されるのが好ましい。
【００１１】
その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達されるのが好ましい。
これにより、操作部材を車輪に機械的に連結することなく、電動アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達する車両の操舵装置に本発明を適用できる。
さらに本発明は、電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを少なくとも車速に応じて制御することで、その車速に応じて操作部材の操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、車速を時系列に検出するセンサと、その検出車速が入力される遅れ制御要素とが設けられ、その遅れ制御要素は入力の変化に対して出力の変化に遅れを生じさせるものとされ、少なくとも、その検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合においては、その遅れ制御要素の出力値を車速の値として前記電動アクチュエータが制御され、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態の車両の操舵装置１は、ステアリングホイール（操作部材）Ｈに連結される入力シャフト２を備えている。その入力シャフト２はベアリング７、８を介してハウジング１０により支持されている。
【００１３】
そのステアリングホイールＨの操作に応じた入力シャフト２の回転は、遊星ギヤ機構（回転伝達機構）３０を介して出力シャフト１１に伝達される。その出力シャフト１１は、入力シャフト２と同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング１２、１３を介してハウジング１０により支持されている。その出力シャフト１１の回転はステアリングギヤにより舵角が変化するように車輪に伝達される。そのステアリングギヤは、例えばラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。これにより、入力シャフト２の回転は遊星ギヤ機構３０を介して出力シャフト１１に伝達され、その出力シャフト１１の回転により舵角が変化する。
【００１４】
その遊星ギヤ機構３０は、サンギヤ３１とリングギヤ３２とに噛み合う遊星ギヤ３３をキャリア３４により保持する。そのサンギヤ３１は、入力シャフト２の端部に同行回転するように連結されている。そのキャリア３４は、出力シャフト１１に同行回転するように連結されている。そのリングギヤ３２は、入力シャフト２を囲むホルダー３６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダー３６は、入力シャフト２を囲むようにハウジング１０に固定された筒状部材３５によりベアリング９を介して支持されている。そのホルダー３６の外周にウォームホイール３７が同行回転するように嵌め合わされている。そのウォームホイール３７に噛み合うウォーム３８がハウジング１０により支持されている。そのウォーム３８はハウジング１０に取り付けられたモータ（電動アクチュエータ）３９により駆動される。これにより、その遊星ギヤ機構３０の構成要素であるリングギヤ３２がモータ３９により駆動され、そのモータ３９の動きが車輪に舵角が変化するように伝達される。
【００１５】
そのモータ３９として、例えば目標駆動電流に応じてパルス幅変調駆動されるブラシ付き直流モータが用いられる。そのモータ３９の動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、そのモータ３９を車速に応じて閉ループ制御することで、その車速に応じて入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比、すなわちステアリングホイールＨの操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる。例えば、車速零の据え切り状態では入力シャフト２の回転角速度とリングギヤ３２の回転角速度とが等しくなるようにモータ３９を制御することで、入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比を１とする。また、高速になる程にリングギヤ３２の回転角速度を低下させ、遊星ギヤ機構３０を減速ギヤ機構として機能させることで、車両の低速での旋回性と高速での走行安定性とを向上できる。
【００１６】
図２に示すように、そのモータ３９は車両に搭載される制御装置４０に接続される。車速を時系列に検出するセンサとして車速センサ４１が、制御装置４０と遅れ制御要素４５とに接続され、その遅れ制御要素４５は制御装置４０に接続されている。その車速センサ４１による検出車速が入力される遅れ制御要素４５は入力の変化に対して出力の変化に予め設定された遅れを生じさせるもので、本実施形態では一次遅れ制御要素とされている。その制御装置４０は、その車速センサ４１による検出車速の時間変化率を時系列に演算する。また、その制御装置４０に、ステアリングホイールＨの操作量を時系列に検出するセンサとして入力シャフト２の回転角を検出する舵角センサ４２と、車輪の転舵量を時系列に検出するセンサとして出力シャフト１１の回転角を検出する回転角センサ４３とが接続されている。操作量に対応する入力シャフト２の回転角と車速とに応じて求められる目標転舵量と、検出された出力シャフト１１の回転角に応じて求められる転舵量との偏差を低減するように、制御装置４０はモータ３９を閉ループ制御する。
