(57)【要約】【課題】実用性の高い車両用ステアリングシステムを提供する。【解決手段】ステアリング操作部材の操作量に対する転舵装置の転舵量の操作転舵比を変更可能な可変動作伝達装置と、助勢駆動源を有して車輪の転舵力をアシストする転舵装置とを備えたステアリングシステムにおいて、可変動作伝達装置が失陥して操作転舵比が変更不能となった場合に、操作部材の操作力に基づいて車輪の転舵力を助勢する助勢駆動源の制御（Ｓ８）に代え、操作部材の操作量に基づいて車輪を転舵させるように助勢駆動源を制御する（Ｓ１２）。可変動作伝達装置の失陥後も、助勢駆動源を制御して、操作部材の操作量を基準とした転舵量を任意に設定した転舵量となるように車輪を転舵させることが可能となるため、例えば、運転者の操作感を適切なものとすることが可能である。【選択図面】図１０
2007090947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
前記ステアリング操作部材と連結されてそのステアリング操作部材の操作量に応じた動作量となる動作が可能に設けられた第１要素と、その第１要素と相対動作可能に設けられた第２要素とを有し、前記第１要素から前記第２要素へ動作を伝達するとともに、制御されることによってそれら第１要素と第２要素との相対動作量を変更可能とされた可変動作伝達装置と、
前記第２要素と連結され、その第２要素の動作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現するとともに、助勢駆動源を有してその車輪の転舵に要する転舵力を助勢可能とされた転舵装置と、
(A)前記可変動作伝達装置を前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御することで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、ある依拠パラメータに基づいて変更可能に定まる規定転舵量である第１規定転舵量となる車輪の転舵を実現させる転舵量可変制御部と、(B)前記助勢駆動源を前記ステアリング操作部材の操作力に基づいて制御することで、その操作力に応じた転舵力の助勢を実現させる転舵助勢制御部と、(C)前記可変動作伝達装置が失陥した場合に、前記ステアリング操作部材の操作力に基づく助勢駆動源の制御に代え、前記ステアリング操作部材の操作量に基づく前記助勢駆動源の制御を行うことで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、任意に定まる規定転舵量である第２規定転舵量となる車輪の転舵を実現させる失陥時制御部とを有する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステム。
【請求項２】
前記可変動作伝達装置が、前記第１要素および前記第２要素と係合する第３要素を有することでそれら第１要素、第２要素および第３要素を含んで構成される差動機構を有するとともに、前記第３要素を駆動する動作量変更駆動源を有し、前記第１要素と第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされたものであり、
転舵量可変制御部が、前記動作量変更駆動源を前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御することで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が前記第１規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされ、
前記失陥時制御部が、前記可変動作伝達装置の失陥として前記動作量変更駆動源が失陥した場合に、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が前記第２規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされた請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項３】
前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更が禁止された場合において前記可変動作伝達装置によって実現される固定的な前記第１要素と第２要素との相対動作量である基本相対動作量に従うところの前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量を、基本転舵量と定義した場合において、
前記可変動作伝達装置の失陥時において、前記第２規定転舵量が、前記第１規定転舵量から前記基本転舵量に近づくように漸変するものとされ、
前記失陥時制御部が、
前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、前記第１転舵量となる状態から、前記基本転舵量となる状態に移行するような車輪の転舵を実現させるものとされた請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項４】
前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更が禁止された場合において前記可変動作伝達装置によって実現される固定的な前記第１要素と第２要素との相対動作量である基本相対動作量に従うところの前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量を、基本転舵量と定義した場合において、
前記可変動作伝達装置の失陥時において、前記第２規定転舵量が、失陥時点における前記第１要素と第２要素との相対動作量に従う失陥時特定転舵量から基本転舵量に近づくように漸変するものとされ、
前記失陥時制御部が、
前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、前記失陥時特定転舵量となる状態から、前記基本転舵量となる状態に移行するような車輪の転舵を実現させるものとされた請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項５】
前記第２規定転舵量が、前記可変動作伝達装置の失陥時点からのステアリング操作回数とステアリング操作部材の操作量の累積量である累積操作量との少なくとも一方の増加と時間の経過との少なくとも一方に応じて漸変するものとされた請求項３または請求項４に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項６】
前記可変動作伝達装置が、
自身の作動によって前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更を禁止する可変禁止装置を有し、その可変禁止装置の作動によって実現される固定的な前記第１要素と第２要素との相対動作量である基本相対動作量に従って、前記第１要素から前記第２要素へ動作を伝達可能とされたものであり、
前記制御装置が、
前記失陥時制御部による制御において前記第２規定転舵量が前記基本転舵量となった後に、前記可変禁止装置によって前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更を禁止するとともに、前記失陥時制御部による制御を禁止することで、前記基本相対動作量に従う車輪の転舵を実現する失陥時第２制御部を有する請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項７】
前記失陥時第２制御部が、前記助勢駆動源を前記ステアリング操作部材の操作力に基づいて制御することで、その操作力に応じた転舵力の助勢を実現させるものとされた請求項６に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項８】
