(57)【要約】【課題】  高出力化が図れるとともに、悪路走行における逆入力に対して振動や異音の発生を抑えることができる車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  所定時間当たりの上下加速度Ｇの最大値Ｇmaxの絶対値｜Ｇmax｜が低減速切替第一閾値Ｇa1以上となった場合には、現在走行中の路面が悪路であると判断し（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、ソレノイドコイルへの通電をＯＮとする（Ｓ１１６）。これによりスライダが駆動して、電動モータの出力軸が遊星歯車機構を飛ばしてボールネジ機構に直結される。よって、減速比が小さくなる。減速比が小さくなると、ボールネジナット部回りの等価慣性モーメントが小さくなり、ラックバーからの逆入力に対してボールネジナット部が回りやすくなり、部品間での衝突による振動や異音を抑制できる。【選択図】  図５
2007223407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵補助力を発生する電動モータと、前記電動モータに接続され、前記電動モータの出力回転速度を減速する減速機構と、前記減速機構の減速比を変更する減速比変更手段とを備える車両の操舵装置において、
走行中の路面が悪路であるかを判定し得る物理量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された物理量に応じて前記減速比変更手段を制御する減速比制御手段と、
を備えることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の操舵装置において、
前記減速比制御手段は、前記検出手段により検出された物理量に基づいて走行中の路面が悪路であると判定したときに、前記減速機構の減速比が小さくなるように前記減速比変更手段を制御することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両の操舵装置において、
前記物理量は、車両に加えられる上下加速度であることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両の操舵装置において、
前記減速比制御手段は、所定時間当たりに前記検出手段により検出される上下加速度の最大値が所定の閾値以上のときに、前記減速機構の減速比が小さくなるように前記減速比変更手段を制御する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、操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵補助力を発生する電動モータと、この電動モータに接続されて、電動モータの出力回転速度を減速する減速機構と、この減速機構の減速比を変更する減速比変更手段とを備える車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電動モータにより操舵補助力を発生する電動パワーステアリング装置（以下、ＥＰＳ装置と称することもある）が知られている。ＥＰＳ装置において、操舵補助力の発生源としての電動モータが小型のものである場合は十分な操舵補助力を発生することができない可能性がある。このため、電動モータの出力軸に減速機を取り付け、この減速機によって減速することで、出力トルクを増加させることが行われる。例えば、特許文献１においては、電動モータの出力軸（回転軸）に遊星歯車式減速機を取り付け、この遊星歯車式減速機で電動モータの出力回転速度を減速することで、高出力化を図る技術が記載されている。減速機で出力が増加された回転はボールネジ機構に伝達されてさらに減速されるとともに回転駆動力が直線駆動力に変換され、最終的に車輪に連結したラックバーに操舵補助力として伝達される。
【特許文献１】特開２０００−３０２０５１号公報
【０００３】
減速機を介在させることによって電動モータの出力を増加させることは、上述のように小型の電動モータの使用を可能とし、省エネルギー化およびコンパクト化を図ることができるという利点がある。しかし、減速機の出力先、例えば車輪に連結されるラックバーにおける等価慣性モーメントは、減速機の減速比の二乗に比例して大きくなるので、減速比を大きくすると、等価慣性モーメントが極めて大きくなってしまう。等価慣性モーメントが大きいと、車輪から逆入力などがあった場合に減速機が動作し難くなり、逆入力に伴う動きに追従できない。そのため、逆入力の伝達経路で部品間の衝突が生じて振動が発生し、またこの衝突による異音が発生するという問題がある。特に、悪路走行時などは車輪からの逆入力が頻繁に発生するので、このときに減速機の減速比が大きいと、振動や異音が頻繁に生じてしまい、操舵時における不快感を生じるおそれがある。また、減速機の減速比が大きくなるほど慣性感が増大して操舵フィーリングが悪化するという問題がある。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、高出力化が図れるとともに、特に悪路走行における逆入力に対して振動や異音の発生を抑えることができ、且つ、悪路走行時における操舵フィーリングが向上した車両の操舵装置を提供することを技術的課題とする。