【００１７】
図３は、操舵装置１における制御系の制御ブロック線図を示す。図３において、ＴｉはステアリングホイールＨの操舵トルク、Ｖは車速のセンサ４１による検出値、Ｖｄは遅れ制御要素４５の出力値、Ｔｄは遅れ制御要素４５の予め設定される時定数、ｓはラプラス演算子、θｉは入力シャフト２の回転角の舵角センサ４２による検出値、θｏは出力シャフト１１の回転角の回転角センサ４３による検出値、θｏ* は出力シャフト１１の目標回転角、ｉ* はモータ３９の目標駆動電流、Ｃ１は入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフト１１の目標回転角θｏ* の調節部、Ｃ２は出力シャフト１１の目標回転角θｏ* と回転角θｏとの偏差（θｏ* −θｏ）に対するモータ３９の目標駆動電流ｉ* の調節部である。
【００１８】
その制御装置４０は、舵角センサ４２により検出した入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフト１１の目標回転角θｏ* を、予め定められて記憶された関係に基づき演算する。本実施形態では、その入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフト１１の目標回転角θｏ* の調節部Ｃ１は比例制御要素とされ、出力シャフト１１の目標回転角はθｏ* ＝Ｋ（Ｖｄ）・θｉにより求められる。ここでＫ（Ｖｄ）は比例ゲインであり、遅れ制御要素４５の出力値Ｖｄの関数とされている。その比例ゲインＫ（Ｖｄ）は、遅れ制御要素４５の出力値Ｖｄと、ステアリングホイールＨの操作量に対応する入力シャフト２の回転角θｉと、車輪の転舵量の目標値に対応する出力シャフト１１の目標回転角θｏ* との間の関係を表す。その比例ゲインＫ（Ｖｄ）は制御装置４０に記憶される。例えば図４に示すように、その比例ゲインＫ（Ｖｄ）は遅れ制御要素４５の出力値Ｖｄが増大する程に減少するものとされ、この関係が制御装置４０に記憶される。制御装置４０は、その記憶した比例ゲインＫ（Ｖｄ）と、入力シャフト２の検出回転角θｉすなわち操作量の検出値と、遅れ制御要素４５の出力値Ｖｄとに基づき出力シャフト１１の目標回転角θｏ* すなわち転舵量の目標値を演算する。
【００１９】
その制御装置４０は、出力シャフト１１の目標回転角θｏ* と検出回転角θｏとの偏差（θｏ* −θｏ）と、モータ３９の目標駆動電流ｉ* との間の関係を記憶する。本実施形態では、その偏差（θｏ* −θｏ）に対する目標駆動電流ｉ* の調節部Ｃ２は比例積分（ＰＩ）制御要素とされ、目標駆動電流ｉ* はｉ* ＝Ｇ・（θｏ* −θｏ）により求められる。ここでＧは伝達関数であり、例えばＫｇをゲイン、Ｔを時定数として、その伝達関数ＧはＰＩ制御がなされるようにＧ＝Ｋｇ・〔１＋１／（Ｔ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｇと時定数Ｔは最適な制御を行えるように設定される。その伝達関数Ｇが制御装置４０に記憶される。
【００２０】
制御装置４０は、その記憶した伝達関数Ｇと、演算した出力シャフト１１の目標回転角θｏ* と、検出回転角θｏとに基づき、モータ３９の目標駆動電流ｉ* を演算する。その演算された目標駆動電流ｉ* が印加されることでモータ３９は駆動される。これにより、遅れ制御要素４５の出力値Ｖｄを車速値としてモータ３９が制御されることになる。
【００２１】
本実施形態においては、その遅れ制御要素４５における時定数Ｔｄは検出車速Ｖの時間変化率すなわち車両の加減速度の大きさの増減に応じて増減される。その時定数Ｔｄと検出車速Ｖの時間変化率の大きさとの関係は予め設定されて記憶される。これにより、遅れ制御要素４５における入力の変化に対する出力の変化の遅れは、検出車速Ｖの時間変化率の大きさの増減に応じて増減される。なお、その時定数Ｔｄを一定としてもよい。
【００２２】
図５のフローチャートを参照して上記制御装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサ４１、４２、４３の検出値を読み込む（ステップ１）。次に、検出車速Ｖの時間変化率すなわち車両の加減速度の大きさを演算し（ステップ２）、その加減速度の大きさに対応する遅れ制御要素４５の時定数Ｔｄを求める（ステップ３）。次に、検出車速Ｖが遅れ制御要素４５に入力されることによる遅れ制御要素４５の出力値Ｖｄに対応する比例ゲインＫ（Ｖｄ）を求める（ステップ４）。その求めた比例ゲインＫ（Ｖｄ）と入力シャフト２の検出回転角θｉとから出力シャフト１１の目標回転角θｏ* を演算する（ステップ５）。その目標回転角θｏ* と出力シャフト１１の検出回転角θｉとの偏差（θｏ* −θｏ）と、伝達関数Ｇとから目標駆動電流ｉ* を演算する（ステップ６）。その目標駆動電流ｉ* に基づきモータ３９を駆動する（ステップ７）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ８）、終了しない場合はステップ１に戻る。