当該車両用ステアリングシステムが、
一端部が前記ステアリング操作部材と他端部が前記可変動作伝達装置の前記第１要素と連結されて前記ステアリング操作部材の操作力に応じて弾性的に変形する変形部材と、その変形部材の前記一端部および前記他端部の各々の変位量を検出するための一端部変位量センサおよび他端部変位量センサとを有し、それら一端部変位量センサおよび他端部変位量センサの検出値に基づく前記一端部と前記他端部との相対変位量を基準とした前記ステアリング操作部材の操作力を検出するための操作力検出器を備え、
前記一端部変位量センサが、前記ステアリング操作部材の操作量を検出するための操作量センサとして機能するとともに、前記転舵量可変制御部および前記失陥時制御部が、その一端部変位量センサの検出値に基づく制御を行うようにされた請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に配備されるステアリングシステムに関し、詳しくは、ステアリング操作部材の操作量に対する転舵装置の転舵量の比を変更可能な機能を有するステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、操作部材への操作力に応じて車輪の転舵力をアシストするパワーステアリング機能に加え、下記特許文献に記載されているような、いわゆるＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）機能、すなわち、ステアリングホイール等のステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）の操作量に対する転舵装置の転舵量の比が、車両走行速度等のパラメータに基づいて変更可能な伝達比可変機能を有するステアリングシステムが検討されている。このようなＶＧＲＳ機能を有するステアリングシステムは、一般に、その伝達比可変機能が失陥した場合には、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状態となることを防ぐため、伝達比を固定的な値として、その固定的な比に従って操作部材の操作が転舵装置に伝達されるような構造とされている。そのような構造のため、失陥の前後において伝達比が急変する場合があり、運転者が違和感を受けることがある。下記特許文献に記載されているシステムでは、その違和感を低減するために、失陥前の伝達比と失陥後の伝達比との差分に応じて、転舵力をアシストする力をパワーステアリング機能のための駆動源によって変化させ、運転者の操作違和感を低減している。
【特許文献１】特開２０００−６２６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献に記載されたシステムは、失陥前後において操作部材の操作量に対する転舵量の比が急変した後に、操作違和感を低減するための対処方法の１つである。しかし、その対処方法では、操作部材の操作量に対する転舵量の比の変化は防ぐことができていないため、違和感が残ってしまうという問題を抱えている。この問題は、操作部材の操作量に対する転舵量の比を変更可能な機能を有するステアリングシステムが抱える１つの問題であるが、この機能を有するシステムは、そのような問題への対処を始めとして、実用性を向上させる余地が十分に残されたものとなっている。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いステアリングシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明の車両用ステアリングシステムは、助勢駆動源を有する転舵装置と、ステアリング操作部材と連結された第１要素から転舵装置に連結された第２要素へ動作を伝達するとともに、それらの相対動作量を変更可能とされた可変動作伝達装置とを備えたステアリングシステムであって、可変動作伝達装置の失陥時に、操作部材の操作力に基づく助勢駆動源の制御に代え、操作部材の操作量に基づく助勢駆動源の制御を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用ステアリングシステムによれば、可変動作伝達装置の失陥後も、転舵装置の有する助勢駆動源を制御して、操作部材の操作量を基準とした転舵量を任意に設定した転舵量となるように車輪を転舵させることが可能となるため、例えば、運転者の操作感を適切なものとすることが可能である。そのような利点を有することで、本発明の車両用ステアリングシステムは、実用性の高いシステムとなる。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、（１）項，（２）項の各々が請求項１，請求項２の各々に相当し、（１２）項、（１３）項の各々が請求項３，請求項４の各々に、（１４）項と（１５）項を合わせたものが請求項５に、（１６）項と（１８）項を合わせたものが請求項６に、（２０）項が請求項７に、（６）項ないし（８）項を合わせたものが請求項８に、それぞれ相当する。
【０００８】
（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
前記ステアリング操作部材と連結されてそのステアリング操作部材の操作量に応じた動作量となる動作が可能に設けられた第１要素と、その第１要素と相対動作可能に設けられた第２要素とを有し、前記第１要素から前記第２要素へ動作を伝達するとともに、制御されることによってそれら第１要素と第２要素との相対動作量を変更可能とされた可変動作伝達装置と、
前記第２要素と連結され、その第２要素の動作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現するとともに、助勢駆動源を有してその車輪の転舵に要する転舵力を助勢可能とされた転舵装置と、
(A)前記可変動作伝達装置を前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御することで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、ある依拠パラメータに基づいて変更可能に定まる規定転舵量である第１規定転舵量となる車輪の転舵を実現させる転舵量可変制御部と、(B)前記助勢駆動源を前記ステアリング操作部材の操作力に基づいて制御することで、その操作力に応じた転舵力の助勢を実現させる転舵助勢制御部と、(C)前記可変動作伝達装置が失陥した場合に、前記ステアリング操作部材の操作力に基づく助勢駆動源の制御に代え、前記ステアリング操作部材の操作量に基づく前記助勢駆動源の制御を行うことで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、任意に定まる規定転舵量である第２規定転舵量となる車輪の転舵を実現させる失陥時制御部とを有する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステム。
【０００９】
本項に記載の態様は、平たく言えば、いわゆるＶＧＲＳ機能とパワーステアリング機能とを有するステアリングシステムにおいて、ＶＧＲＳ機能が失陥した場合に、パワーステアリング機能のための駆動源の制御を行うことで、操作部材の操作力によらずに、操作部材の操作量を基準とした転舵量となるように車輪を転舵させる機能を備えた態様である。つまり、ＶＧＲＳ機能の失陥時には、いわゆるステアバイワイヤ型のシステムと同様の制御によって車輪を転舵させる態様である。本項の態様によれば、上記可変動作伝達装置の失陥後も、助勢駆動源を制御して、操作部材の操作量を基準とした転舵量が任意に設定した転舵量となるように車輪を転舵させることが可能となる。したがって、例えば、失陥時に、失陥していない状態での第１規定転舵量を実現させるように制御することも可能であり、そのような制御とすれば、操作部材の操作量に対する転舵量の急変を防止して、運転者が操舵操作に対する違和感を受けないようにすることが可能である。そのような利点により、本項に記載の態様の車両用ステアリングシステムによれば、実用性の高いステアリングシステムが実現することとなる。