【０００５】
上記課題を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルの操舵操作に基づいて操舵補助力を発生する電動モータと、前記電動モータに接続され、前記電動モータの出力回転速度を減速する減速機構と、前記減速機構の減速比を変更する減速比変更手段とを備える車両の操舵装置において、走行中の路面が悪路であるかを判定し得る物理量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された物理量に応じて前記減速比変更手段を制御する減速比制御手段とを備えるものとしたことにある。
【０００６】
この場合、前記減速比制御手段は、前記検出手段により検出された物理量に基づいて走行中の路面が悪路であると判定したときに、前記減速機構の減速比が小さくなるように前記減速比変更手段を制御するものであるとよい。
【０００７】
このように構成した本発明の車両の操舵装置によれば、検出手段が検出する物理量は走行中の路面が悪路であるかを判定し得るものであるので、減速比制御手段がこの物理量に応じて減速比変更手段を制御することにより、走行中の路面が悪路のときに減速機構の減速比を小さくすることができる。このため、例えば車輪に連結したラックバーにボールネジ機構を外挿したタイプのＥＰＳ装置等では、上記制御を行うことにより、悪路走行時におけるボールネジナット回りの等価慣性モーメントを、非悪路走行時におけるボールネジナット回りの等価慣性モーメントよりも小さくすることができる。よって、悪路走行中に車輪側からの逆入力があった場合でも、この逆入力にボールネジナットや減速機の動作が追従しやすくなり、部品間の衝突による振動や異音を抑制することができる。さらに、悪路走行中は減速機構の減速比が小さくなるために慣性感が軽減され、操舵フィーリングを向上させることができる。
【０００８】
この場合、前記検出手段で検出する物理量は、車両に加えられる上下加速度とするとよい。車両に加えられる上下加速度は路面の凹凸状態に左右され、路面の凹凸が激しい悪路では上下加速度は大きくなる。このため上下加速度は悪路であるか否かを適格に判定し得る物理量である。よって、車両に加えられる上下加速度を検出し、検出された上下加速度に基づいて悪路判定を行うことで、適格に悪路判定をすることが可能となる。
【０００９】
このとき、上下加速度を検出するにあたり、所定の時間間隔内で検出された上下加速度を悪路判定の対象とし、この所定時間当たりに検出手段により検出された上下加速度のうちの最大値が所定の閾値以上のときに悪路走行中と推定して、減速機構の減速比が小さくなるように減速比変更手段を制御するとよい。こうすることによって、悪路判定を正確に行うことができる。なお、上下加速度とは、車両に対して鉛直方向に作用する加速度のことである。検出手段により検出された上下加速度が正負の符号で方向を示されている場合には、検出された上下加速度の絶対値の最大値を上記最大値とすればよい。また、正の最大値、あるいは負の最大値の絶対値を上記最大値としてもよい。さらに、正の最大値と負の最大値との差を上記最大値として用いてもよい。
【００１０】
上下加速度を検出する検出手段としては、上下加速度を直接検出する上下加速度センサでもよいし、また、車両に作用する加速度を検出する加速度センサなどの、上下加速度を間接的に求めることのできる物理量を検出するセンサでもよい。加速度センサを用いる場合は、加速度センサで検出された加速度のうちの上下方向成分のみの加速度を計算して、上下加速度を求めるようにすればよい。
【００１１】
上記閾値は、減速機構の減速比が大きい状態（高減速モード）から小さい状態（低減速モード）に切替える際の基準となる閾値であるが、これに加え、低減速モードから高減速モードに切替える際の閾値を設けてもよい。このとき、高減速モードから低減速モードに切替える際に用いる閾値（低減速切替閾値）と、高減速モードから低減速モードに切替える際に用いる閾値（高減速切替閾値）とでヒステリシスを持たすのがよい。すなわち、検出手段により検出する物理量が閾値以上のときに低減速モードとする場合には、低減速切替閾値を高減速切替閾値よりも大きくし、その逆に検出手段により検出する物理量が閾値以下のときに低減速モードとする場合には、低減速切替閾値を高減速切替閾値よりも小さくする。このようにすれば、高減速モードと低減速モードとが頻繁に切り替わることを防止できる。
【００１２】
また、本発明において、減速機構は、単体の減速機のみで構成してもよいし、複数の減速機を組み合わせた多段タイプの減速機構として構成してもよい。多段タイプの減速機構の構成としては、遊星歯車式減速機、ウォーム式減速機、プーリ・ベルト式減速機、歯車式減速機、ボールネジ式減速機、その他の減速機から複数を組み合わせて構成することができる。
