(57)【要約】【課題】  操舵ハンドルと転舵輪の基準点を容易にかつ的確に一致させることができ、運転者が良好な反力を知覚できるようにすること。【解決手段】  チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ３４にて検出操舵角θが第１の直進判定条件を満たすかを判定し、ステップＳ３５にて操舵角θが第２の直進判定条件を満たすかを判定する。第１の条件のみを満たせば、ＥＣＵ４５は、ステップＳ３７にて機械反力付与機構２３と操舵入力軸１２とを接続する電磁クラッチ２２を連結制御する。そして、ステップＳ３９にて現在の検出操舵角θおよび検出転舵角δを仮の操舵０点θkc_0および仮の転舵０点δkc_0に更新する。また、第２の条件を満たせば、ＥＣＵ４５は、ステップＳ４０にてクラッチ２２を再連結制御し、ステップＳ４２にて現在の検出操舵角θおよび検出転舵角δを最終的な操舵０点θc_0および転舵０点δc_0に更新する。【選択図】  図４
2007308098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を旋回させるために運転者によって操舵される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて、前記反力アクチュエータを駆動制御して所定の反力を付与するとともに前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記転舵輪を転舵する制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
前記転舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、
前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が、車両の直進状態を判定するために予め設定された車両の直進判定条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記検出した操作入力値が前記車両の直進判定条件を満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記車両の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値を用いて前記操舵ハンドルの操舵基準点を更新し、前記車両の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値に対応して前記転舵量検出手段により検出した転舵量を用いて前記転舵輪の転舵基準点を更新する基準点更新手段とを備えて構成したことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記車両の直進判定条件は、
前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が第１の操作入力値よりも小さい状態で所定の第１の時間継続していることを判定するための第１の直進判定条件と、
前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が前記第１の操作入力値よりも小さく設定した第２の操作入力値よりも小さい状態で前記所定の第１の時間よりも長く設定した第２の時間継続していることを判定するための第２の直進判定条件とから構成されるものであり、
前記基準点更新手段は、
前記検出した操作入力値が前記第１の直進判定条件のみを満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記第１の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値を用いて前記操舵ハンドル操舵基準点を暫定的に更新するとともに、前記第１の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値に対応して前記転舵量検出手段により検出した転舵量を用いて前記転舵基準点を暫定的に更新し、
前記検出した操作入力値が前記第２の直進判定条件を満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記第２の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値を用いて前記操舵ハンドル操舵基準点を最終的に更新するとともに、前記第２の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値に対応して前記転舵量検出手段により検出した転舵量を用いて前記転舵基準点を最終的に更新することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項２に記載した車両の操舵装置において、さらに、制御装置は、
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記判定手段は、
前記検出した車速が予め設定した所定の車速よりも小さいときに、前記検出した操作入力値が、前記第１の直進判定条件または前記第２の直進判定条件を満たすか否かを判定することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項４】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、さらに、
前記操舵ハンドルの操作に対して機械的に弾発的な反力を付与する機械反力付与機構と、前記操舵ハンドルと前記機械反力付与機構との間に介装されて、連結状態にて前記操舵ハンドルと前記機械反力付与機構とを動力伝達可能に接続し、非連結状態にて前記操舵ハンドルと前記機械反力付与機構とを動力伝達不能に切断する断続器とを備え、
前記制御装置を、
前記検出した操作入力値が前記車両の直進条件を満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記断続器を非連結状態から連結状態に切り替える切替制御手段を備えて構成したことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項５】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記制御手段は、
前記基準点更新手段が操舵基準点および転舵基準点を更新するまで、前記反力アクチュエータによって付与する反力を大きく設定することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項６】
請求項５に記載した車両の操舵装置において、
前記制御手段は、
前記反力アクチュエータが付与する反力の特性であって、前記操舵ハンドルの操作速度に応じて変化する粘性成分特性を、前記操舵ハンドルの操作速度変化に対して大きく変化する特性に変更することによって、前記反力アクチュエータによって付与する反力を大きく設定することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項７】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、
前記制御手段を、
前記操作入力値検出手段によって検出した操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある前記転舵輪の転舵量を、前記検出した操作入力値を用いて計算する転舵量計算手段と、
前記計算した転舵量に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算した転舵量に転舵する転舵制御手段とを備えて構成したことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項８】
請求項１に記載した車両の操舵装置において、さらに、
前記操舵ハンドルと前記転舵輪との間に介装されて、非連結状態にて前記操舵ハンドルと前記転舵輪とを動力伝達不能に切断し、連結状態にて前記操舵ハンドルと前記転舵輪とを動力伝達可能に接続するバックアップ用断続器を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に分離し、操舵ハンドルの操舵操作に応じて転舵輪側に設けた転舵アクチュエータを作動制御して転舵輪を転舵すると同時に、操舵ハンドルの操舵操作に応じて操舵ハンドル側に設けた反力アクチュエータを作動制御して操舵反力を付与するようにしたステアリングバイワイヤ方式を採用した車両の操舵装置はよく知られている。そして、この種の車両の操舵装置においては、例えば、下記特許文献１に示されているように、転舵アクチュエータとしての転舵モータの異常時にも操舵ハンドルとしてのステアリングホイールの操舵操作に応じた転舵輪の転舵を確保するために、ステアリングホイールと転舵輪との間に断接手段（電磁クラッチ）を配置して、通常は断接手段を非連結状態に設定してステアリングホイールと転舵輪とを切り離し、転舵モータの異常時には断接手段を連結状態に設定してステアリングホイールと転舵輪とを結合するようにしている。そして、この従来の車両の操舵装置は、断接手段による結合に先立ち、転舵輪を転舵モータによりステアリングホイールの操舵位置に対応した位置へ転舵するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２６０９０８号公報
【発明の開示】
【０００３】