【００２３】
図６は、本発明の第２実施形態に係る所謂ステアバイワイヤシステムを採用した車両の操舵装置を示す。その車両１００（図７参照）の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１０１と、その操作部材１０１の回転操作により駆動される操舵用モータ（電動アクチュエータ）１０２と、その操舵用モータ１０２の動きを、その操作部材１０１を車輪１０４に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するように操舵用前方左右車輪１０４に伝達するステアリングギヤ１０３とを備える。その操舵用モータ１０２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ１０３は、その操舵用モータ１０２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド１０７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド１０７の動きがタイロッド１０８とナックルアーム１０９を介して車輪１０４に伝達され、その車輪１０４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ１０３は、公知のものを用いることができ、操舵用モータ１０２の動きを舵角が変化するように車輪１０４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用モータ１０２が駆動されていない状態では、車輪１０４がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。その操作部材１０１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１１０に連結されている。その操作部材１０１を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材１３０が設けられている。
【００２４】
車速を時系列に検出するセンサとして車速センサ１１４が、制御装置１２０と遅れ制御要素１４５とに接続され、その遅れ制御要素１４５は制御装置１２０に接続されている。その検出車速が入力される遅れ制御要素１４５は入力の変化に対して出力の変化に遅れを生じさせるもので、本実施形態では一次遅れ制御要素とされている。また、その制御装置１２０に、操作量の検出用センサとして回転シャフト１１０の回転角を検出する角度センサ１１１と、転舵量の検出用センサとして舵角を検出する舵角センサ１１３と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１１６が接続されている。
【００２５】
その制御装置１２０は、操舵用モータ１０２の動きを車輪１０４に舵角が変化するように伝達する際に、その操舵用モータ１０２を車速とヨーレートに応じて駆動回路１２２を介して閉ループ制御することで、その車速とヨーレートに応じて操作部材１０１の操作量と車輪１０４の転舵量との比を変化させる。
【００２６】
図７は、第２実施形態の制御装置１２０の制御系の構成を示すブロック線図を示す。ここで、γは車両１００のヨーレートの検出値、γ* はヨーレートの目標値、Ｖは車速の検出値、Ｖｄは遅れ制御要素１４５の出力値、Ｔｄは遅れ制御要素１４５の時定数、ｓはラプラス演算子、δｈは操作部材１０１の回転角の検出値、δは舵角の検出値、δ* は目標舵角、ｉ* は操舵用モータ１０２の駆動電流の目標値、Ｇ１はδｈに対するγ* の調節部の伝達関数、Ｇ２はγ* とγとの偏差に対するδ* の調節部の伝達関数、Ｇ３はδ* とδとの偏差に対するｉ* の調節部の伝達関数である。その検出されたδｈ、Ｖ、γから求められるδ* と、検出されたδとの偏差を低減するように操舵用モータ１０２を閉ループ制御する。
【００２７】
すなわち、そのδｈに対するγ* の調節部は例えば比例制御要素とされ、比例ゲインは遅れ制御要素１４５の出力値Ｖｄに比例するものとされ、比例定数をＫとして以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
γ* ＝Ｇ１・δｈ＝Ｋ・Ｖｄ・δｈ
そのγ* とγとの偏差に対するδ* の調節部は例えばＰＩ制御要素とされ、Ｋａをゲイン、Ｔａを時定数として、以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
δ* ＝Ｇ２・（γ* −γ）＝Ｋａ〔１＋１／（Ｔａ・ｓ）〕（γ* −γ）
そのδ* とδとの偏差に対するｉ* の調節部は例えばＰＩ制御要素とされ、Ｋｂをゲイン、Ｔｂを時定数として、以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
ｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕（δ* −δ）