【００１３】
単体の減速機を用いる場合には、減速比変更手段は、減速機自身の減速比を変更するものとされる。この場合、有段減速機でも無段減速機でもよい。複数の減速機を組み合わせる場合には、それぞれの減速機の減速比を変更してもよいし、また、駆動力の伝達経路を切換えることによって、用いる減速機の数を変更するようにしてもよい。例えば、減速比を大きくする場合には、複数の減速機を駆動力の伝達経路に直列的に連結させ、一方、減速比を小さくする場合には、１つの減速機のみを駆動力の伝達経路に連結し、残りの減速機は伝達経路から切り離すようにすればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、本発明を、ラックアシストタイプのＥＰＳ装置として適用した例である。図1は、本実施形態に係り、運転者による操舵操作に対して操舵アシストを行うＥＰＳ装置を有する車両の操舵装置の全体概略図である。
【００１５】
この車両の操舵装置は、操舵ハンドル１１に上端を一体回転するように接続したステアリングシャフト１２を備え、同シャフト１２の下端にはピニオンギヤ１３が一体回転するように接続されている。ピニオンギヤ１３は、ラックバー１４に形成されたラック歯１４ａと噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。ラックバー１４の両端には左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が操舵可能に接続されており、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、ステアリングシャフト１２の軸線回りの回転に伴うラックバー１４の軸線方向の変位に応じて左右に操舵される。ラックバー１４には、操舵アシスト用の電動モータ１５が組み付けられている。この電動モータ１５の回転は、遊星歯車機構２０およびボールネジ機構３０によって減速されるとともにラックバー１４の直線運動に変換される。
【００１６】
次に、電動モータ１５や遊星歯車機構２０、ボールネジ機構３０などの減速機構の作動を制御する電気制御装置５０について説明する。電気制御装置５０は、操舵トルクセンサ５１、操舵角センサ５２、車速センサ５３および上下加速度センサ５４を備えている。操舵トルクセンサ５１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられていて、このステアリングシャフト１２に作用したトルクを操舵トルクＴとして検出して出力する。操舵角センサ５２もステアリングシャフト１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１の操舵操作によって生じるステアリングシャフト１２の回転角度に基づいて操舵ハンドル１１の操舵角θを検出して出力する。車速センサ５３は、車速Ｖを検出して出力する。上下加速度センサ５４は、車両に上下方向に加えられる加速度（上下加速度）Ｇを検出して出力する。
【００１７】
また、電気制御装置５０は、操舵トルクセンサ５１、操舵角センサ５２、車速センサ５３および上下加速度センサ５４に接続された電子制御ユニット５５を備えている。電子制御ユニット５５は、ＣＰＵ，ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、操舵補助を行うためのアシスト制御プログラムを実行する。このアシスト制御プログラムは、操舵ハンドル１１の操舵操作、具体的には操舵トルクセンサ５１により検出される操舵トルクＴに基づいて、電動モータ１５が適切なアシストトルク（操舵補助力）を発生するような駆動電流を決定する。アシスト制御プログラムで決定された駆動電流は、モータ駆動回路５６を通じて電動モータ１５に流れる。このようにして、電動モータ１５が駆動制御される。なお、遊星歯車機構２０およびボールネジ機構３０が、本発明の減速機構を構成する。
【００１８】
図２は、電動モータ１５、遊星歯車機構２０およびボールネジ機構３０付近の構成を示す部分断面概略図である。図からわかるように、電動モータ１５、遊星歯車機構２０、ボールネジ機構３０は、ハウジング６０内に収納された状態で配置される。電動モータ１５は、出力軸（ロータ）１５ａおよびステータ１５ｂを有しており、モータ駆動回路５６からの駆動電流がステータ１５ｂに通電されることによって出力軸１５ａが回転する。この出力軸１５ａは円筒形状を呈しており、図からわかるようにラックバー１４に同軸的に外挿された状態で配置されている。また、出力軸１５ａには、その図示右端部にて、径外方へ放射状に広がった出力歯車１５ｃが形成されている。この出力歯車１５ｃの外周側には、円筒状に形成されたスライダ４０が接続されている。
【００１９】