【００１０】
本項における「転舵装置」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、車輪を繋ぐ転舵ロッドと、その転舵ロッドを軸線方向に移動させる機構とを含んで構成されるような、既に公知の種々の構成のものを採用することが可能である。そのような転舵ロッドを移動させる機構としては、例えば、ラックピニオン機構，ボールねじ機構等を採用することが可能である。また、転舵装置は、パワーステアリング機能を実現する主体となるものであり、上記転舵ロッドを含んで構成される装置である場合には、上記助勢駆動源の駆動力によって、転舵ロッドの左右への移動を助勢するような構成とすることが可能である。なお、「助勢駆動源」は、例えば電動モータを採用することが可能であり、その場合、転舵装置は、電動式パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）を構成するものとなる。
【００１１】
本項における「可変動作伝達装置」は、ＶＧＲＳ機能を実現する主体となるものである。可変動作伝達装置は、操作部材に連結される第１要素の動作量と、転舵装置に連結される第２要素の動作量との相対動作量を変更可能なものであればよく、その具体的な構成が特に限定されるものではない。例えば、後に説明するような、差動機構と駆動源とを含んで構成されるものを採用することが可能である。なお。第１要素と第２要素との動作は、例えば、回転動作とすることができ、その場合は、それらが相対回転可能とされる。
【００１２】
本項にいう「ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量」とは、中立位置（車両が直進状態である場合の位置）を基準とした操作部材の操作量に対応する転舵量として規定されるものであってもよく、また、例えば、ある時間の経過における操作量に対応して規定されるものであってもよい。本項における「操作量」として、例えば、ステアリングホイールの回転角、あるいはそれと対応する何らかの指標を採用することが可能であり、極端な例として、第１要素の動作量とすることも可能である。また、「転舵量」として、例えば、車輪の転舵角，転舵ロッドの変位量，転舵装置の入力軸の回転角、あるいはそれらのいずれかと対応する何らかの指標を採用することが可能であり、極端な例として、第２要素の動作量を採用することも可能である。
【００１３】
「制御装置」は、例えば、コンピュータを主体とし、必要に応じて駆動源等についての駆動回路等を含んで構成される電子制御ユニット（以下、単に「ＥＣＵ」という場合がある）を採用することが可能である。なお、制御装置は、２以上のコンピュータあるいはＥＣＵによって構成されるものであってもよく、例えば、可変動作伝達装置と転舵装置とが、別々のＥＣＵによって制御されるようにすることも可能である。
【００１４】
本項の態様において制御装置が有する「転舵量可変制御部」は、簡単に言えば、上記ＶＧＲＳ機能に関する制御部であり、可変動作伝達装置の制御を司る機能部である。この転舵量可変制御部が採用する「第１規定転舵量」は、操作量に直接的に対応する転舵量として規定されるものであってもよく、また、例えば、第１要素と第２要素との動作比として規定されることで、結果的に、言い換えれば間接的に、操作量に対応して規定されるものであってもよい。つまり、本項にいう「ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量がある依拠パラメータに基づいて変更可能に定まる第１規定転舵量となる車輪の転舵」とは、例えば、操作量に対する転舵量の比が依拠パラメータに基づく可変比となるような車輪の転舵であってもよいのである。また、第１規定転舵量は、転舵量可変制御部によって決定されるものであってもよく、制御装置が後で説明する規定転舵量決定部を有する場合、それによって決定されるものであってもよい。なお、「依拠パラメータ」は、例えば、車両走行状態，車両操作状態等を指標する値とすることが可能であり、また、規定転舵量の変更に関するモードを示す値等、運転者の意思を指標する値とすることも可能である。
【００１５】
「転舵助勢制御部」は、簡単にいえば、上記パワーステアリング機能に関する制御部であり、転舵装置における上記助勢力に対する制御を司る機能部である。この制御部における制御は、既に公知の制御を広く採用することができる。例えば、上記ステアリング操作部材の操作力、詳しく言えば、運転者によって操作部材に加えられる操作力基づく制御に加え、車両走行速度等のパラメータに基づいて助勢力を変更するような制御等を採用することも可能である。
【００１６】
「失陥時制御部」は、簡単に言えば、上述した可変動作伝達装置の失陥時に、転舵量可変制御部に代わって車輪の転舵を実現させる機能部である。本項にいう「可変動作伝達装置の失陥」とは、主に、第１要素と第２要素とが概して自由な動作が許容される状態を想定している。つまり、失陥時制御部は、失陥時おいて操作部材の操作が転舵装置に伝達されない事態が発生した場合に、上記助勢駆動源による転舵を実現させるように機能する。なお、第１要素と第２要素とが概して自由な動作が許容されないような失陥、例えば、可変動作伝達装置による操作部材の操作の伝達は可能であるが第１要素に対する第２要素の動作量が適切な状態とならないような失陥等の場合には、クラッチ等、操作部材の操作の転舵装置への伝達を解除する機構等を設け、その機構の作用の下で、助勢駆動源による転舵を実現させるように構成することが可能である。失陥時制御部が採用する「第２規定転舵量」は、後に詳しく説明するように、第１規定転舵量と同じ転舵量として規定されるものであってもよく、第１規定転舵量とは異なる転舵量として規定されるものであってもよい。また、第２規定転舵量は、失陥時制御部によって決定されるものであってもよく、上記第１規定転舵量と同様に、規定転舵量決定部によって決定されるものであってもよい。なお、失陥時制御部によって実行される操舵では、ステアリング操作に対する反力が十分に得られない状態となり得、そのような状態では、その十分な反力が得られていないことをもって、運転者が失陥の事実を認知することが可能となる。
【００１７】
（２）前記可変動作伝達装置が、前記第１要素および前記第２要素と係合する第３要素を有することでそれら第１要素、第２要素および第３要素を含んで構成される差動機構を有するとともに、前記第３要素を駆動する動作量変更駆動源を有し、前記第１要素と第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされたものであり、
転舵量可変制御部が、前記動作量変更駆動源を前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御することで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が前記第１規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされ、
前記失陥時制御部が、前記可変動作伝達装置の失陥として前記動作量変更駆動源が失陥した場合に、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が前記第２規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされた(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００１８】