ところで、一般的に、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置の場合、操舵ハンドルの操作量と転舵輪の転舵量との間に所定の関係が成立するように、例えば、少ない操作量で大きな転舵量が得られるように、転舵輪は転舵制御される。言い換えれば、操舵ハンドル側と転舵輪側とは独立して作動している。このため、このような独立作動状態から、断接手段が操舵ハンドルと転舵輪とを結合する前に転舵輪を修正操舵しても、操舵ハンドル側の操舵位置と転舵輪側の転舵位置とを完全に一致させることは、極めて困難である。すなわち、操舵ハンドル側と転舵輪側とが独立して作動している状況では、操舵ハンドル操舵基準点と転舵輪の転舵基準点とが一致していない可能性があり、したがって、このように異なる基準点に基づいて操舵ハンドルの操舵位置と転舵輪の転舵位置とを完全に一致させることは極めて困難となる。
【０００４】
また、この種の車両の操舵装置においては、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、反力アクチュエータを作動させることによって反力を付与することに加えて、例えば、バネなどの弾性部材によって発生した弾発的な反力を付与することも行われる。この場合、例えば、操舵ハンドルの操舵基準点（例えば、中立位置）と転舵輪の転舵基準点（例えば、中立位置）とが一致していない状態で、操舵ハンドルと転舵輪とが機械的に結合された場合には、反力アクチュエータによって付与される反力は適宜調整できるものの、弾性部材から付与される反力を調整できない。このため、運転者は、例えば、操舵ハンドルの中立位置近傍で、意図しない反力を知覚する場合があり、違和感を覚える可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、操舵ハンドルの操舵基準点と転舵輪の転舵基準点を容易にかつ的確に一致させることができ、また、中立位置近傍にて運転者が良好な反力を知覚できるようにしたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を旋回させるために運転者によって操舵される操舵ハンドルと、同操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力アクチュエータと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて、前記反力アクチュエータを駆動制御して所定の反力を付与するとともに前記転舵アクチュエータを駆動制御して前記転舵輪を転舵する制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、前記転舵輪の転舵量を検出する転舵量検出手段と、前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が、車両の直進状態を判定するために予め設定された車両の直進判定条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記検出した操作入力値が前記車両の直進判定条件を満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記車両の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値を用いて前記操舵ハンドルの操舵基準点を更新し、前記車両の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値に対応して前記転舵量検出手段により検出した転舵量を用いて前記転舵輪の転舵基準点を更新する基準点更新手段とを備えて構成したことにある。この場合、前記操舵ハンドルと前記転舵輪との間に介装されて、非連結状態にて前記操舵ハンドルと前記転舵輪とを動力伝達不能に切断し、連結状態にて前記操舵ハンドルと前記転舵輪とを動力伝達可能に接続するバックアップ用断続器を設けるとよい。
【０００７】
これによれば、制御装置は、操作入力値検出手段によって検出された操作入力値（例えば、操舵角など）を用いて、判定手段により車両の直進状態を判定する車両の直進判定条件を満たしているか否かを判定することができる。そして、制御装置は、判定手段の判定に基づいて車両が直進状態にあれば、基準点更新手段により、操舵ハンドルの操舵基準点（例えば、操舵ハンドルの中立位置）として現在検出されている操作入力値に更新し、転舵輪の転舵基準点（例えば、転舵輪の中立位置）として現在検出されている転舵量（例えば、転舵角など）に更新することができる。したがって、制御装置は、基準点更新手段が検出された操作入力値および転舵量を用いて繰り返し操舵基準点および転舵基準点を更新することにより、常に、正確な基準点を得る（学習する）ことができる。したがって、例えば、車両の操舵装置の作動に異常が発生し、バックアップ断続器が操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に接続する場合であっても、更新した操舵基準点および転舵基準点に基づき操作入力値と転舵量とを正確に検出することができ、操舵ハンドルの操舵位置と転舵輪の転舵位置とを正確に一致させて接続することができる。
【０００８】
また、この場合、前記車両の直進判定条件は、前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が第１の操作入力値よりも小さい状態で所定の第１の時間継続していることを判定するための第１の直進判定条件と、前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値が前記第１の操作入力値よりも小さく設定した第２の操作入力値よりも小さい状態で前記所定の第１の時間よりも長く設定した第２の時間継続していることを判定するための第２の直進判定条件とから構成されるものであり、前記基準点更新手段は、前記検出した操作入力値が前記第１の直進判定条件のみを満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記第１の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値を用いて前記操舵ハンドル操舵基準点を暫定的に更新するとともに、前記第１の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値に対応して前記転舵量検出手段により検出した転舵量を用いて前記転舵基準点を暫定的に更新し、前記検出した操作入力値が前記第２の直進判定条件を満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記第２の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値を用いて前記操舵ハンドル操舵基準点を最終的に更新するとともに、前記第２の直進判定条件を満たす前記検出した操作入力値に対応して前記転舵量検出手段により検出した転舵量を用いて前記転舵基準点を最終的に更新するとよい。この場合、さらに、制御装置は、車速を検出する車速検出手段を備え、前記判定手段は、前記検出した車速が予め設定した所定の車速よりも小さいときに、前記検出した操作入力値が、前記第１の直進判定条件または前記第２の直進判定条件を満たすか否かを判定するとよい。
【０００９】
これらによれば、基準点更新手段は、検出された操作入力値が第１の直進判定条件を満たす場合には暫定的に操舵基準点および転舵基準点を更新することができ、検出された操作入力値が第２の直進判定条件を満たす場合には最終的に操舵基準点および転舵基準点を更新することができる。ここで、第２の直進判定条件は第１の直進判定条件よりも厳密に車両の直進状態を判定するための条件である。このため、基準点更新手段は、検出された操作入力値が第１の直進判定条件を満たしている場合には、まず、ある程度の誤差範囲を有して操舵基準点および転舵基準点を暫定的に更新しておく。そして、基準点更新手段は、検出された操作入力値が第２の直進判定条件を満たしている場合には、極めて小さな誤差範囲で操舵基準点および転舵基準点を最終的に更新する。このように、操舵基準点および転舵基準点を更新する（学習する）機会を増やすことによって、制御装置は、極めて容易かつ確実に、正確な基準点を設定することができる。また、このような基準点の更新すなわち基準点の学習を低速域で実行することによって、運転者による操舵操作に対する影響を小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、前記操舵ハンドルの操作に対して機械的に弾発的な反力を付与する機械反力付与機構と、前記操舵ハンドルと前記機械反力付与機構との間に介装されて、連結状態にて前記操舵ハンドルと前記機械反力付与機構とを動力伝達可能に接続し、非連結状態にて前記操舵ハンドルと前記機械反力付与機構とを動力伝達不能に切断する断続器とを備え、前記制御装置を、前記検出した操作入力値が前記車両の直進条件を満たすとの前記判定手段による判定に基づき、前記断続器を非連結状態から連結状態に切り替える切替制御手段を備えて構成したことにもある。
【００１１】