図４は、スライダ４０の半部分付近を示す拡大断面図である。図に示すように、スライダ４０の内周の左方側には、軸方向に内スプライン部４１が形成されている。一方、出力軸１５ａの出力歯車１５ｃの外周には、外スプライン部１５ｄが形成されている。これらの内スプライン部４１と外スプライン部１５ｄで、出力歯車１５ｃとスライダ４０とがスプライン嵌合されている。よって、スライダ４０は、このスプライン嵌合により、出力軸１５ａに対して軸方向に移動可能ではあるが、周方向には出力軸１５ａと一体に回転するようになっている。また、スライダ４０の内周側には、径内方に突出した内歯車４２が形成されている。そして、この内歯車４２の内周端には、内歯４２ａが形成されている。
【００２０】
図２に示すように、ボールネジ機構３０は、ラックバー１４の外周に螺旋状に形成されたボールネジシャフト溝部３１と、転動ボール３２と、ボールネジナット３３とを備えている。ボールネジナット３３は、ボールネジシャフト溝部３１の外周を取り巻くように円筒状に形成されている。そして、その内周壁には螺旋状に形成されたボールネジナット溝部３３ａが形成されている。このボールネジナット溝部３３ａは、ボールネジシャフト溝部３１と同じリードおよび溝幅で形成されている。そして、両溝部３１、３３ａが対面配置している部分で転動ボール３２の転動路が形成され、この転動路中に複数の転動ボール３２が配設されている。
【００２１】
遊星歯車機構２０は、中間歯車（太陽歯車）２１と、遊星歯車２２と、内歯車２３と、キャリア２４とを備えている。中間歯車２１は、ラックバー１４の外周側に同軸的に配置されており、その外周に外歯２１ａが形成されている。また、内歯車２３は、ハウジング６０の内壁に固定されてリング形状を呈しており、その内周に内歯２３ａが形成されている。また、中間歯車２１と内歯車２３とは、同軸的に且つ軸方向位置が同じとなるように配置されており、互いの歯が対面するようにされている。そして、中間歯車２１と内歯車２３との間に形成されるリング状の空間に遊星歯車２２が嵌挿されている。
【００２２】
遊星歯車２２は、本実施形態においては、上記リング状の空間に等間隔で３個配設されており、全ての遊星歯車２２が同一形状である。また、遊星歯車２２の外周には歯部２２ａが形成されている。この歯部２２ａは、中間歯車２１の外歯２１ａと嵌合していると同時に、内歯車２３の内歯２３ａとも嵌合している。さらに、遊星歯車２２の中心部分には、軸方向に貫通孔が形成されており、この貫通孔にはピン２５が回転可能に挿通している。
【００２３】
ピン２５は、遊星歯車２２に挿通するとともに、キャリア２４にも挿通している。このため、遊星歯車２２とキャリア２４とはピン２５により連結される。キャリア２４は、中間歯車２１および遊星歯車２２の図示右端面側に配設され、ラックバー１４の軸線に対して径外方に円盤状に形成されている。また、キャリア２４は、ボールネジ機構３０のボールネジナット３３と一体に形成されている。よって、遊星歯車２２が中間歯車２１と内歯車２３との間のリング状の空間を公転した場合、その公転による回転駆動力がキャリア２４を通じてボールネジナット３３に伝達される。
【００２４】
図２に示すように、中間歯車２１の左方には、円筒状の第一連結筒２６が一体に形成されている。この第一連結筒２６はラックバー１４と同軸的に配置され、その図示左端には第一歯車２７が形成されている。第一歯車２７は、ラックバー１４と同軸的に配置され、図４に示すように外周に歯部２７ａが形成されている。また、第一歯車２７は、スライダ４０の内周に形成された内歯車４２が軸方向にスライドしてきたときに、歯部２７ａが内歯４２ａと噛合して、回転力の伝達がなされるように、その径および歯の形状が設計されている。
【００２５】
また、ボールネジ機構３０のボールネジナット３３の図２において左方側には、円筒状の第二連結筒３４が一体に形成されている。この第二連結筒３４は、ラックバー１４の外周を覆うようにラックバー１４と同軸的に配置されている。そして、第二連結筒３４の図示左端には、第二歯車３５が形成されている。第二歯車３５はラックバー１４と同軸的に配置されているとともに、外周に歯部３５ａが形成されている（図４参照）。そして、第二歯車３５は、スライダ４０の内周に形成された内歯車４２が軸方向にスライドしてきたときに、歯部３５ａが内歯４２ａと噛合して回転力の伝達がなされるように、その径および歯の形状が設計されている。なお、ボールネジナット３３、キャリア２４、第二連結筒３４および第二歯車３５は、本実施形態では一体に形成されている。
【００２６】
図２に示すように、ハウジング６０の内壁には、ソレノイドコイル４３が取り付けられている。このソレノイドコイル４３は、スライダ駆動回路５７に電気的に接続されている。また、図１に示すように、このスライダ駆動回路５７は、電子制御ユニット５５に接続されている。電子制御ユニット５５は、上述のアシスト制御プログラムを実行するとともに、後述するスライダ駆動制御プログラムをも実行して、ソレノイドコイル４３への通電指令信号または通電停止指令信号をスライダ駆動回路５７に出力する。スライダ駆動回路５７は、電子制御ユニット５５からの通電指令信号または通電停止指令信号を受けて、ソレノイドコイル４３の通電制御を行う。
【００２７】