本項に記載の態様は、可変動作伝達装置の構成に関する限定を加えるとともに、その装置の失陥を、その装置が有する上記動作量変更駆動源の失陥に限定した態様である。本項の態様は、可変動作伝達装置の構造がコンパクトであるという利点を有する。本項における「差動機構」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、第１要素，第２要素が相対回転するものとされ、第３要素がそれらと係合して回転動作する機構とすることが可能である。具体的には、傘状歯車が噛合してなる機構，プラネタリギヤ機構，ハーモニックギヤ機構（２リングギヤ型であってもよく，カップ型であってもよい），サイクロイド減速機構といった種々のものを採用することが可能である。また、「動作量変更駆動源」も、種々の駆動源装置を採用することが可能であり、例えば、電動モータを採用することが可能である。なお、本項にいう「動作量変更駆動源の失陥」とは、その失陥によって、主に、第３要素の概して自由な動作が許容される状態を想定したものである。
【００１９】
（３）前記依拠パラメータが車両走行速度であり、前記第１規定転舵量が車両走行速度に基づいて定まるものとされた(1)項または(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２０】
本項に記載の態様は、依拠パラメータを、車両の走行状態を指標する指標値の一例である車両走行速度に限定した態様である。本項の態様によれば、ある操作量に対して、車両速度によって転舵量を変更できるため、適切な操舵が可能となる。
【００２１】
（４）前記第１規定転舵量が、車両走行速度が低い場合に、高い場合に比較して大きな値に定まるものとされた(3)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２２】
車両走行速度が低い場合、特に、据え切り，Ｕターン時等には、車両走行速度が高い場合に比較して、操作部材の操作量は大きくなる。本項の態様によれば、車両走行速度が低い場合に、転舵量が大きな値とされるため、同じ転舵量であっても操作部材の操作量を低減することが可能となる。一般的に、車両走行速度が低い場合には、据え切り，Ｕターン時等、車輪の大きな転舵が行われる場合があり、また、車輪が大きく転舵されてもあまり問題がないため、少ない操作によって比較的大きく車輪を転舵させることが運転者の負担軽減となる。逆に、車両走行速度が高い場合には、車輪の大きな転舵は車両の安定性を損なう一要因となるため、操作量が多い場合であっても車輪を比較的小さく転舵させることが望ましい。本項の態様によれば、そのようなステアリング操作を実現させることが可能となる。
【００２３】
（５）前記規定転舵量が、車両走行速度に応じた連続的な値として定まるものとされた(3)項または(4)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２４】
規定転舵量は、離散的ないくつかの値のなかから定まるように、平たく言えば、段階的に定まるものであってもよい。それに対し、本項に記載の態様では、規定転舵量は連続的に、平たく言えば、無段階に定まるものであるため、円滑な操舵が可能となる。
【００２５】
（６）当該車両用ステアリングシステムが、前記ステアリング操作部材の操作量を検出するための操作量センサを備え、前記転舵量可変制御部および前記失陥時制御部が、その操作量センサの検出値に基づく制御を行うものとされた(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００２６】
本項における「操作量センサ」は、その具体的な構造が特に限定されるものではなく、エンコーダ，電磁ピックアップ，レゾルバ等、種々ものを採用することが可能である。
【００２７】
（７）当該車両用ステアリングシステムが、
一端部が前記ステアリング操作部材と他端部が前記可変動作伝達装置の前記第１要素と連結されて前記ステアリング操作部材の操作力に応じて弾性的に変形する変形部材と、その変形部材の前記一端部および前記他端部の各々の変位量を検出するための一端部変位量センサおよび他端部変位量センサとを有し、それら一端部変位量センサおよび他端部変位量センサの検出値に基づく前記一端部と前記他端部との相対変位量を基準とした前記ステアリング操作部材の操作力を検出するための操作力検出器を備えた(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００２８】
本項に記載の態様は、２つの変位量センサを含んで構成された操作力検出器を備えた態様であり、２つの変位量センサの差分に基づいて、操作部材の操作力を間接的に検出するものである。本項における「変形部材」は、例えば、トーションバーを採用することが可能である。その場合、２つの変位量センサの検出値に基づく一端部と他端部との相対変位量が、トーションバーの捻り量であり、操作力検出器は、その捻り量に基づいて操作部材の操作力を検出するものとすることが可能である。なお、操作力検出器を、上記可変動作伝達装置に内蔵すれば、コンパクトなステアリングシステムを構築することができる。
【００２９】
（８）当該車両用ステアリングシステムが、前記ステアリング操作部材の操作量を検出するための操作量センサを備え、前記転舵量可変制御部および前記失陥時制御部が、その操作量センサの検出値に基づく制御を行うものとされ、
前記一端部変位量センサが、前記ステアリング操作部材の操作量を検出するための前記操作量センサとして機能する(7)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００３０】
本項に記載の態様によれば、操作力検出器の一部が操作量センサとして機能するため、システムの構造が簡便なものとなる。なお、本項の態様は、上記一端部変位量センサとは別に操作量センサを備える態様を排除するものではない。別途操作量センサを備えた態様によれば、通常時にその操作量センサを使用し、その操作量センサが失陥した場合に一端部変位量センサによって操作量を検出するようにすることが可能であり、フェールセーフの観点において優れたステアリングシステムが実現する。
【００３１】
（９）前記制御装置が、前記依拠パラメータに基づいて規定転舵量を決定する規定転舵量決定部を有し、前記転舵量可変制御部と前記失陥時制御部とのうち少なくとも失陥時制御部が、前記規定転舵量決定部によって決定された規定転舵量を目標転舵量として、その目標転舵量に転舵量を一致させる制御を行うものとされた(1)項ないし(8)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３２】
本項に記載の態様は、転舵制御の具体的なプロセスを限定した態様である。本項の態様は、例えば、規定転舵量が中立位置を基準とした操作部材の操作量に対して直接的に規定され、その規定転舵量を目標転舵量としてその目標転舵量と実際の転舵量との偏差に基づいてＰ制御，ＰＤ制御，ＰＩ制御，ＰＤＩ制御等のフィードバック制御を行うような態様であってもよい。また、例えば、規定転舵量が操作量と転舵量との比として規定されることで、微少な時間の経過における操作量に対して間接的に規定され、その規定転舵量を目標転舵量としてその目標転舵量となるように車輪を転舵させるフィードフォワード制御を行うような態様であってもよい。ちなみに、このフィードフォワード制御を行う態様の場合、操作部材の中立位置と転舵装置の中立位置とにずれが生じるため、そのずれを補正するような制御が必要である。本項における「規定転舵量決定部」は、転舵量可変制御部，失陥時制御部が有するものであってもよく、別途それらと独立して設けられるものであってもよい。本項に記載の態様には、前記転舵量可変制御部と前記失陥時制御部との両方が規定転舵量決定部によって決定された規定転舵量に基づく制御を行う態様が含まれる。その態様の場合、規定転舵量決定部が、転舵量可変制御部による制御に利用される場合には「第１規定転舵量」が、失陥時制御部による制御に利用される場合には「第２規定転舵量」が決定されるのである。また、その態様の場合、制御装置は、規定転舵量決定部を２つ有するものであってもよい。なお、転舵量可変制御部は、決定された規定転舵量を直接的な目標とするのではなく、操作部材の操作量に対する転舵量の比を決定して、その比が実現されるような動作量変更駆動源の制御を実行することで、結果的に規定転舵量が実現されるような制御を行うものであってもよい。