その比例定数Ｋ、ゲインＫａ、Ｋｂ、時定数Ｔａ、Ｔｂは最適な制御を行えるように適宜調整される。その目標駆動電流ｉ* が印加されることでモータ１０２は駆動される。これにより、遅れ制御要素１４５の出力値Ｖｄを車速値としてモータ１０２が制御されることになる。
【００２８】
本実施形態においては、その遅れ制御要素１４５における時定数Ｔｄは検出車速Ｖの時間変化率すなわち車両の加減速度の大きさの増減に応じて増減される。その時定数Ｔｄと検出車速Ｖの時間変化率の大きさとの関係は予め設定されて記憶される。これにより、遅れ制御要素１４５における入力の変化に対する出力の変化の遅れは、検出車速Ｖの時間変化率の大きさの増減に応じて増減される。なお、その時定数Ｔｄを一定としてもよい。
【００２９】
図８のフローチャートを参照して上記第２実施形態の制御装置１２０による制御手順を説明する。まず、各センサによる検出値を読み込む（ステップ１０１）。次に、検出車速Ｖの時間変化率すなわち車両１００の加減速度の大きさを演算し（ステップ１０２）、その加減速度の大きさに対応する遅れ制御要素１４５の時定数Ｔｄを求める（ステップ１０３）。次に、検出車速Ｖが遅れ制御要素１４５に入力されることによる遅れ制御要素１４５の出力値Ｖｄと検出した回転角δｈとに対応する目標ヨーレートγ* を演算し（ステップ１０４）、その目標ヨーレートγ* と検出したヨーレートγとの偏差に対応する目標舵角δ* を演算し（ステップ１０５）、その目標舵角δ* と検出した舵角δとの偏差に対応する操舵用モータ１０２の目標駆動電流ｉ* を演算し（ステップ１０６）、その目標駆動電流ｉ* に応じて操舵用モータ１０２を駆動する（ステップ１０７）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１０８）、終了しない場合はステップ１０１に戻る。
【００３０】
上記第１、第２実施形態によれば、遅れ制御要素４５、１４５に入力される車速センサ４１、１１４による検出車速Ｖの変化に対して、その遅れ制御要素４５、１４５の出力値Ｖｄの変化は遅れる。例えば図９に示すように、実線で示す検出車速Ｖと時間ｔとの関係に対し、遅れ制御要素４５、１４５の出力値Ｖｄと時間ｔとの関係は破線で示すものとなる。これにより、検出車速Ｖの時間変化率の大きさに比べて遅れ制御要素４５、１４５の出力の時間変化率の大きさは小さくされる。よって、その遅れ制御要素４５、１４５の出力値Ｖｄを車速の値としてモータ３９、１０２を制御することで、その検出車速Ｖの急変時に操作量と転舵量との比が急変するのを防止できる。しかも、検出車速Ｖが変化しない定常状態においては、車速に対する操作量と転舵量との比の関係特性は遅れ制御要素４５、１４５の出力の影響を受けることがなく、最適な特性を維持することができる。さらに、加減速度の大きさが大きくなる程に遅れ制御要素４５、１４５の時定数Ｔｄが大きくなるので、加減速度の大きさの増加時に操作量と車輪の転舵量との比の時間変化率が増加するのを防止できる。
【００３１】
第３実施形態として、上記第１実施形態において遅れ制御要素４５を用いることなく、検出車速Ｖの急変時に操作量と転舵量との比が急変するのを防止してもよい。以下、第１実施形態と同様部分は同一符号で示して第３実施形態を説明する。すなわち、制御装置４０により、車速センサ４１による検出車速Ｖの時間変化率を時系列に演算し、また、検出車速Ｖの時間変化率の大きさと検出車速Ｖの時間変化率の大きさよりも小さい値に予め設定された仮想時間変化率の大きさとの関係を記憶しておく。制御装置４０は検出車速Ｖの時間変化率の大きさと記憶した関係とに基づき仮想時間変化率の大きさを時系列に求め、その検出車速Ｖの時間変化率の大きさが求めた仮想時間変化率の大きさであるとした場合の仮想車速Ｖｅを時系列に求める。図１０は、その検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさの一例を示し、実線で示す検出車速Ｖと時間ｔとの関係に対し、仮想車速Ｖｅと時間ｔとの関係は破線で示すものとする。その仮想車速Ｖｅの値を車速の値としてモータ３９を制御する。その検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差は、検出車速Ｖの時間変化率の大きさの増減に応じて増減される。なお、その検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差を一定としてもよい。第３実施形態では、Ｋ（Ｖｅ）を比例ゲインとして、出力シャフト１１の目標回転角はθｏ* ＝Ｋ（Ｖｅ）・θｉにより求められる。その比例ゲインＫ（Ｖｅ）は仮想車速Ｖｅの関数とされ、その比例ゲインＫ（Ｖｅ）は仮想車速Ｖｅが増大する程に減少するものとされ、この関係が制御装置４０に記憶される。他は第１実施形態と同様とされる。
【００３２】