上記構成において、電動モータ１５が駆動されると、出力軸１５ａが回転駆動される。この回転駆動力は、出力軸１５ａの先端に形成された出力歯車１５ｃに伝達される。そして、出力歯車１５ｃの外周に形成された外スプライン部１５ｄとスライダ４０の内スプライン部４１との嵌合により、回転駆動力がスライダ４０に伝達されて、スライダ４０が出力軸１５ａと同軸回転する。
【００２８】
このとき、図２に示すようにスライダ４０の内歯車４２が第一歯車２７と噛合している場合には、スライダ４０の回転は第一歯車２７に伝達される。そして、第一歯車２７から第一連結筒２６を介して遊星歯車機構２０を構成する中間歯車２１に回転が伝達され、中間歯車２１が回転する。この中間歯車２１の回転によって、遊星歯車２２が自転しつつ、中間歯車２１と内歯車２３との間のリング状の空間を公転する。遊星歯車２２の公転は、ピン２５を通じてキャリア２４に伝達される。これによりキャリア２４がラックバー１４の軸回りを回転する。このとき、中間歯車２１や内歯車２３の歯数に応じた減速比によって、回転速度が減速される。
【００２９】
減速された回転は、キャリア２４と一体形成されたボールネジナット３３に伝達され、ボールネジナット３３がラックバー１４の回りを回転する。これに伴い、転動ボール３２がボールネジナット溝部３３ａとボールネジシャフト溝部３１との間の空間で形成される転動路中を転動する。転動ボール３２が転動路中を転動することによって、ボールネジナット３３の回転がボールネジシャフト溝部３１のリードに応じて減速されるとともに、この回転駆動力がラックバー１４の軸方向駆動力（直線駆動力）に変換され、ラックバー１４が軸方向に駆動される。こうして、ラックバー１４に操舵補助力が作用する。
【００３０】
上述の作動は、電動モータ１５の出力軸１５ａの回転駆動力が遊星歯車機構２０で減速（高出力化）されるとともに、ボールネジ機構３０によっても減速（高出力化）される高減速モードの場合の作動である。二つの減速機で減速されるため、大きな減速比が得られ、高減速、高出力化を図ることができる。通常の路面走行中においては、高出力化を図ることによって、小型の電動モータでも十分に大きな操舵補助力を発揮することができるので、運転者による操舵ハンドルの取り回しが軽快となる。加えて、高減速化することによって、小型の電動モータ１５を高速回転させて操舵補助を行うため、エネルギー効率が高くなる（高効率）。よって、通常の路面走行中では、減速機構を上記のように高減速モードとするのが好ましい。
【００３１】
図３は、スライダ４０が軸方向に移動して、スライダ４０の内歯車４２が第二歯車３５と噛合している場合を示す部分断面概略図である。この場合には、スライダ４０の回転はまず第二歯車３５に伝達されて第二歯車３５が回転する。第二歯車３５の回転は、第二連結筒３４を経てボールネジナット３３に伝達されて、ボールネジナット３３が回転する。これに伴い、転動ボール３２が転動路中を転動し、ボールネジナット３３の回転がボールネジシャフト溝部３１のリードに応じて減速されるとともにラックバー１４の軸方向駆動力に変換され、ラックバー１４が軸方向に駆動する。こうして、ラックバー１４に操舵補助力が作用する。
【００３２】
なお、第二連結筒３４はキャリア２４にも連結しているので、第二連結筒３４の回転はキャリア２４にも伝達され、キャリア２４が回転する。このキャリア２４の回転は、ピン２５によりキャリア２４と連結された遊星歯車２２に伝達されて、遊星歯車２２が回転し、さらに遊星歯車２２に噛合した中間歯車２１が回転する。しかし、中間歯車２１に連結された第一歯車２７はスライダ４０とは噛み合っておらず、フリーの状態であるので、中間歯車２１は単に空回りするのみとされる。
【００３３】
このような作動は、電動モータ１５の出力軸１５ａの回転駆動力が遊星歯車機構２０を飛ばして直接ボールネジ機構３０に伝達され、ボールネジ機構３０のみで減速（高出力化）される低減速モードの場合の作動である。このため、図２に示す場合と比較して減速比は小さく、低減速、低出力となる。このように減速機構における減速比が小さいと、ボールネジナット３３回りの等価慣性モーメントも小さくなり、ボールネジナット３３がラックバー１４側からの逆入力によって回されやすくなる。このため、逆入力に対してボールネジナット３３が追従して回されるために、ラックバー１４（ボールネジシャフト溝部３１）、転動ボール３２、ボールネジナット３３の間、または、キャリア２４、ピン２５および遊星歯車２２間などで衝突が起こった場合の振動や異音を低減することができる。このような振動や異音は、特に路面凹凸が激しい悪路走行中において顕著に発生するため、悪路走行中においては、減速機構を低減速モードとして逆入力による振動や異音を低減するのが好ましい。
【００３４】
このように、スライダ４０が第一歯車２７と連結し、電動モータ１５がスライダ４０を介して遊星歯車機構２０と接続される場合は減速機構が高減速（高出力）モードとされ、一方、スライダ４０が第二歯車３５と連結し、電動モータ１５がスライダ４０を介して直接ボールネジ機構３０と接続される場合は減速機構が低減速（低出力）モードとされる。本実施形態では、高減速モードと低減速モードとが、走行中の路面状態に応じて、スライダ４０を駆動することにより切り替えられる。