【００３３】
（１０）前記転舵装置が、車輪の転舵量を検出するための転舵量センサを有し、前記転舵量可変制御部と前記失陥時制御部とのうち少なくとも失陥時制御部が、前記転舵量センサの検出値に基づく制御を行うものとされた(1)項ないし(9)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３４】
本項に記載の態様は、例えば、検出値に基づく転舵量を規定転舵量と一致させるような制御を実行するように構成することが可能である。なお、「転舵量センサ」は、その具体的な構造が特に限定されるものではない。転舵ロッドの移動位置を直接的にあるいは間接的に検出するものであることが望ましい。例えば、直接的に検出するものとしては、インダクトシン，マグネスケール等を採用可能であり、間接的なものとしては、例えば、転舵装置がラックピニオン機構を有する場合、ピニオンの回転量を検出するためのエンコーダ，レゾルバ等を採用可能である。
【００３５】
（１１）前記第２規定転舵量が前記第１規定転舵量と等しくされ、
前記失陥時制御部が、
前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、前記第１規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされた(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３６】
本項に記載の態様によれば、失陥後に、失陥前の第１規定転舵量となるように車輪を転舵させるため、操作部材の操作量を基準とした転舵量は、失陥前後において変化はなく、運転者が操作部材の操作量に対する違和感を受けないようにすることが可能である。
【００３７】
（１２）前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更が禁止された場合において前記可変動作伝達装置によって実現される固定的な前記第１要素と第２要素との相対動作量である基本相対動作量に従うところの前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量を、基本転舵量と定義した場合において、
前記可変動作伝達装置の失陥時において、前記第２規定転舵量が、前記第１規定転舵量から前記基本転舵量に近づくように漸変するものとされ、
前記失陥時制御部が、
前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、前記第１転舵量となる状態から、前記基本転舵量となる状態に移行するような車輪の転舵を実現させるものとされた(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３８】
（１３）前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更が禁止された場合において前記可変動作伝達装置によって実現される固定的な前記第１要素と第２要素との相対動作量である基本相対動作量に従うところの前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量を、基本転舵量と定義した場合において、
前記可変動作伝達装置の失陥時において、前記第２規定転舵量が、失陥時点における前記第１要素と第２要素との相対動作量に従う失陥時特定転舵量から基本転舵量に近づくように漸変するものとされ、
前記失陥時制御部が、
前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が、前記失陥時特定転舵量となる状態から、前記基本転舵量となる状態に移行するような車輪の転舵を実現させるものとされた(1)項ないし(10)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３９】
上記可変動作伝達装置は、その差動機構を構成する第１要素と第２要素との相対動作量の変更が禁止された場合には、第１要素と第２要素との固定的な相対動作量である基本相対動作量に従って動作が伝達されるような構造、具体的には、例えば、操作部材の操作量に対する転舵量が、可変動作伝達装置が持つ固有のステアリングギヤ比であるベースギヤ比に従う転舵量となるような構造とされることが望ましい。上記２つの項に記載の態様は、そのような構造の可変動作伝達装置を備えるシステムに好適な態様である。そして上記２つの項の態様は、平たく言えば、いずれも、第２規定転舵量を、失陥時における転舵量から徐々に基本転舵量に近づける態様である。これら２つの態様によれば、失陥前後の操作部材の操作量を基準とする転舵量が急変することはなく、操舵操作に対して運転者が大きな違和感を受けないようにすることが可能である。ちなみに、失陥時制御部が、第２規定転舵量を漸変させてもよく、制御装置が前述した規定転舵量決定部を有する場合には、それが第２規定転舵量を漸変させてもよい。
【００４０】
上記２つの項に記載の態様の相違を説明すれば、まず、前者の態様は、可変動作伝達装置の失陥直後の第２規定転舵量を、上記第１規定転舵量と等しいものとし、その後、第２規定転舵量を、基本転舵量との差分が徐々に小さくなるように漸変させる態様である。一方、後者の態様において、「失陥時特定転舵量」とは、失陥時点における第１要素と第２要素との相対動作量に従った転舵量であり、前者の態様とは異なり、依拠パラメータによっても相対動作量が変わらない転舵量である。つまり、後者の態様にいう「失陥時特定転舵量から基本転舵量に近づける」とは、失陥時点における第１要素と第２要素との相対動作量を基本相対動作量に漸近するように変更して、第２転舵量を、失陥時特定転舵量となる状態から、徐々に前記基本転舵量となる状態に変更する態様である。なお、両者とも、連続的に基本転舵量に近づける態様であってもよく、段階的に基本転舵量に近づける態様であってもよい。
【００４１】
（１４）前記第２規定転舵量が、前記可変動作伝達装置の失陥時点からの時間の経過に応じて漸変するものとされた(12)項または(13)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００４２】
（１５）前記第２規定転舵量が、前記可変動作伝達装置の失陥時点からのステアリング操作回数とステアリング操作部材の操作量の累積量である累積操作量との少なくとも一方の増加に応じて漸変するものとされた(12)項ないし(14)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００４３】
上記２つの項に記載の態様は、第２規定転舵量が漸変する態様において、第２規定転舵量を何に依拠して漸変させるかを限定した態様である。ちなみに、上記２つの項のうちの後者における「ステアリング操作回数」は、例えば、操作部材が中立位置から離れ中立位置に戻る操作を１回とした回数とすることが可能である。ちなみに、この操作回数をカウントする際、直進走行を保つために操作部材を微調整するような、中立位置付近での小さな操作量での操作がカウントされないように、ある設定された操作量以上の操作である場合にカウントされるようにすることが望ましい。なお、ステアリング操作回数と累積操作量との少なくとも一方の増加と時間の経過との両方に応じて第２規定転舵量が漸変するような態様、すなわち、上記２つの項が複合したような態様とすることも可能である。
【００４４】
（１６）前記可変動作伝達装置が、