これによれば、車両の操舵装置に、反力アクチュエータに加えて（または代えて）、機械反力付与機構が機械的に弾発的な反力を付与する場合であっても、特に、操舵ハンドルの操舵基準点（例えば、中立位置）近傍において、運転者は、適切な反力特性を知覚することができる。すなわち、制御装置の判定手段によって車両の直進状態が判定されると、切替制御手段が断続器を非連結状態から連結状態（既に連結状態にあるときには、一旦、非連結状態としてから連結状態）に切り替えることにより、操舵ハンドルの操舵基準点と機械反力付与機構の反力付与基準点（例えば、反力が「０」となる中立位置）とを一致させることができる。これにより、操舵ハンドルの操作に対し、予め設定された機械反力付与機構の反力特性に基づいて、弾発的な反力を適切に付与することができる。したがって、運転者は、操舵ハンドルを介して知覚する反力に違和感を覚えることがない。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記制御手段が、前記基準点更新手段が操舵基準点および転舵基準点を更新するまで、前記反力アクチュエータによって付与する反力を大きく設定することにもある。この場合、前記制御手段は、前記反力アクチュエータが付与する反力の特性であって、前記操舵ハンドルの操作速度に応じて変化する粘性成分特性を、前記操舵ハンドルの操作速度変化に対して大きく変化する特性に変更することによって、前記反力アクチュエータによって付与する反力を大きく設定するとよい。
【００１３】
これによれば、基準点更新手段が操舵基準点と転舵基準点とを更新するまで、制御手段は、操舵ハンドルの操作に対して付与する反力を大きく設定し、同設定した反力を反力アクチュエータに付与させる。このとき、制御手段は、反力アクチュエータの反力特性のうち、粘性成分特性を変更して反力を大きく設定する。これにより、例えば、操舵ハンドルの中立位置を操舵基準点として更新する場合において、中立位置近傍における運転者の操舵ハンドルの操作、より詳しくは、操舵ハンドルの操作速度に対してより大きな反力を付与することができる。したがって、操舵ハンドルを適切に中立位置近傍に案内することができ、その結果、車両の直進判定条件を満たしやすくなり、操舵基準点および転舵基準点を早期に更新する（学習する）ことができる。
【００１４】
さらに、本発明の他の特徴は、前記制御手段を、前記操作入力値検出手段によって検出した操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある前記転舵輪の転舵量を、前記検出した操作入力値を用いて計算する転舵量計算手段と、前記計算した転舵量に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算した転舵量に転舵する転舵制御手段とを備えて構成したことにもある。
【００１５】
これによれば、操舵基準点と転舵基準点とが一致した状態で、検出された操作入力値を用いて計算した転舵量に転舵輪を転舵することができる。これにより、運転者による操舵ハンドルの操作に応じて転舵輪を正確に転舵することができる。したがって、車両を適切に旋回させることができ、運転者は、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。この車両の操舵装置は、運転者によって操舵操作される操舵操作装置１０と、運転者の操舵操作に対して機械的に弾発的な反力を付与する機械反力装置２０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操舵操作に応じて転舵する転舵装置３０とを備え、操舵操作装置１０と転舵装置３０とを機械的に分離可能なステアリングバイワイヤ方式を採用している。
【００１７】
操舵操作装置１０は、運転者によって回動操作される操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、操舵入力軸１２の上端に固定され、同入力軸１２の中間部分には操舵反力用電動モータ（反力アクチュエータ）１３が組み付けられている。操舵反力用電動モータ１３は、減速機構１４を介して操舵入力軸１２を軸線回りに回転駆動する。また、操舵入力軸１２には、機械反力装置２０が機械的な反力を伝達可能に組み付けられている。
【００１８】
機械反力装置２０は、操舵入力軸１２の回転を伝達する回転伝達機構２１を備えている。回転伝達機構２１は、所定のギア機構およびシャフトから構成されるものであり、操舵入力軸１２の回転を断続器としての電磁クラッチ２２を介して機械反力付与機構２３に伝達する。電磁クラッチ２２は、通電状態において連結状態に設定され、非通電状態において非連結状態に設定される。そして、電磁クラッチ２２は、連結状態により回転伝達機構２１からの回転を機械反力付与機構２３に伝達し、非連結状態により回転伝達機構２１からの回転を機械反力付与機構２３に伝達しない。
【００１９】
機械反力付与機構２３は、電磁クラッチ２２が連結状態にあるときに、操舵ハンドル１１すなわち操舵入力軸１２の回動操作に対して機械的な反力を付与するものである。この機械反力付与機構２３は、電磁クラッチ２２に接続された回転軸２３ａを備えている。そして、機械反力付与機構２３は、ケーシング２３ｂ内で回転不能に設けられるとともに、回転軸２３ａに形成されたねじ部分に組み付けられて、回転軸２３ａの回転により軸線方向に進退動するナット２３ｃを備えている。ナット２３ｃの外周上には鍔状のバネ押し片２３ｄが一体的に形成されており、同バネ押し片２３ｄとケーシング２３ａの上面および下面に設けられるバネ受け２３ｅ，２３ｆとの間には、それぞれ上コイルバネ２３ｇ１と下コイルバネ２３ｇ２とが設けられている。なお、以下の説明において、上コイルバネ２３ｇ１と下コイルバネ２３ｇ２とをまとめて単にバネ２３ｇともいう。また、付与すべき反力の変化特性に応じて、上コイルバネ２３ｇ１および下コイルバネ２３ｇ２を、それぞれ、複数のコイルバネを適宜組み合わせて構成してもよい。
【００２０】
このように構成された機械反力付与機構２３においては、以下に説明するように、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して機械的な反力を付与する。すなわち、電磁クラッチ２２が連結状態においては、操舵ハンドル１１の回動操作に伴う操舵入力軸１２の回転が回転伝達機構２１および電磁クラッチ２２を介して回転軸２３ａに伝達される。これにより、回転軸２３ａが回転すると、同軸２３ａに形成されたねじ部分に組み付けられたナット２３ｃがバネ２３ｇの弾性力に抗して上方または下方に移動する。
【００２１】
より具体的に説明すると、運転者が操舵ハンドル１１を右方向に回動操作した場合には、例えば、ナット２３ｃが上方に移動して上コイルバネ２３ｇ１を圧縮する。また、運転者が操舵ハンドル１１を左方向に回動操作した場合には、例えば、ナット２３ｃが下方に移動して下コイルバネ２３ｇ２を圧縮する。このように、上コイルバネ２３ｇ１または下コイルバネ２３ｇ２の圧縮に起因した弾性復元力は、回転軸２３ａ、電磁クラッチ２２、回転伝達機構２１および操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に伝達され、運転者によって機械的な反力として知覚される。なお、機械反力付与機構２３によって付与される反力は、後述する中立位置において「０」であり、操舵ハンドル１１の回動操作量の絶対値の増大に伴って大きな値に変化する。
【００２２】
転舵装置３０は、車両の左右方向に延びて配置されたラックバー３１を備えている。このラックバー３１の両端部には、図示しないタイロッドおよびナックルアームを介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ラックバー３１の軸線方向の変位により左右に転舵される。ラックバー３１の外周上には、図示しないハウジングに組み付けられた転舵用電動モータ（転舵アクチュエータ）３２が設けられている。転舵用電動モータ３２の回転は、ねじ送り機構３３により減速されるとともにラックバー３１の軸線方向の変位に変換される。また、転舵装置３０は、軸線回りに回転可能な転舵出力軸３４を備えている。転舵出力軸３４の下端にはピニオンギア３５が固着されており、同ピニオンギア３５はラックバー３１に設けたラック歯３１ａに噛み合っていて、転舵出力軸３４の軸線回りの回転によりラックバー３１が軸線方向に変位する。
【００２３】
さらに、転舵出力軸３４の上端には、バックアップ用断続器としてのバックアップ用電磁クラッチ３６が設けられている。バックアップ用電磁クラッチ３６は、通電状態において非連結状態に設定され、非通電状態において連結状態に設定されて、非連結状態により操舵入力軸１２と転舵出力軸３４との一体的な回転を禁止し、連結状態により操舵入力軸１２と転舵出力軸３４との一体的な回転を許容するものである。
【００２４】
次に、操舵反力用電動モータ１３、電磁クラッチ２１、転舵用電動モータ３２およびバックアップ用電磁クラッチ３６の作動を制御する電気制御装置４０について説明する。電気制御装置４０は、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２、転舵角センサ４３および車速センサ４４を備えている。
【００２５】
操舵角センサ４１は、操舵入力軸１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の操舵基準点しての操舵０点すなわち中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。操舵トルクセンサ４２も、操舵入力軸１２に組み付けられていて、運転者によって操舵ハンドル１１に入力されたトルクを操舵トルクTとして出力する。転舵角センサ４３は、ラックバー３１に組み付けられていて、転舵基準点としての転舵０点すなわち中立位置からのラックバー３１の軸線方向変位量を検出し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）の実転舵角δとして出力する。車速センサ４４は、車速Vを検出して出力する。ここで、これら各センサ４１〜４４は、所定の極短い周期にて、検出値を連続的に出力するようになっている。