図１１のフローチャートを参照して第３実施形態の制御装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサ４１、４２、４３の検出値を読み込む（ステップ２０１）。次に、検出車速Ｖの時間変化率すなわち車両の加減速度ｄＶ／ｄｔの大きさを演算し（ステップ２０２）、その演算した検出車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔの大きさと仮想時間変化率ｄＶｅ／ｄｔの大きさとの差を求め（ステップ２０３）、その求めた差を検出車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔの大きさから差し引くことで仮想時間変化率ｄＶｅ／ｄｔの大きさを求め（ステップ２０４）、その検出車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔの大きさが求めた仮想時間変化率ｄＶｅ／ｄｔの大きさであるとした場合の仮想車速Ｖｅを求め（ステップ２０５）、その求めた仮想車速Ｖｅに対応する比例ゲインＫ（Ｖｅ）を求める（ステップ２０６）。その求めた比例ゲインＫ（Ｖｅ）と入力シャフト２の検出回転角θｉとから出力シャフト１１の目標回転角θｏ* を演算する（ステップ２０７）。その目標回転角θｏ* と出力シャフト１１の検出回転角θｉとの偏差（θｏ* −θｏ）と伝達関数Ｇとから目標駆動電流ｉ* を演算する（ステップ２０８）。その目標駆動電流ｉ* に基づきモータ３９を駆動する（ステップ２０９）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ２１０）、終了しない場合はステップ２０１に戻る。
【００３３】
第４実施形態として、上記第２実施形態において遅れ制御要素１４５を用いることなく、検出車速Ｖの急変時に操作量と転舵量との比が急変するのを防止してもよい。以下、第２実施形態と同様部分は同一符号で示して第４実施形態を説明する。すなわち、制御装置１２０により、車速センサ１１４による検出車速Ｖの時間変化率を時系列に演算し、また、検出車速Ｖの時間変化率の大きさと検出車速Ｖの時間変化率の大きさよりも小さい値に予め設定された仮想時間変化率の大きさとの関係を記憶しておく。制御装置１２０は検出車速Ｖの時間変化率の大きさと記憶した関係とに基づき仮想時間変化率の大きさを時系列に求め、その検出車速Ｖの時間変化率の大きさが求めた仮想時間変化率の大きさであるとした場合の仮想車速を時系列に求める。その検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさは、例えば上記図１０に示す第３実施形態と同様とされる。その仮想車速Ｖｅの値を車速の値としてモータ１０２を制御する。その検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差は、検出車速Ｖの時間変化率の大きさの増減に応じて増減される。なお、その検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差を一定としてもよい。第４実施形態では、操作部材１０１の回転角の検出値δｈに対するヨーレートの目標値γ* の調節部は例えば比例制御要素とされ、比例ゲインは仮想車速Ｖｅに比例するものとされ、比例定数をＫとして以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
γ* ＝Ｇ１・δｈ＝Ｋ・Ｖｅ・δｈ
他は第２実施形態と同様とされる。
【００３４】
図１２のフローチャートを参照して第４実施形態の制御装置１２０による制御手順を説明する。まず、各センサによる検出値を読み込む（ステップ３０１）。次に、検出車速Ｖの時間変化率すなわち車両の加減速度ｄＶ／ｄｔの大きさを演算し（ステップ３０２）、その演算した検出車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔの大きさと仮想時間変化率ｄＶｅ／ｄｔの大きさとの差を求め（ステップ３０３）、その求めた差を検出車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔの大きさから差し引くことで仮想時間変化率ｄＶｅ／ｄｔの大きさを求め（ステップ３０４）、その検出車速Ｖの時間変化率ｄＶ／ｄｔの大きさが求めた仮想時間変化率ｄＶｅ／ｄｔの大きさであるとした場合の仮想車速Ｖｅを求める（ステップ３０５）。その求めた仮想車速Ｖｅと検出した回転角δｈとに対応する目標ヨーレートγ* を演算し（ステップ３０６）、その目標ヨーレートγ* と検出したヨーレートγとの偏差に対応する目標舵角δ* を演算し（ステップ３０７）、その目標舵角δ* と検出した舵角δとの偏差に対応する操舵用モータ１０２の目標駆動電流ｉ* を演算し（ステップ３０８）、その目標駆動電流ｉ* に応じて操舵用モータ１０２を駆動する（ステップ３０９）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ３１０）、終了しない場合はステップ３０１に戻る。
【００３５】
上記第３、第４実施形態によれば、検出車速Ｖの時間変化率に比べて仮想車速Ｖｅの時間変化率は小さくされる。よって、その仮想車速Ｖｅの値を車速の値としてモータ３９、１０２を制御することで、その検出車速Ｖの急変時に操作量と転舵量との比が急変するのを防止できる。しかも、検出車速Ｖが変化しない定常状態においては、車速Ｖに対する操作量と転舵量との比の関係特性は仮想車速Ｖｅの影響を受けることがなく、最適な特性を維持することができる。さらに、検出車速Ｖの時間変化率の大きさが大きくなる程に、検出車速Ｖの時間変化率の大きさと仮想時間変化率の大きさとの差が大きくなるので、加減速度の大きさの増加時に操作量と車輪の転舵量との比の時間変化率が増加するのを防止できる。