自身の作動によって前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更を禁止する相対動作量変更禁止装置を有し、その相対動作量変更禁止装置の作動によって実現される固定的な前記第１要素と第２要素との相対動作量である基本相対動作量に従って、前記第１要素から前記第２要素へ動作を伝達可能とされたものである(12)項ないし(15)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００４５】
本項に記載の態様によれば、可変動作伝達装置が失陥して、第１要素と第２要素とが概して自由な動作が許容される場合でも、操作部材の操作を転舵装置に伝達することが可能である。本項に記載の態様は、相対動作量変更禁止装置を作動させることによって、第１要素と第２要素との相対動作量を基本相対動作量とすることが可能である。
【００４６】
（１７）前記可変動作伝達装置が、前記第１要素および前記第２要素と係合する第３要素を有することでそれら第１要素、第２要素および第３要素を含んで構成される差動機構を有するとともに、前記第３要素を駆動する動作量変更駆動源を有し、前記第１要素と第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされたものであり、
転舵量可変制御部が、前記動作量変更駆動源を前記ステアリング操作部材の操作量に基づいて制御することで、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が前記第１規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされ、
前記失陥時制御部が、前記可変動作伝達装置の失陥として前記動作量変更駆動源が失陥した場合に、前記ステアリング操作部材の操作量を基準とした転舵量が前記第２規定転舵量となる車輪の転舵を実現させるものとされ、
前記相対動作量変更禁止装置が、前記差動機構が有する前記第３要素の動作を禁止することで、前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更を禁止するものである(16)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００４７】
本項に記載の態様は、可変動作伝達装置を差動機構と動作量変更駆動源を有するものに限定した態様において、相対動作量変更禁止装置を備えさせた態様である。本項に記載の態様によれば、第３要素の動作を禁止するという比較的簡便な構造によって、相対動作量変更禁止装置を構成することが可能となる。その構造は、例えば、車体の一部と第３要素との一方に係止部（ストッパ）を設け、他方にその係止部によって係止される被係止部を設け、それらが互いに係合する状態と係合しない状態とが選択的に実現されるような構造とすることが可能である。
【００４８】
（１８）前記制御装置が、
前記失陥時制御部による制御において前記第２規定転舵量が前記基本転舵量となった後に、前記相対動作量変更禁止装置によって前記第１要素と第２要素との相対動作量の変更を禁止するとともに、前記失陥時制御部による制御を禁止することで、前記基本相対動作量に従う車輪の転舵を実現する失陥時第２制御部を有する(16)項または(17)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００４９】
本項に記載の態様は、第２規定転舵量が基本転舵量になった後には、失陥時制御部による制御、詳しくは、助勢駆動源の制御によって車輪を転舵させる状態から、操作部材の操作が可変動作伝達装置によって転舵装置に伝達されて車輪を転舵させる状態に切り換える態様である。言い換えれば、ステアバイワイヤ型のシステムとして機能する状態から、ＶＧＲＳアクチュエータを有しない従来のステアリングシステムとして機能する状態に切り換える態様である。本項の態様によれば、例えば、失陥時において、助勢駆動源への負担を軽減することが可能である。
【００５０】
（１９）前記制御装置が、
前記ステアリング操作部材の中立位置と前記転舵装置の中立位置との一致が確認された後に、前記失陥時第２制御部による制御が行われるようにされた(18)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００５１】
本項に記載の態様によれば、操作部材の中立位置と転舵装置の中立位置との一致が確認された後に、可変動作伝達装置によって前記基本相対動作量に従って動作が伝達される状態に切り換えられるため、操作量と転舵量との整合が確実に行われることになる。本項にいう「転舵装置の中立位置」は、例えば、車両が直進する場合の転舵装置の動作位置とすることが可能であり、また、「操作部材の中立位置」は、例えば、転舵装置の中立位置において予定された操作部材の操作位置とすることが可能である。それら中立位置の一致の確認は、例えば、操作部材の操作量に対する基準位置と転舵量に対する基準位置とが一致しているか否かで判断することが可能である。なお、本項に記載の態様は、操作量センサと転舵量センサとの両者を有する場合に好適な態様となるのである。
【００５２】
（２０）前記失陥時第２制御部が、前記助勢駆動源を前記ステアリング操作部材の操作力に基づいて制御することで、その操作力に応じた転舵力の助勢を実現させるものとされた(18)項または(19)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００５３】
本項に記載の態様は、助勢駆動源によって車輪を転舵させる制御が禁止されて助勢駆動源を使用しなくなった後に、その助勢駆動源を通常状態におけるパワーステアリング機能の駆動源として機能させる態様である。本項に記載の態様によれば、可変動作伝達装置の失陥後に、上記失陥時第２制御部による操舵制御が行われる場合においても、操作部材の操作に対する運転者の負担を軽減させることが可能となる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【００５５】
＜ステアリングシステムの構成＞
図１に、本発明の一実施例であるステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。当該ステアリングシステムは、パワーステアリングシステムであり、大きくは、操作装置１０と、転舵装置１２と、ＶＧＲＳアクチュエータとしての操舵力伝達装置１４と、制御装置としての電子制御ユニット１６（以下、「ＥＣＵ１６」略す場合がある）とに区分することができ、それらを構成要素として含んで構成されている。
【００５６】
操作装置１０は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール２０と、ステアリングコラム２２（以下、単に「コラム」２２と略する場合がある）とを含んで構成されている。コラム２２は、一端部にステアリングホイール２０が接続されたステアリングシャフト２４と、ステアリングシャフト２４を回転可能に保持するシャフトハウジングとしてのステアリングチューブ２６（以下、単に「チューブ２６」と略す場合がある）とを含んで構成されている。チューブ２６がインストゥルメンツパネルのリインフォースメントに固定されることで、コラム２２が車体に固定して設けられている。また、シャフト２４には、ステアリングホイール２０の接続部において、操作部材の操作量としてのステアリングホイール２０の中立位置を基準とした操作角δを検出する操作角センサ２８が設けられている。
【００５７】