【００３５】
スライダ４０は、ソレノイドコイル４３が通電されていない（通電ＯＦＦ）ときは、スプリングなどの付勢手段（図示省略）で図２および図３において矢印Ａ方向に移動し、第一歯車２７に噛合する。このため減速機構は高減速モードとされる。また、ソレノイドコイル４３が通電される（通電ＯＮ）と電磁力が発生し、上記付勢手段による付勢力に抗してスライダ４０が図２および図３において矢印Ｂ方向に移動し、スライダ４０は第二歯車３５と噛合する。このため減速機構は低減速モードとされる。なお、スライダ４０が第一歯車２７や第二歯車３５に噛合するように移動する際の行き過ぎを防止するために、サークリップなどのストッパが適宜設けられる。
【００３６】
ソレノイドコイル４３へ通電するかしないかは、電子制御ユニット５５において実行されるスライダ駆動制御プログラムによって決定される。スライダ駆動制御プログラムの第一制御例を、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。このスライダ駆動制御プログラムの実行は図５のステップＳ１００にて開始され、ステップＳ１０２にてまずソレノイドコイル４３への通電を停止（通電ＯＦＦ）するように、スライダ駆動回路５７に通電停止指令信号を出力する。このため、初期にはソレノイドコイル４３には通電されず、減速機構が高減速モードに設定される。
【００３７】
次いで、ステップＳ１０４にて車速センサ５３により検出される車速Ｖを取り込み、ステップＳ１０６にて車速Ｖが所定の基準車速Ｖ０以下であるかを判定する。車速Ｖが基準車速Ｖ０よりも大きい場合には、ステップＳ１２２に進む。ここで、基準車速Ｖ０は、悪路走行が可能な車速の上限値付近（例えば４０ｋｍ／ｈ）に設定してある。よって、車速Ｖが基準車速Ｖ０よりも大きい場合（Ｓ１０６：ＮＯ）は悪路走行ではないと考えられる。そこで、ステップＳ１０６の判定がＮＯであるときは、ステップＳ１２２に進み、まず現在ソレノイドコイル４３に通電されている（通電ＯＮ）状態かを判定し、通電ＯＮの状態、すなわち減速機構が低減速モードに設定されていると判定した場合には、ステップＳ１２４にてソレノイドコイル４３への通電を停止（通電ＯＦＦ）するようにスライダ駆動回路５７に通電指令信号を出力する。これによりソレノイドコイル４３が通電され、減速機構が低減速モードから高減速モードに切替えられる。その後ステップＳ１０４に戻り、車速Ｖを取り込む。一方、ステップＳ１２２にてソレノイドコイル４３に通電されていない（通電ＯＦＦ）と判定した場合は、この状態を維持するためにステップＳ１２４の処理は行わずにステップＳ１０４に戻り、再度車速Ｖを取り込む。これにより、ステップＳ１０６で車速Ｖが基準車速Ｖ０より大きいときには常に減速機構が高減速モードに設定される。
【００３８】
一方、ステップＳ１０６にて車速Ｖが基準車速Ｖ０以下であると判定した場合は、ステップＳ１０８に進み、上下加速度センサ５４により検出された加速度を取り込む。ここで、上下加速度センサ５４は、所定の短周期で上下加速度を検出しており、検出した上下加速度は逐次電子制御ユニット５５に出力される。電子制御ユニット５５は、上下加速度センサ５４からの上下加速度を複数個新しい順に記憶しておき、最新の上下加速度が入力される毎に記憶領域を更新する。こうして電子制御ユニット５５は、常時最新の上下加速度からそれよりも前に検出された上下加速度を複数個記憶している。そして、ステップＳ１０８では、最も新しく記憶された上下加速度からｎ回前に記憶された上下加速度Ｇ１〜Ｇｎまでをまとめて取り込む。このとき、上下加速度センサ５４が上下加速度を検出する周期をΔＴとした場合、ステップＳ１０８では、所定時間ｎ・ΔＴ当たりに上下加速度センサ５４により検出される上下加速度の群Ｇ１〜Ｇｎを取り込んだことになる。このようにして上下加速度Ｇ１〜Ｇｎを取り込んだ後に、ステップＳ１１０にて取り込んだ上下加速度Ｇ１〜Ｇｎのうちから、最大の上下加速度を持つ値Ｇmaxを抽出し、ステップＳ１１２に進む。なお、上記Ｇmaxは、本例では絶対値が最大となる加速度を抽出しているが、正方向へ作用する加速度の最大値を抽出してもよいし、負方向へ作用する加速度の最大値の絶対値を抽出してもよい。
【００３９】
ステップＳ１１２では、現在ソレノイドコイル４３への通電が停止されている（通電ＯＦＦ）状態であるかを判定する。通電が停止されている、すなわち減速機構が高減速モードに設定されていると判定した場合には、ステップＳ１１４に進む。このステップＳ１１４では、抽出された上下加速度の最大値Ｇmaxの絶対値｜Ｇmax｜が所定の低減速切替第一閾値Ｇa1以上であるかを判定する。｜Ｇmax｜がＧa1以上である場合は、ステップＳ１１６に進み、ソレノイドコイル４３に通電する（通電ＯＮ）ように通電指令信号をスライダ駆動回路５７に出力する。これによりソレノイドコイル４３が通電されて、減速機構が低減速モードに設定される。したがって、このステップＳ１１６の処理により、減速機構が高減速モードから低減速モードに切替えられて、減速比が小さくされる。ステップＳ１１６の処理を行った後は、ステップＳ１０４に戻り、再度車速Ｖを取り込む。また、ステップＳ１１４にて｜Ｇmax｜がＧa1よりも小さいと判定した場合には、ステップＳ１１６の処理を行わずにステップＳ１０４に戻る。したがって、この場合は、通電ＯＦＦの状態、すなわち減速機構が高減速モードに設定された状態が維持される。