【００２６】
なお、本明細書において、上述した操舵０点および転舵０点（すなわち中立位置）とは、車両を直進状態に維持するための操舵ハンドル１１、操舵入力軸１２、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａ、転舵出力軸３４および左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の位置をいう。そして、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置にて「０」として出力され、右方向の回転角を正の値で表すとともに左方向の回転角を負の値で表す。また、操舵トルクTは、右方向に付与されるトルクを正の値で表すとともに左方向に付与されるトルクを負の値で表す。
【００２７】
また、電気制御装置４０は、チェック用電子制御ユニット（以下、チェック用ＥＣＵという）４５、操舵反力用電子制御ユニット（以下、操舵反力用ＥＣＵという）４６および転舵用電子制御ユニット（以下、転舵用ＥＣＵという）４７を備えている。チェック用ＥＣＵ４５には、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２、転舵角センサ４３および車速センサ４４が接続されている。操舵反力用ＥＣＵ４６には、操舵角センサ４１、操舵トルクセンサ４２および車速センサ４４が接続されている。転舵用ＥＣＵ４７には、操舵角センサ４１、転舵角センサ４３および車速センサ４４が接続されている。
【００２８】
これらのＥＣＵ４５〜４７は、それぞれ、ＣＰＵ、不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭ）、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、互いに通信可能に接続されている。チェック用ＥＣＵ４５は、駆動回路５１を介して、電磁クラッチ２２の連結状態または非連結状態を切替制御するとともに、図２の「初期作動チェックプログラム」および図４の「０点学習プログラム」を実行する。操舵反力用ＥＣＵ４６は、図５の「操舵反力制御プログラム」を実行し、駆動回路５２を介して操舵反力用電動モータ１３を駆動制御する。転舵用ＥＣＵ４７は、図６の「転舵制御プログラム」を実行し、駆動回路５３を介して転舵用電動モータ３２を駆動制御する。
【００２９】
また、転舵用ＥＣＵ４７は、転舵用電動モータ３２の作動に異常が発生したか否かに応じて、駆動回路５４を介して、異常用電磁クラッチ３６の連結状態または非連結状態を切替制御する。なお、転舵用電動モータ３２の作動に異常が発生したか否かについては、例えば、操舵角θと実転舵角δとの差分値が所定値よりも大きくなった場合や実転舵角δの変化速度（すなわち転舵角速度dδ／dt）が所定の転舵角速度未満となった場合などに基づいて判定されるものである。
【００３０】
次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。運転者によって図示しないイグニッションスイッチが投入されると、チェック用ＥＣＵ４５は、同イグニッションスイッチの投入後において「初期作動チェックプログラム」を１回だけ実行するとともに、「０点学習プログラム」の実行を開始する。ここで、「初期作動チェックプログラム」は、例えば、イグニッションスイッチの投入後、最初の運転者による操舵ハンドル１１の回動操作中に１回だけ実行されるようになっている。
【００３１】
また、イグニッションスイッチの投入により、操舵反力用ＥＣＵ４６および転舵用ＥＣＵ４７は、それぞれ、「操舵反力制御プログラム」および「転舵制御プログラム」を所定の短時間ごとに繰り返し実行し始める。なお、イグニッションスイッチが投入されると、転舵用ＥＣＵ４７は、駆動回路５３との協働によりバックアップ用電磁クラッチ３６に通電して、同電磁クラッチ３６を非連結状態に制御するようになっている。
【００３２】
「初期作動チェックプログラム」の実行は、図示しない初期化処理の実行後、図２のステップＳ１０にて開始され、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ１１にて、駆動回路５１との協働により電磁クラッチ２２に通電して、電磁クラッチ２２を連結状態に制御する。そして、チェック用ＥＣＵ４５は、続くステップＳ１２にて、操舵トルクセンサ４２によって検出された操舵トルクTを入力し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、チェック用ＥＣＵ４５は、入力した操舵トルクTの大きさに基づいて電磁クラッチ２２が正常に連結状態となっているか否かを判定する。以下、この判定について具体的に説明する。
【００３３】
前記ステップＳ１１の処理に従って電磁クラッチ２２が正常に連結状態となっている場合においては、操舵ハンドル１１と一体的に回動する操舵入力軸１２の回転が、回転伝達機構２１および電磁クラッチ２２を介して、機械反力付与機構２３に伝達される。これにより、機械反力付与機構２３においては、上述したように、回転軸２３ａの回転に伴いナット２３ｃがバネ２３ｇを圧縮し、この圧縮に起因した弾性復元力を発生する。したがって、電磁クラッチ２２が連結状態にあれば、操舵ハンドル１１が回動操作されることによって、弾性復元力に起因した反力（以下、この弾性復元力に起因した反力をバネ反力Tsという）が付与される。言い換えれば、運転者は、この付与されたバネ反力Ts知覚しながら、所定の操舵トルクTを入力して操舵ハンドル１１を回動操作する。
【００３４】
このことを、図３を用いてより詳しく説明する。図３は、操舵角θに対する操舵トルクTの変化特性を概略的に示している。電磁クラッチ２２が非連結状態にあるときには、操舵ハンドル１１の回動操作すなわち操舵入力軸１２の回動に伴って、例えば、摩擦力や慣性力、操舵反力用電動モータ１３の連れ回りに伴う粘性力などが発生し、これらの力が操舵入力軸１２に入力される。このため、運転者は、図３にて実線で示すように、操舵ハンドル１１の回動操作に伴って知覚する反力と略等しい所定のトルクTgを入力する。これに対して、電磁クラッチ２２が連結状態にあるときには、バネ反力Tsが付与されるため、運転者は、所定のトルクTgよりも大きな反力を知覚するようになる。このため、運転者は、図３にて破線で示すように、所定のトルクTgよりも大きな操舵トルクTを操舵ハンドル１１に入力して回動操作することになる。
【００３５】
したがって、電磁クラッチ２２が正常に連結状態にあるときには、図３にて破線で示すような変化特性を有する操舵トルクTが操舵トルクセンサ４２によって検出される。これにより、チェック用ＥＣＵ４５は、操舵トルクセンサ４２によって検出された操舵トルクTが、所定のトルクTgに比してバネ反力Ts分だけ大きければ、電磁クラッチ２２が正常に作動しているため、ステップＳ１３にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１４に進む。一方、チェック用ＥＣＵ４５は、操舵トルクセンサ４２によって検出された操舵トルクTが所定のトルクTg以下であれば、電磁クラッチ２２が連結制御に反して非連結状態を維持しているため、ステップＳ１３にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ１７に進む。ステップＳ１７においては、電磁クラッチ２２の正常作動状態または異常作動状態を表す異常フラグMBFを、電磁クラッチ２２の異常作動状態を表す”１”に設定し、ステップＳ１８にて、「初期作動チェックプログラム」の実行を終了する。
【００３６】
ステップＳ１４においては、チェック用ＥＣＵ４５は、駆動回路５１との協働により電磁クラッチ２２への通電を遮断して、電磁クラッチ２２を非連結状態に制御する。そして、チェック用ＥＣＵ４５は、続くステップＳ１５にて、操舵トルクセンサ４２によって検出された操舵トルクTが所定のトルクTg以下であるか否かを判定する。すなわち、上述したように、電磁クラッチ２２が正常に非連結状態となっていれば、操舵トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクTは所定のトルクTg以下となるため、チェック用ＥＣＵ４５は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１６に進む。ステップＳ１６においては、チェック用ＥＣＵ４５は、異常フラグMBFを、電磁クラッチ２２の正常作動状態を表す”０”に設定する。そして、ステップＳ１８にて、「初期作動チェックプログラム」の実行を終了する。
【００３７】
一方、電磁クラッチ２２が非連結制御に反して連結状態を維持している場合には、上述したように、操舵トルクセンサ４２によって検出される操舵トルクTは所定のトルクTgよりも大きくなる。したがって、チェック用ＥＣＵ４５は、検出された操舵トルクTが所定のトルクTgよりも大きければ、「Ｎｏ」と判定してステップＳ１７に進み、異常フラグMBFを”１”に設定し、ステップＳ１８にて「初期作動チェックプログラム」の実行を終了する。
【００３８】