【００３６】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記第１、第２実施形態では検出車速Ｖの時間変化率の大きさの如何にかかわらず、遅れ制御要素４５、１４５の出力値Ｖｄを車速値としてモータ３９、１０２を制御している。また、第３、第４実施形態では検出車速Ｖの時間変化率の大きさの如何にかかわらず、仮想車速Ｖｅを車速値としてモータ３９、１０２を制御している。これに代えて、制御装置４０、１２０により検出車速の時間変化率の大きさが予め定めた設定値以上であるか否かを判断し、設定値以上である場合においては上記各実施形態と同様に遅れ制御要素４５、１４５の出力値Ｖｄあるいは仮想車速Ｖｅを用いてモータ３９、１０２を制御し、設定値未満である場合においては、検出車速Ｖの値を用いてモータ３９、１０２を制御してもよい。これにより、加減速度の小さい時に、操作量と車輪の転舵量との比が不必要に変動するのを防止できる。すなわち、少なくとも、検出車速の時間変化率の大きさが設定値以上である場合において、遅れ制御要素の出力値あるいは仮想車速の値を車速の値として電動アクチュエータを制御すればよい。
また、第１、第３実施形態における入力シャフト２に遊星ギヤ機構３０のリングギヤ３２あるいはキャリア３４を連結し、出力シャフト１１に連結される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入力シャフト２に連結されていないサンギヤ３１あるいはリングギヤ３２とし、モータ３９により駆動される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入出力シャフト２、１１に連結されていないサンギヤ３１あるいはキャリア３４としてもよい。すなわち、サンギヤ３１、リングギヤ３２、キャリア３４の各遊星ギヤ要素の中の何れかを入力シャフト２に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入力シャフト２に連結されていない何れかを出力シャフト１１に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入出力シャフト２、１１に連結されていないものをモータ３９により回転駆動してもよい。さらに、遊星ギヤ機構３０以外の回転伝達機構、例えば遊星コーン式回転伝達機構を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、車速の急変時に操作部材の操作量と車輪の転舵量との比が急変するのを防止することで、ドライバーに違和感を与えることなく良好な操舵フィーリングを得ることができる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の操舵装置の縦断面図
【図２】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御構成の説明図
【図３】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図４】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御系における比例ゲインと車速との関係一例を示す図
【図５】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図６】本発明の第２実施形態の操舵装置の構成説明図
【図７】本発明の第２実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図８】本発明の第２実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図９】本発明の第１、第２実施形態の操舵装置における検出車速と遅れ制御要素の出力値と時間との関係を示す図
【図１０】本発明の第３、第４実施形態の操舵装置における検出車速と仮想車速と時間との関係を示す図
【図１１】本発明の第３実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図１２】本発明の第４実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
２  入力シャフト
１１  出力シャフト
３０  遊星ギヤ機構
３９  モータ
４０  制御装置
４１  車速センサ
４５  遅れ制御要素
１０１  操作部材
１０２  操舵用モータ
１０３  ステアリングギヤ
１０４  車輪
１１４  速度センサ
１２０  制御装置
１４５  遅れ制御要素
Ｈ  ステアリングホイール
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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