転舵装置１２について、図２をも参照しつつ説明する。図２は、転舵装置１２を下方から見た断面図である。転舵装置１２は、車体（詳しくは、シャーシ）に固定されたハウジング３０と、ハウジング３０に軸方向（車両の左右方向）に移動可能に設けられた転舵ロッド３２を主体として構成されている。転舵装置１２は、操作装置１０側からの操舵力が入力される入力軸としてのピニオン軸３４を有している。転舵ロッド３２には、ピニオン軸３４に形成されたピニオン３６と噛合するラック３８が形成され、ピニオン軸３４と転舵ロッド３２とは、ラックアンドピニオン機構によって連結されている。そのような構造により、ピニオン軸３４の回転によって転舵ロッド３２が軸方向に移動するようにされている。また、転舵ロッド３２の両端部の各々は、ボールジョイント４０を介して左右のタイロッド４２の各々の一端部に連結され、タイロッド４２の各々の他端部は、ボールジョイント４４を介して、左右の転舵車輪４６の各々を保持するステアリングナックル４８の各々が有するナックルアーム部５０に連結されている。
【００５８】
転舵装置１２は、駆動源としての助勢モータ６０（電動モータである）の駆動力によって、車輪４６の転舵に要する転舵力を助勢する助勢機構６２を備えており、いわゆる電動式パワーステアリングシステムとされている。助勢機構６２は、ボールねじ機構６４も有しており、そのボールねじ機構は、転舵ロッド３２に形成されたボールねじ（雄ねじ）６６と、ベアリングボールを有してそのボールねじ６６に螺合するボールナット６８とを含んで構成されている。ボールナット６８は、ハウジング３０内に軸受７０を介して回転可能に保持された中空のモータ軸である回転軸７２にそれと同軸的に固定されており、転舵ロッド３２は、この回転軸７２内を挿通した状態でボールナット６８と螺合させられている。その回転軸７２の外周部には、周方向に複数の永久磁石７４が固定されて配設されており、それらは、助勢モータ６０のロータを構成している。永久磁石７４に対向するように、複数の極体７６（コアにコイルが巻回されたもの）が、ハウジング３０の内面に固定されて配設され、それらの極体７６の各々がステータ極とされることで、それらはステータを構成している。このような構造とされることで、助勢モータ６０は、いわゆるＤＣブラシレスモータとされているのである。上記のような構造により、助勢モータ６０によってボールナット６８に回転力が付与され、転舵ロッド３２に移動力が付与される。つまり、助勢モータ６０の駆動力によって、転舵ロッド３２の移動が助勢される構造とされているのである。なお、転舵装置１２には、転舵ロッド３２の中立位置を基準とした移動量を検出する転舵量センサ７８が設けられている。ちなみに、転舵装置１２の転舵量は、助勢モータ６０の回転角から検出することも可能である。
【００５９】
操舵力伝達装置１４は、ステアリングホイール２０の回転に応じて回転するステアリングシャフト２４の回転を、転舵装置１２に伝達する機能を果たす装置である。図１に示すように、操舵力伝達装置１４は、自身のハウジング８０が、転舵装置１２のハウジング３０に締結されることで、転舵装置１２に固定して設けられる。操舵力伝達装置１４は入力軸８２を備えており、入力軸８２のハウジング８０から延び出す一端部が、ユニバーサルジョイント８４を介してインタミディエイトシャフト８６の一端部に連結される。インタミディエイトシャフト８６の他端部は、ユニバーサルジョイント８８を介して、ステアリングシャフト２４のステアリングホイール２０とは反対側の端部に連結されている。
【００６０】
図３に、操舵力伝達装置１４の断面図を示す。操舵力伝達装置１４は、ハウジング８０と、ハウジング８０に対して回転可能に設けられた入力軸８２と、ハウジング８０に対して回転可能に設けられた出力軸９０と、入力軸８２の回転を回転比が変更可能な状態で出力軸９０に伝達する可変伝達機構９２とを含んで構成されている。ハウジング８０は、３つのサブハウジング（上部ハウジング９４，下部ハウジング９６，ロック機構部ハウジング９８）が組立てられて構成されている。下部ハウジング９６にはフランジ部１００が設けられ、フランジ部１００には、一円周上の４等配の位置に締結穴１０２が穿設されている。フランジ部１００は、そのフランジ面が転舵装置１２のハウジング３０に設けられた台座部１０４の台座面に接する状態で、台座部１０４に取付られる。台座部１０４には、締結穴１０２に相応する位置に４つの雌ねじ穴１０６が設けられており、締結穴１０２と雌ねじ穴１０６との位置を合わせた状態で、締結材としてのボルト１０８により、フランジ部１００と台座部１０４とが締結される。このようにして、操舵力伝達装置１４のハウジング８０が転舵装置１２のハウジング３０に固定されることで、操舵力伝達装置１４は転舵装置１２に固定され、ハウジング８０は、車体に対して相対回転不能に設けられた状態とされるのである。
【００６１】
入力軸８２は、上部軸１１０，下部軸１１２，トーションバー１１４の３つが一体化されたものとして構成されている。上部軸１１０は、ハウジング８０の上部から延出しており、その延出する部分の外周にはセレーションが形成されている。このセレーションが形成された部分において、ユニバーサルジョイント８４が接続され、操作装置１０からの回転が入力される。上部軸１１０は、段付の中空とされており、大径部とされた下部に下部軸１１２を挿通させている。上部軸１１０の大径部の内周面と下部軸１１２の外周面との間には、軸受１１６が介在させられており、上部軸１１０と下部軸１１２とは相対回転可能とされている。下部軸１１２は、下部がフランジ部１１８とされ、また、上端部から軸方向に延びる有底穴が形成されている。その有底穴の底部に、トーションバー１１４の一端部がセレーション嵌合されている。トーションバー１１４のもう一方の端部は、上部軸１１０の上端部にセレーション嵌合されている。このような構成により、入力軸８２は、トーションバー１１４の捻りを許容し、その分だけ自身も捻られるものとされているのである。
【００６２】
出力軸９０は、それの下部が軸部１２０とされ、それの上部に、軸部１２０と一体的に形成されて軸部１２０より大きな径を有する円環部１２２が設けられている。入力軸８２を構成する下部軸１１２のフランジ部１１８は、出力軸９０の円環部１２２と軸部１２０とを繋ぐ鍔部に沿って位置しており、そのフランジ部１１８が円環部１２２に内包される状態とされている。軸部１２０は、中空とされており、上部に、入力軸８２を構成する下部軸１１２の下端部を嵌入させている。下部軸１１２の下端部の外周面と軸部１２０の中空穴の内周面との間には、ブシュ１２４が介在させられており、下部軸１１２と軸部１２０とが相対回転可能とされている。入力軸８２を構成する上部軸１１０は、その外周において軸受１２６を介して上部ハウジング９４に回転可能に保持され、また、出力軸９０の軸部１２０が、その外周において軸受１２８を介して下部ハウジング９６に回転可能に保持されている。上述のような構造とされていることで、入力軸８２および出力軸９０は、同軸的に配置されるとともに互いに相対回転可能とされ、両者がそれぞれ、ハウジング８０に対して回転可能とされているのである。
【００６３】
転舵装置１２の入力軸であるピニオン軸３４は、ピニオン３６の下部においてブシュ１３０を介し、また、ピニオン３６の上方において軸受１３２を介して、ハウジング３０に回転可能に設けられている。ピニオン軸３４の上部には、セレーション外歯１３４が形成され、一方、上記出力軸９０の軸部１２０の下部には、セレーション内歯１３６が形成されており、操舵力伝達装置１４が転舵装置１２に取付られた状態においては、出力軸９０とピニオン軸３４とはセレーション嵌合するようにされている。このような構造とされることで、出力軸９０の回転がピニオン軸３４に伝達されるのである。
【００６４】
先に説明したように、転舵ロッド３２は、ハウジング３０に軸方向に移動可能に保持され、転舵ロッド３２に形成されたラック３８が、ピニオン軸３４のピニオン３６と噛合するようにされている。この転舵ロッド３２のラック３８の背中側には、転舵ロッド３２をバックアップするための機構が設けられている。詳しく言えば、ハウジング３０に設けられた穴に転舵ロッド３２を背後から支持する支持部材１４０が配設され、穴の端部にキャップ１４２が螺合されており、支持部材１４０とキャップ１４２の間には圧縮コイルスプリング１４４が設けられることで、ラック３８とピニオン３６との適切な噛合を担保すべく、転舵ロッド３２がバックアップされているのである。