また、チェック用ＥＣＵ４５は、前記イグニッションスイッチの投入後、上述した「初期作動チェックプログラム」の実行に引き続き、図４の「０点学習プログラム」を所定の短時間ごとに繰り返し実行する。この「０点学習プログラム」は、操舵入力軸１２（操舵ハンドル１１）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび転舵出力軸３４（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２）のそれぞれの０点すなわち中立位置が一致するように補正して学習するものである。ここで、チェック用ＥＣＵ４５は、操舵角センサ４１、転舵角センサ４３および車速センサ４４から所定の極短い周期で出力される各検出値を連続的に取得しながら「０点学習プログラム」を実行するものとする。また、今回の走行における「０点学習プログラム」の初回実行時においては、前回の走行終了時に不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に保存された操舵０点および転舵０点（すなわち中立位置）を基準として検出された操舵角センサ４１および転舵角センサ４３からの操舵角θおよび転舵角δが採用されるものとする。
【００３９】
この「０点学習プログラム」の実行は、図示しない初期化処理の実行後、ステップＳ３０にて開始され、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ３１にて、異常フラグMBFを”０”に設定したか否かを確認する。すなわち、上述した「初期作動チェックプログラム」の実行により、異常フラグMBFを”１”に設定していれば、チェック用ＥＣＵ４５は「Ｎｏ」と判定してステップＳ３３に進み、「０点学習プログラム」の実行を終了する。そして、チェック用ＥＣＵ４５は、図示しない異常処理プログラムに従い、例えば、警報器に警報を発生させるなど、電磁クラッチ２２の作動に異常が発生していることを運転者に対して報知する。なお、この場合には、後述するような良好な反力特性が得られない可能性があるものの、車両を安全に走行させることができる。
【００４０】
一方、チェック用ＥＣＵ４５は、上述した「初期作動チェックプログラム」の実行により、異常フラグMBFを”０”に設定していれば、ステップＳ３１にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３２に進む。ステップＳ３２においては、チェック用ＥＣＵ４５は、イグニッションスイッチが投入された後において、０点の学習が完了したことを表す学習完了フラグFRG_Aが、未だ学習が完了できていないことを表す”０”に設定されているか否かを判定する。すなわち、学習完了フラグFRG_Aが”０”に設定されていれば、０点を学習する必要があるため、チェック用ＥＣＵ４５は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３４に進む。一方、学習完了フラグFRG_Aが、既に０点の学習が完了したことを表す”１”に設定されていれば、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ３３にて「０点学習プログラム」の実行を終了する。
【００４１】
ステップＳ３４においては、チェック用ＥＣＵ４５は、車両が第１の直進判定条件を満たしているか否かを判定する。ここで、第１の直進判定条件とは、車速センサ４４から極短い周期で連続的に入力する車速Vが予め設定された車速V0よりも小さく、かつ、操舵角センサ４１から極短い周期で連続的に入力する操舵角θの絶対値｜θ｜が予め設定された操舵角θ0よりも小さい状態がｔ0時間継続している条件である。そして、第１の直進判定条件における車速V0、操舵角θ0および継続時間ｔ0は、ある程度大きな値に設定されている。このため、第１の直進判定条件は、ある程度の誤差を有した、すなわち、粗い直進判定条件として設定されるものである。
【００４２】
そして、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ３４にて、継続時間ｔ0を計測するためのタイマをスタートさせ、車両の走行状態がこの第１の直進判定条件を満たしているか否かを判定し、第１の直進判定条件を満たしていれば「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３５に進む。一方、第１の直進判定条件を満たしていなければ、車両が現在直進状態にないため、「Ｎｏ」と判定してステップＳ４６に進み、タイマをクリア処理した後、ステップＳ４７にて「０点学習プログラム」の実行を一旦終了する。そして、所定の短時間経過後、ふたたび、「０点学習プログラム」を実行し、学習完了フラグFRG_Aを”１”に設定するまでプログラムの実行を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ３５においては、チェック用ＥＣＵ４５は、車両が第２の直進判定条件を満たしているか否かを判定する。ここで、第２の直進判定条件とは、車速センサ４４から極短い周期で連続的に入力する車速Vが予め設定された車速V1よりも小さく、かつ、操舵角センサ４１から極短い周期で連続的に入力する操舵角θの絶対値｜θ｜が予め設定された操舵角θ1よりも小さい状態がｔ1時間継続している条件である。そして、この第２の直進判定条件における車速V1および操舵角θ1は、前記第１の直進判定条件における車速V0および操舵角θ0よりも小さい値に設定される。また、継続時間ｔ1は、前記第１の直進判定条件における継続時間ｔ0よりも大きな値に設定される。このため、第２の直進判定条件は、より厳密な直進判定条件として設定されるものである。
【００４４】
そして、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ３５にて、継続時間ｔ1を計測するためのタイマをスタートさせ、車両の走行状態がこの第２の直進判定条件を満たしているか否かを判定する。そして、ステップＳ３５にて、第２の直進判定条件を満たしていなければ、チェック用ＥＣＵ４５は、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ３６〜ステップＳ３９の各処理（以下、このステップＳ３６〜ステップＳ３９の処理をまとめて暫定０点学習処理という）を実行する。一方、ステップＳ３５にて、第２の直進判定条件を満たしていれば、チェック用ＥＣＵ４５は、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ４０〜ステップＳ４５の各処理（以下、このステップＳ４０〜ステップＳ４５の各処理をまとめて最終０点学習処理という）を実行する。以下、この暫定０点学習処理および最終０点学習処理を具体的に説明する。
【００４５】
暫定０点学習処理は、前記ステップＳ３４にて「Ｙｅｓ」と判定し前記ステップＳ３５にて「Ｎｏ」と判定される場合、すなわち、第１の直進判定条件は満たすものの第２の直進判定条件は満たさない場合に実行されるものである。言い換えれば、第１の直進判定条件が成立している状況で、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）のそれぞれの０点すなわち中立位置を暫定的に学習するものである。したがって、暫定０点学習処理によって学習されるぞれぞれの０点は、ある程度の誤差を有した粗い０点となる。具体的に暫定０点学習処理を説明すると、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ３５における「Ｎｏ」判定に基づき、ステップＳ３６にて継続時間ｔ1の計測をクリアする。
【００４６】
続いてステップＳ３７にて、チェック用ＥＣＵ４５は、電磁クラッチ２２を連結制御する。すなわち、チェック用ＥＣＵ４５は、駆動回路５１との協働により電磁クラッチ２２に所定の駆動電流を通電し、電磁クラッチ２２を連結状態とする。また、再度、暫定学習処理を実行するときには、チェック用ＥＣＵ４５は、一旦、電磁クラッチ２２を非連結制御した後、連結制御する。なお、この場合、「初期作動チェックプログラム」が実行され、電磁クラッチ２２が正常に作動することが確認されているため、電磁クラッチ２２は正常に連結状態となる。前記ステップＳ３７の連結制御処理後、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ３８にて、連結制御開始から電磁クラッチ２２が確実に連結状態となるための作動に必要な時間ｔrが経過するまで「Ｎｏ」判定を繰り返し実行し、時間ｔrが経過すると「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ３９に進む。
【００４７】
ステップＳ３９においては、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ３４にて「Ｙｅｓ」と判定した時点で入力した操舵角θを、仮の操舵０点を表すθkc_0に設定する。また、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ３４において「Ｙｅｓ」と判定した時点にて転舵角センサ４３から入力した転舵角δを、仮の転舵０点を表すδkc_0に設定する。このステップＳ３９における設定処理後、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ４７に進み、「０点学習プログラム」の実行を一旦終了する。そして、所定の短時間経過後、ふたたび、「０点学習プログラム」を実行し、学習完了フラグFRG_Aを”１”に設定するまでプログラムの実行を繰り返す。