【００４０】
一方、ステップＳ１１２にて現在ソレノイドコイル４３に通電されている（通電ＯＮ）、すなわち減速機構が低減速モードに設定されていると判定した場合には、ステップＳ１１８に進み、このステップＳ１１８にて｜Ｇmax｜が所定の高減速切替第一閾値Ｇb1以下であるかを判定する。｜Ｇmax｜がＧb1以下である場合は、ステップＳ１２０に進み、ソレノイドコイル４３への通電を停止（通電ＯＦＦ）するように通電停止指令信号をスライダ駆動回路５７に出力する。これによりソレノイドコイル４３への通電が停止されて減速機構が高減速モードに設定される。したがって、このステップＳ１２０の処理により、減速機構が低減速モードから高減速モードに切替えられて、減速比が大きくされる。ステップＳ１２０の処理を行った後は、ステップＳ１０４に戻る。また、ステップＳ１１８にて｜Ｇmax｜がＧb1よりも大きいと判定された場合には、ステップＳ１２０の処理を行わずにステップＳ１０４に戻る。したがって、この場合は、通電ＯＮの状態、すなわち減速機構が低減速モードに設定された状態が維持される。ここで、上記低減速切替第一閾値Ｇa1は、上記高減速切替第一閾値Ｇb1よりも大きい値に設定される。
【００４１】
車両に加えられる上下加速度は路面の凹凸に左右されるので、走行中の路面が悪路であるかを判定し得る物理量である。本制御例では、この上下加速度を上下加速度センサ５４により検出し、検出された上下加速度に応じてスライダ４０（減速比変更手段）を制御して、減速機構を高減速モードか低減速モードかに切替えている。具体的には、所定時間ｎ・ΔＴ当たりに上下加速度センサ５４により検出される上下加速度Ｇ１〜Ｇｎのうちから最大値Ｇmaxを抽出し（Ｓ１１０）、減速機構が高減速モードである場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）にＧmaxの絶対値｜Ｇmax｜が低減速切替第一閾値Ｇa1以上であれば、悪路走行中と判定して（Ｓ１１４：ＹＥＳ）ソレノイドコイル４３に通電し（Ｓ１１６）、スライダ４０を図２に示す状態から図３に示す状態になるように図示矢印Ａ方向に移動させて、減速機構を減速比の小さい低減速モードに設定している。したがって、悪路走行時におけるボールネジナット３３回りの等価慣性モーメントを、非悪路走行時におけるボールネジナット３３回りの等価慣性モーメントよりも小さくすることができる。よって、悪路走行中に車輪側からの逆入力があった場合でも、この逆入力に追従してボールネジナット３３や遊星歯車機構２０が回転し易くなるので、部品間の衝突による振動や異音を抑制することができる。さらに、悪路走行中は減速比が小さくなるために慣性感が軽減され、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００４２】
また、減速機構が低減速モードである場合（Ｓ１１２：ＮＯ）に｜Ｇmax｜が高減速切替第一閾値Ｇb1以下であれば、非悪路走行中と判定して（Ｓ１１８：ＹＥＳ）、ソレノイドコイル４３への通電を停止し（Ｓ１２０）、スライダ４０を図３に示す状態から図２に示す状態になるように図示矢印Ｂ方向に移動させて、減速機構を減速比の大きい高減速モードに設定している。したがって、非悪路走行時においては減速機構の減速比を高く設定でき、十分な操舵補助力を発生させることができる。
【００４３】
図６は、第一制御例にしたがってスライダ４０を駆動制御（ソレノイドコイル４３への通電のＯＮ、ＯＦＦ制御）した場合の、上下加速度の最大値Ｇmaxの絶対値｜Ｇmax｜の時間変化（上部記載のグラフ）と減速機構の減速比の時間変化（下部記載のグラフ）とを併記したグラフである。なお、グラフ中、減速比がＬＯの場合は減速機構が低減速モードに設定されていることを示し、ＨＩの場合は減速機構が高減速モードに設定されていることを示す。図に示すように、時間Ｔ０からＴ１間は、｜Ｇmax｜は低減速切替第一閾値Ｇa1より小さく、減速機構は高減速モードとされる。しかし、Ｔ１を越えた時点から｜Ｇmax｜がＧa1を上回るので、Ｔ１以降、｜Ｇmax｜が高減速切替第一閾値Ｇb1を下回るＴ７の時点までは、減速機構は低減速モードとされる。そして、Ｔ７からＴ８にかけて｜Ｇmax｜がＧb1よりも小さくなるので、減速機構は高減速モードとされる。
【００４４】