【００４８】
ここで、上述のように、暫定０点学習処理が実行されると、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）のそれぞれの０点すなわち中立位置をある小さな範囲内で一致させることができる。これにより、運転者は、操舵ハンドル１１をほぼ中立位置に維持することによって車両を直進走行させることができるとともに、後述するバネ反力Tsの特性に基づき、ほぼ中立位置にて機械反力付与機構２３によって付与されるバネ反力Tsを知覚しなくなる。また、運転者が操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、操舵反力用ＥＣＵ４６および転舵用ＥＣＵ４７は、後述するように、仮の操舵０点および仮の転舵０点を基準として、反力制御および転舵制御を実行する。したがって、操舵ハンドル１１の回動操作に伴って付与される操舵反力の変化特性に対して運転者が違和感を覚えにくくなるとともに、車両を適正に旋回させることができる。
【００４９】
次に、最終０点学習処理を説明する。最終０点学習処理は、前記ステップＳ３４および前記ステップＳ３５において、ともに「Ｙｅｓ」と判定される場合、すなわち、より厳密な第２の直進判定条件を満たす場合に実行されるものである。したがって、最終０点学習処理は、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）のそれぞれの０点すなわち中立位置をより正確に決定するものである。
【００５０】
具体的に最終０点学習処理を説明すると、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ３５における「Ｙｅｓ」判定に基づき、ステップＳ４０にて電磁クラッチ２２の作動を制御する。すなわち、チェック用ＥＣＵ４５は、駆動回路５１と協働して、上述した暫定０点学習処理の実行により、現在、連結状態となっている電磁クラッチ２２を一旦非連結状態に制御し、非連結状態となるための作動に必要な所定の時間ｔh経過後、ふたたび、連結状態に制御する。このように、一旦、電磁クラッチ２２が非連結状態に制御されることにより、上記暫定０点学習処理によって互いに関連付けられた操舵入力軸１２の仮の操舵０点と機械反力付与機構２３の回転軸２３ａの０点との関係が解除される。
【００５１】
続いて、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ４１にて、連結制御開始から電磁クラッチ２２が確実に連結状態となるための作動に必要な時間ｔrが経過するまで「Ｎｏ」判定を繰り返し実行し、時間ｔrが経過すると「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ４２に進む。これにより、第２の直進判定条件を満たす操舵入力軸１２の操舵０点と、前記ステップＳ４０における電磁クラッチ２２の非連結制御によってバネ２３ｇの釣り合いの位置すなわち回転軸２３ａの０点とが一致した状態で互いに関連付けられる。
【００５２】
ステップＳ４２においては、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ３５にて「Ｙｅｓ」と判定した時点で入力した操舵角θを、最終的な操舵０点を表すθc_0に設定する。また、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ３５において「Ｙｅｓ」と判定した時点にて転舵角センサ４３から入力した転舵角δを、最終的な転舵０点を表すδc_0に設定する。このように、操舵０点θc_0および転舵０点δc_0とが設定されることにより、第２の直進判定条件を満たす操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）の正確な０点すなわち正確な中立位置がそれぞれ一致した状態で設定される。
【００５３】
そして、チェック用ＥＣＵ４５は、前記ステップＳ４２の設定処理後、ステップＳ４３にて、所定の極短い周期で検出され続けている操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも小さい状態を維持しているか否かを判定する。このステップＳ４３の判定処理を実行することにより、例えば、運転者が緩やかに操舵ハンドル１１を回動操作している途中で最終０点学習処理が実行されることを効果的に防止することができる。
【００５４】
すなわち、操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1以上であれば、言い換えれば、ステップＳ４３の実行時点において第２の直進判定条件を満たしていなければ、チェック用ＥＣＵ４５は「Ｎｏ」と判定してステップＳ４７に進み、プログラムの実行を一旦終了する。この場合には、未だ、最終的な０点学習が完了できておらず、チェック用ＥＣＵ４５は、所定の短時間経過後、ふたたび、「０点学習プログラム」の実行を開始し、学習完了フラグFRG_Aを”１”に設定するまでプログラムの実行を繰り返す。
【００５５】
一方、操舵角θの絶対値｜θ｜が所定の操舵角θ1よりも小さければ、言い換えれば、ステップＳ４３の実行時点において第２の直進判定条件を満たしていれば、チェック用ＥＣＵ４５は「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ４４に進む。ステップＳ４４においては、チェック用ＥＣＵ４５は、学習完了フラグFRG_Aを、０点学習処理が完了したことを表す”１”に設定し、ステップＳ４５にて、”１”に設定した学習完了フラグFRG_Aを操舵反力用ＥＣＵ４６および転舵用ＥＣＵ４７に対して出力する。そして、チェック用ＥＣＵ４５は、ステップＳ４７にて「０点学習プログラム」の実行を終了する。
【００５６】
また、操舵反力用ＥＣＵ４６は、前記イグニッションスイッチの投入後、図５の「操舵反力制御プログラム」を所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この「操舵反力制御プログラム」の実行は、ステップＳ５０にて開始され、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ５１にて、操舵角センサ４１から操舵角θおよび車速センサ４４から車速Vを入力して、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２においては、操舵反力用ＥＣＵ４６は、チェック用ＥＣＵ４５から”１”に設定された学習完了フラグFRG_Aを取得したか否かを判定する。
【００５７】
すなわち、操舵反力用ＥＣＵ４６は、”１”に設定された学習完了フラグFRG_Aを取得していれば、上述したように、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の操舵０点θc_0と機械反力付与機構２３の回転軸２３ａの０点とが正確に一致した状態で学習が完了しているため、「Ｙｅｓ」と判定する。そして、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ５３〜ステップＳ５６の各処理を実行し、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して適切な反力を付与するように、操舵反力用電動モータ１３を駆動制御する（以下、この駆動制御を通常反力制御という）。以下、この通常反力制御について詳細に説明する。
【００５８】
ステップＳ５３においては、操舵反力用ＥＣＵ４６は、不揮発性メモリ内に予め記憶されているモータ反力特性テーブルを参照して、操舵角θおよび車速Vに応じて変化する操舵反力用電動モータ１３による目標反力（以下、この反力を目標モータ反力Tm*という）を計算する。このモータ反力特性テーブルは、図７に示すように、複数の代表的な車速値ごとに、操舵角θの絶対値｜θ｜の増加に従って非線形増加する複数の目標モータ反力Tm*を記憶している。なお、このモータ反力特性テーブルを利用するのに代えて、操舵角θおよび車速Vに応じて変化する目標モータ反力Tm*を関数により予め定義しておき、同関数を利用して目標モータ反力Tm*を計算するようにしてもよい。
【００５９】
次に、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ５４にて、不揮発性メモリ内に予め記憶されているバネ反力特性テーブルを参照して、操舵角θに応じて変化するバネ反力Tsを計算する。このバネ反力特性テーブルは、図８に示すように、操舵角θの絶対値｜θ｜の増加に従って増加する特性であって、特に、操舵角θの絶対値｜θ｜が小さな範囲において変化率が大きくなるバネ反力Tsを記憶している。
【００６０】
このように、前記ステップＳ５３およびステップＳ５４にて、それぞれ、操舵角θに応じた目標モータ反力Tm*およびバネ反力Tsを計算すると、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ５５にて、目標操舵反力Th*を計算する。具体的には、前記ステップＳ５３にて計算した目標モータ反力Tm*と前記ステップＳ５４にて計算したバネ反力Tsとを、下記式１に従って加算することによって、目標操舵反力Th*を計算する。
Th*＝Tm*＋Ts  …式１
【００６１】
なお、本実施形態においては、目標モータ反力Tm*およびバネ反力Tsを計算し、これら反力を前記式１に従って加算することにより目標操舵反力Th*を計算するように実施する。しかしながら、例えば、操舵角θおよび車速Vに応じて変化する複数の目標操舵反力Th*を記憶した操舵反力テーブルを不揮発性メモリ内に予め用意しておき、この操舵反力テーブルを参照して目標操舵反力Th*を計算するように実施してもよい。また、この操舵反力テーブルを利用することに代えて、操舵角θおよび車速Vに応じて変化する目標操舵反力Th*を関数により予め定義しておき、同関数を利用して目標操舵反力Th*を計算するようにしてもよい。
【００６２】
次に、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ５６にて、駆動回路５２と協働して前記計算した目標操舵反力Th*に対応した、より詳しくは、目標モータ反力Tm*に対応した駆動電流を操舵反力用電動モータ１３に流して、ステップＳ５９にてこの「操舵反力制御プログラム」の実行を一旦終了する。これにより、操舵反力用電動モータ１３は、操舵入力軸１２を目標モータ反力Tm*に対応した回転トルクで駆動する。その結果、操舵ハンドル１１の回動操作に対して、操舵反力用電動モータ１３と機械反力付与機構２３による目標操舵反力Th*が付与され、運転者は、適度な操舵反力を感じながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。この場合、通常反力制御は、学習完了フラグFRG_Aが”１”に設定された場合、すなわち、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の操舵０点と機械反力付与機構２３の回転軸２３ａの０点とが正確に一致した状態で実行される。このため、操舵ハンドル１１の０点すなわち中立位置にて無用な反力、より詳しくは、無用なバネ反力Tsが付与されることがなく、したがって、運転者は、良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００６３】
一方、操舵反力用ＥＣＵ４６は、チェック用ＥＣＵ４５から”０”に設定された学習完了フラグFRG_Aを取得していれば、未だ０点学習処理が完了していないため、前記ステップＳ５２にて「Ｎｏ」と判定する。そして、操舵反力用ＥＣＵ４６は、ステップＳ５７およびステップＳ５８を実行し、上述した「０点学習プログラム」の実行における最終０点学習処理を早期に完了させるために、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の、特に、仮の操舵０点近傍におけるモータ反力が大きくなるように（以下、この大きくされたモータ反力をモータ反力Tmlという）、操舵反力用電動モータ１３を駆動制御する（以下、この駆動制御を学習補助反力制御という）。以下、この学習補助反力制御について詳細に説明する。
【００６４】
ステップＳ５７においては、操舵反力用ＥＣＵ４６は、不揮発性メモリ内に予め記憶されている操舵反力用電動モータ１３の粘性成分特性テーブルを参照し、操舵角θの時間変化すなわち操舵角速度dθ／dtに対する粘性成分Tmrが大きくなるように変更する。この粘性成分特性テーブルは、図９に示すように、学習完了フラグFRG_Aの設定値すなわち０点学習の完了後を表す”１”または０点学習の完了前を表す”０”ごとに、操舵角速度dθ／dtの絶対値｜dθ／dt｜の増加に従って線形増加する粘性成分Tmrを記憶している。ここで、図９においては、学習完了後の粘性成分Tmrを実線で示し、学習完了前の粘性成分Tmrを破線で示す。なお、この粘性成分特性テーブルを利用するのに代えて、学習完了フラグFRG_Aの設定値および操舵角速度dθ／dtの絶対値｜dθ／dt｜に応じて変化する粘性成分Tmrを関数により予め定義しておき、同関数を利用して学習完了フラグFRG_Aの設定値に応じた粘性成分Tmrを計算するようにしてもよい。
【００６５】
次に、ステップＳ５８においては、操舵反力用ＥＣＵ４６は、前記ステップＳ５７にて大きくなるように変更された粘性成分Tmrを反映した目標モータ反力Tml*を計算するとともに、同計算した目標モータ反力Tml*を操舵ハンドル１１に付与する。具体的に説明すると、操舵反力用ＥＣＵ４６は、図７に示したモータ反力特性テーブルを利用して、目標モータ反力Tml*を計算する。ここで、計算される目標モータ反力Tml*は、上述したように、大きくなるように変更された粘性成分Tmrを反映したものである。このため、計算される目標モータ反力Tml*は、粘性成分Tmrの大きさ、すなわち、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角速度dθ／dtの大きさにより依存するようになる。したがって、学習補助反力制御において計算される目標モータ反力Tml*は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に応じて、図７にて破線で示すように、通常反力制御における目標モータ反力Tmに比して大きく計算される。なお、目標モータ反力Tml*は、電磁クラッチ２２の連結状態または非連結状態に応じて、すなわち、バネ反力Tsの有無に応じて変更されることはいうまでもない。
【００６６】
そして、操舵反力用ＥＣＵ４６は、駆動回路５２と協働して、計算した目標モータ反力Tml*に対応した駆動電流を操舵反力用電動モータ１３に流して、ステップＳ５９にてこの「操舵反力制御プログラム」の実行を一旦終了する。これにより、操舵反力用電動モータ１３は、操舵入力軸１２を目標モータ反力Tml*に対応した回転トルクで駆動する。その結果、運転者による操舵ハンドル１１の速い回動操作に対してより大きな反力を付与することができ、特に、仮の操舵０点近傍すなわち中立位置近傍における回動操作に対しては、付与される大きな反力によって操舵ハンドル１１を仮の操舵０点方向に案内しやすくなる。したがって、チェック用ＥＣＵ４５による「０点学習プログラム」の実行に際して、前記ステップＳ３６における第２の直進判定条件が成立しやすくなって、最終０点学習処理を早期に完了しやすくなる。
【００６７】
また、転舵用ＥＣＵ４７は、前記イグニッションスイッチの投入後、図６の「転舵制御プログラム」を所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この「転舵制御プログラム」の実行は、ステップＳ７０にて開始され、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７１にて、操舵角センサ４１から操舵角θ、転舵角センサ４３から実転舵角δおよび車速センサ４４から車速Vを入力して、ステップＳ７２に進む。
【００６８】
ステップＳ７２においては、転舵用ＥＣＵ４７は、不揮発性メモリ内に記憶されている転舵角テーブルを参照して、操舵角θに応じて変化する目標転舵角δ*を計算する。この転舵角テーブルは、図１０に示すように、操舵角θの絶対値｜θ｜の増加に伴って非線形に増加する目標転舵角δ*を記憶している。この目標転舵角δ*の操舵角θに対する変化率は、操舵角θの絶対値｜θ｜の小さな範囲内で小さく、操舵角θの絶対値｜θ｜が大きくなると大きくなるように設定されている。なお、この転舵角テーブルを利用するのに代えて、操舵角θと目標転舵角δ*との関係を示す関数（例えば、指数関数やべき乗関数など）を予め用意しておき、同関数を利用して目標転舵角δ*を計算するようにしてもよい。また、この目標転舵角δ*の計算においては、例えば、車両の旋回に伴って発生する横加速度やヨーレート、または、車両の旋回曲率などを用いて計算するようにしてもよい。
【００６９】
次に、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７３にて、不揮発性メモリ内に記憶されている車速係数テーブルを参照して、車速Vに応じて変化する車速係数Kを計算する。この車速係数テーブルは、図１１に示すように、車速Vの小さな範囲内で「１」よりも大きく、車速Vの大きな範囲内で「１」よりも小さく、車速Vの増加に従って「１」を挟んで非線形に減少する車速係数Kを記憶している。なお、この車速係数テーブルを利用するのに代えて、車速Vと車速係数Kとの関係を示す関数を予め用意しておき、同関数を利用して車速係数Kを計算するようにしてもよい。
【００７０】
これらの目標転舵角δ*および車速係数Kの決定後、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７４にて、下記式２の演算の実行により、目標転舵角δ*を車速係数Kで補正して、最終的な目標転舵角δ*を計算する。
δ*＝K・δ*  …式２
【００７１】
次に、転舵用ＥＣＵ４７は、チェック用ＥＣＵ４５から”１”に設定された学習完了フラグFRG_Aを取得したか否かを判定する。すなわち、転舵用ＥＣＵ４７は、”１”に設定された学習完了フラグFRG_Aを取得していれば、上述したように、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の最終的な操舵０点θc_0と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）の最終的な転舵０点δc_0が正確に一致した状態で学習が完了しているため、「Ｙｅｓ」と判定する。
【００７２】