ここで、上述したように、減速機構が高減速モードから低減速モードに切替わる際（Ｔ１時）の加速度の閾値である低減速切替第一閾値Ｇa1は、低減速モードから高減速モードに切替わる際（Ｔ７時）の加速度の閾値である高減速切替第一閾値Ｇb1よりも大きく設定されている。このため、一旦高減速モードから低減速モードに切替われば、｜Ｇmax｜がその切替わり時の閾値よりも小さい値とならなければ再び高減速モードに切替わることはない。このとき、もし高減速モードから低減速モードに切替わるときの閾値と、低減速モードから高減速モードに切替わるときの閾値とを同一の値Ｇa1とした場合には、図７のＴ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６の時点においても減速比が切替わることになり、頻繁に減速比の切替え（高減速モードと低減速モードの切替え）が起こってしまう。頻繁に減速比の切替えが起こると、操舵ハンドルの操舵トルクが頻繁に変動してしまうので、運転者に不快感を与える。本実施形態ではこのような頻繁な切替わりを抑えることができるため、操舵トルクが頻繁に変動することによる不快感を運転者に与えることがない
【００４５】
図７は、スライダ駆動制御プログラムの第二制御例を示すフローチャートである。この制御例は、基本的には上記第一制御例に類似しており、異なるところは、図７中のステップＳ２１０、Ｓ２１４およびＳ２１８の処理である。なお、図７において、第一制御例（図５）と同一の処理を行うステップは、下二桁が同一となるステップ番号で示している
【００４６】
この制御例では、ステップＳ２０８にて取り込んだ上下加速度Ｇ１〜Ｇｎに基づいて、ステップＳ２１０にて所定時間ｎ・ΔＴあたりの上下加速度の差の最大値ΔＧmaxを算出する。この最大値ΔＧmaxは、Ｇ１からＧｎのうちから、正方向に最も大きい値Ｇmax+と、負方向に最も大きい値Ｇmax-を抽出し、両者を加算（実際の計算においては減算）することにより算出される。その後、減速機構が高減速モードである状態（Ｓ２１２：ＹＥＳ）でΔＧmaxが第二低減速切替閾値Ｇa2以上のときには悪路走行中と判定（Ｓ２１４：ＹＥＳ）する。また、減速機構が低減速モードである状態（Ｓ２１２：ＮＯ）でΔＧmaxが第二高減速切替閾値Ｇb2以下のときには非悪路走行中と判定（Ｓ２１８：ＹＥＳ）する。その他のステップについては、上記第一制御例と同様であるので、具体的な説明を省略する。このような制御によっても、第一制御例と同様な作用効果を奏する。なお、第二低減速切替閾値Ｇa2は第二高減速切替閾値Ｇb2よりも大きく設定される。
【００４７】
以上のように、本実施形態の操舵装置は、上下加速度センサ５４により検出された上下加速度から悪路走行中であるかを判定し、悪路走行中と判定すれば減速機構を低減速モードに、非悪路走行中と判定すれば減速機構を高減速モードにする。このため、悪路走行中には減速機構が低減速モードとなってボールネジナット３３回りの等価慣性モーメントが小さくなり、逆入力がなされた際の部品間の衝突による振動や異音を抑制することができる。さらに、悪路走行中は減速機構の減速比が小さくなるために慣性感が軽減され、操舵フィーリングを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係り、運転者による操舵操作に対してアシスト機能を有する車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係り、スライダが第一歯車に噛合した場合における電動モータ、遊星歯車機構およびボールネジ機構付近の詳細を示す部分断面概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係り、スライダが第二歯車に噛合した場合における電動モータ、遊星歯車機構およびボールネジ機構付近の詳細を示す部分断面概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係り、スライダ付近の拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係り、スライダ駆動制御プログラムの一例（第一制御例）を示すフローチャートである。
【図６】第一制御例によりスライダ駆動制御プログラムを実行した場合の、車両に加えられる上下加速度の時間変化と減速機構の減速比の時間変化を併記したグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係り、スライダ駆動制御プログラムの他の例（第二制御例）を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１４…ラックバー、１５…電動モータ、２０…遊星歯車機構（減速機構）、３０…ボールネジ機構（減速機構）、４０…スライダ（減速比変更手段）、４３…ソレノイドコイル、５０…電気制御装置、５１…操舵トルクセンサ、５２…操舵角センサ、５３…車速センサ、５４…上下加速度センサ（検出手段）、５５…電子制御ユニット（減速比制御手段）、５６…モータ駆動回路、５７…スライダ駆動回路
【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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