そして、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７６にて、転舵０点δc_0を中立位置とし、実転舵角δが最終的に目標転舵角δ*に等しくなるように、両転舵角δ*，δの差分δ*−δを用いて駆動回路５４を介して転舵用電動モータ３２の回転を制御する。これにより、転舵用電動モータ３２は回転駆動され、ねじ送り機構３３を介してラックバー３１を軸線方向に駆動して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角δ*に転舵する。そして、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７８にて、転舵制御プログラムの実行を一旦終了し、所定の短時間の経過後、ふたたび、同プログラムの実行を開始する。
【００７３】
一方、転舵用ＥＣＵ４７は、チェック用ＥＣＵ４５から”０”に設定された学習完了フラグFRG_Aを取得していれば、未だ最終０点学習処理が完了していないため、前記ステップＳ７５にて「Ｎｏ」と判定する。これにより、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７７にて、仮の転舵０点δkc_0を中立位置とし、前記ステップＳ７６と同様に、実転舵角δが最終的に目標転舵角δ*に等しくなるように、両転舵角δ*，δの差分δ*−δを用いて駆動回路５４を介して転舵用電動モータ３２の回転を制御する。そして、転舵用ＥＣＵ４７は、ステップＳ７８にて、転舵制御プログラムの実行を一旦終了し、所定の短時間の経過後、ふたたび、同プログラムの実行を開始する。
【００７４】
このように、前記ステップＳ７６またはステップＳ７７の転舵制御により、図１０に示すように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、操舵角θの小さな範囲で同操舵角θの変化に対して小さく転舵され、操舵角θの大きな範囲で同操舵角θの変化に対して大きく転舵される。その結果、操舵ハンドル１１の持ち替えなしで左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は大きな転舵角δまで転舵される。また、図１１に示すように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、車速Vが小さいときには操舵角θに対して大きく転舵され、車速Vが大きくなると操舵角θに対して小さく転舵される。その結果、運転者は、車速Vに応じた良好な操舵フィーリングを得ることができる。
【００７５】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、チェック用ＥＣＵ４５は、検出された操舵角θが第１の直進判定条件を満たす場合には、暫定的に仮の操舵０点θkc_0および仮の転舵０点δkc_0を更新することができる。また、検出された操舵角θが第２の直進判定条件を満たす場合には、最終的に正確な操舵０点θc_0および正確な転舵０点δc_0を更新することができる。
【００７６】
ここで、第２の直進判定条件は第１の直進判定条件よりも厳密に車両の直進状態を判定するための条件である。このため、チェック用ＥＣＵ４５は、検出された操舵角θが第１の直進判定条件を満たしている場合には、まず、ある程度の誤差範囲を有する仮の操舵０点θkc_0および仮の転舵０点δkc_0を暫定的に更新しておくことができる。そして、チェック用ＥＣＵ４５は、検出された操舵角θが第２の直進判定条件を満たしている場合には、極めて小さな誤差範囲で正確な操舵０点θc_0および正確な転舵０点δc_0を最終的に更新することができる。このように、操舵０点および転舵０点を更新する（学習する）機会を増やすことによって、極めて容易かつ確実に、正確な基準点としての操舵０点θc_0および転舵０点δc_0を設定することができる。また、このような操舵０点および転舵０点の更新を検出車速Vの小さい低速域で実行することによって、運転者による操舵操作に対する影響を小さくすることができる。
【００７７】
また、操舵反力用電動モータ１３に加えて（または代えて）、機械反力付与機構２３が機械的に弾発的なバネ反力Tsを付与する場合であっても、特に、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の操舵０点θc_0（すなわち中立位置）近傍において、運転者は、適切な反力特性を知覚することができる。すなわち、チェック用ＥＣＵ４５は、第２の直進判定条件に基づき、車両の直進状態を判定すると、電磁クラッチ２２を再連結状態に制御することにより、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の操舵０点θc_0と機械反力付与機構２３の０点とを一致させることができる。これにより、操舵ハンドル１１の操作に対し、予め設定された機械反力付与機構２３の反力特性に基づいて弾発的なバネ反力Tsを適切に付与することができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１を介して知覚する反力に違和感を覚えることがない。
【００７８】
さらに、最終的に操舵０点θc_0および転舵０点δc_0が更新されるまで、操舵反力用ＥＣＵ４６は、操舵反力用電動モータ１３の反力特性のうちの粘性成分特性を変更することによって、操舵反力用電動モータ１３が大きな目標モータ反力Tml*を操舵ハンドル１１に付与するように駆動制御する。これにより、例えば、操舵ハンドル１１の中立位置近傍における運転者の操舵ハンドル１１の操作、より詳しくは、操舵ハンドル１１の操作速度に対してより大きな反力を付与することができる。したがって、操舵ハンドル１１を適切に中立位置近傍に案内することができ、その結果、第２の直進判定条件が成立しやすくなって、チェック用ＥＣＵ４５は、操舵０点θc_0および転舵０点δc_0を早期に更新（学習）することができる。
【００７９】
ところで、上記実施形態における０点学習プログラムを実行することにより、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）のそれぞれの０点すなわち中立位置を確実に一致させることができる。このため、例えば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態に異常が発生した場合であっても、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）、機械反力付与機構２３の回転軸２３ａおよび左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵出力軸３４）の中立位置を一致させた状態で、転舵用ＥＣＵ４７は異常用電磁クラッチ３６を極めて容易に連結状態に制御することができる。これにより、異常発生時において、操舵ハンドル１１と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２とを機械的に連結した場合であっても、運転者は、極めて容易に車両を直進走行または旋回走行させることができるとともに、良好な反力特性を得ることができる。
【００８０】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態および各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８１】
例えば、上記実施形態においては、「０点学習プログラム」におけるステップＳ４０〜ステップＳ４５の処理すなわち最終０点学習処理の実行後、同プログラムの実行を終了するように実施した。しかしながら、必要に応じて、繰り返し「０点学習プログラム」を実行するように実施することも可能である。
【００８２】
また、上記実施形態においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態においては、転舵用電動モータ３２がラックバー３１をリニアに変位させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにした。これに代えて、転舵用電動モータ３２が転舵出力軸３４を回転させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】図１のチェック用ＥＣＵにより実行される初期作動チェックプログラムのフローチャートである。
【図３】操舵角と操舵トルクとの関係を示すグラフであって、電磁クラッチの連結時または非連結時における操舵トルクの変化を説明するための図である。
【図４】図１のチェック用ＥＣＵにより実行される０点学習プログラムのフローチャートである。
【図５】図１の操舵反力用ＥＣＵにより実行される操舵反力制御プログラムのフローチャートである。
【図６】図１の転舵用ＥＣＵにより実行される転舵制御プログラムのフローチャートである。
【図７】操舵角と目標モータ反力との関係を示すグラフである。
【図８】操舵角とバネ反力との関係を示すグラフである。
【図９】図１の操舵反力用電動モータの粘性成分特性を示すグラフである。
【図１０】操舵角と目標転舵角との関係を示すグラフである。
【図１１】車速と車速係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…操舵反力用電動モータ、２１…回転伝達機構、２２…電磁クラッチ、２３…機械反力付与機構、３１…ラックバー、３２…転舵用電動モータ、３４…転舵出力軸、４１…操舵角センサ、４２…操舵トルクセンサ、４３…転舵角センサ、４４…車速センサ、４５…チェック用ＥＣＵ、４６…操舵反力用ＥＣＵ、４７…転舵用ＥＣＵ
【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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