【００６５】
可変伝達機構９２は、ハーモニックギヤ機構（ハーモニックドライブ機構（登録商標），ストレイン・ウェーブ・ギヤリング機構と呼ばれることもある）を採用している。このハーモニックギヤ機構の動力源として、操舵力伝達装置１４には、可変伝達モータ１５０が設けられている。可変伝達モータ１５０の出力軸であるモータ軸１５２は、中空とされており、入力軸８２、詳しくは下部軸１１２を自身に挿通させた状態で配設されている。モータ軸１５２の内周面と下部軸１１２の外周面との間には、軸受１５４，１５６が介在させられており、モータ軸１５２は、下部軸１１２に相対回転可能に保持されることで、ハウジング８０に対して回転可能とされている。モータ軸１５２の外周部には、周方向に複数の永久磁石１５８が固定されて配設されており、それらは、可変伝達モータ１５０のロータを構成している。永久磁石１５８に対向するように、複数の極体１６０（コアにコイルが巻回されたもの）が、ハウジング８０の内面に固定されて配設され、それらの極体１６０の各々がステータ極とされることで、それらはステータを構成している。このような構造とされることで、可変伝達モータ１５０は、いわゆるブラシレスモータとされているのである。なお、モータ軸１５２の回転位置（回転角度，回転位相と呼ぶこともできる）、つまり、ロータの回転角度位置は、モータ軸１５２の上端部に付設された付設リング１６２とハウジング８０の内面との間に設けられたレゾルバ１６４によって検出されるようになっており、図示を省略するモータ制御回路によって、ロータの回転角度位置に応じて極体１６０への通電を切替えるように制御される。また、可変伝達モータ１５０の回転速度の制御等も、このレゾルバ１６４の検出信号を利用して行われる。
【００６６】
可変伝達機構９２は、第１サーキュラスプライン（第１リングギヤ）としてのステータギヤ１８０と、第２サーキュラスプライン（第２リングギヤ）としてのドリブンギヤ１８２と、それらに噛合するフレクスプラインとしてのフレキシブルギヤ１８４と、フレキシブルギヤ１８４を支持して波動を発生させるウェーブジェネレータとしての波動発生器１８６とを含んで構成されている。
【００６７】
図４に、軸方向からみた可変伝達機構９２の模式図を示す。この図をも参照しつつ、可変伝達機構９２の構成および機能を説明すれば、以下のようである。ステータギヤ１８０は、内歯が形成されたリングギヤであり、入力軸８２に、詳しくは、下部軸１１２のフランジ部１１８の外周部に固定されて設けられ、入力軸８２と相対回転不能とされている。ドリブンギヤ１８２は、内歯が形成されたリングギヤであり、出力軸９０の円環部１２２の内周部の上方端部に固定されて設けられ、出力軸９０と相対回転不能とされている。さらに言えば、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とは、同軸的に設けられており、入力側のギヤであるステータギヤ１８０が出力側の方向である下方に位置し、出力側のギヤであるドリブンギヤ１８２が入力側の方向である上方に位置することで、あたかも互いの位置を入れ替えるようにして軸方向に並んで配置されている。ステータギヤ１８０の歯数とドリブンギヤ１８２の歯数とは、互いに異なり、ステータギヤ１８０が１０２歯とされているのに対し、ドリブンギヤ１８２が１００歯とされている。フレキシブルギヤ１８４は、外歯が形成されたリングギヤであり、比較的薄いものとされることで、可撓性を有するものとされている。フレキシブルギヤ１８４の歯数は、ドリブンギヤと同じ１００歯とされている。
【００６８】
波動発生器１８６は、概して楕円状のカムとして機能するものであり、概して楕円盤状をなす支持盤１８８と、支持盤１８８の外周に嵌められたベアリング１９０とを含んで構成されている。支持盤１８８は、自身の中心に軸穴が設けられており、その軸穴にモータ軸１５２を嵌入させた状態で、モータ軸１５２に相対回転不能に接続されている。ベアリング１９０は、自身のインナレース１９２に支持盤１８８の外周を嵌入させた状態で、支持盤１８８に装着されている。ベアリング１９０のアウタレース１９４も比較的薄いものとされることで、可撓性を有するものとされている。フレキシブルギヤ１８４は、ベアリング１９０の外周に、ベアリング１９０のアウタレース１９４と相対回転不能な状態で装着されている。フレキシブルギヤ１８４は、波動発生器１８６によって楕円状に変形させられており、楕円の長軸部分における２箇所で、ステータギヤ１８０，ドリブンギヤ１８２と噛合し、短軸部分においてはそれらと完全に離れた状態とされている。
【００６９】
モータ軸１５２の回転を禁止した状態で、ステータギヤ１８０を回転させた場合、フレキシブルギヤ１８４は、ベアリング１９０のアウタレース１９４と共に、弾性変形を伴って噛合位置を移動させつつ楕円に沿って周回する。それにより、フレキシブルギヤ１８４と噛合するドリブンギヤ１８２も、ステータギヤ１８０と同方向に回転する。詳しく言えば、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とのギヤ比（ギヤ比１００／１０２、１に近い値である）に応じた回転比で回転する。
【００７０】
ここでモータ軸１５２を回転させて波動発生器１８６を回転させる場合を考える。まず、説明を単純化するために、ステータギヤ１８０を固定させて考えれば、波動発生器１８６を回転させた場合、フレキシブルギヤ１８４は弾性変形し、噛合位置を移動させつつ回転する。ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との歯数が異なるため、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間には、その歯数の差分に応じた量の回転位相差が生じることになる。具体的には、波動発生器１８６の１回転あたり２歯分の回転位相差が生じる。より詳しく言えば、図４において、波動発生器１８６を時計回りに１回転させれば、ドリブンギヤ１８２は、ステータギヤ１８０に対して、２歯分反時計回りに回転することになる。実際は、ステータギヤ１８０は、入力軸８２の回転に伴って回転するため、ステータギヤ１８０と波動発生器１８６との相対回転量により、ステータギヤ１８０に対するドリブンギヤ１８２の回転比が決まる。つまり、ステータギヤ１８０の回転方向と波動発生器１８６との回転方向が同じであれば、ドリブンギヤ１８２は、上記ギヤ比以下に減速され、つまり、そのギヤ比に応じた回転比より小さな値の回転比でもって回転させられることになる。逆に、ステータギヤ１８０の回転方向と波動発生器１８６との回転方向が反対であれば、ドリブンギヤ１８２は、上記ギヤ比以上に増速され、つまり、そのギヤ比に応じた回転比より大きな値の回転比でもって回転させられることになる。なお、増速，減速の程度は、波動発生器１８６の回転速度に依存するため、可変伝達モータ１５０の回転速度を変更することによって、回転比を任意に変更することが可能である。このようにして、可変伝達機構９２は、入力軸８２の回転を、回転比を変更可能に出力軸９０に伝達するのである。
【００７１】
以上のような構造から、入力軸８２に連結されたステータギヤ１８０が第１要素として機能し、出力軸９０に連結されたドリブンギヤ１８２が第２要素として機能するのであり、本ステアリングシステムは、第１要素から第２要素へ動作を伝達するとともに、それら第１要素と第２要素との相対動作量を変更可能とされた可変動作伝達装置を備えるものとされている。また、ステータギヤ１８０およびドリブンギヤ１８２と噛合するフレキシブルギヤ１８４，そのフレキシブルギヤ１８４に装着された波動発生器１８６，その波動発生器１８６が接続されたモータ軸１５２等が第３要素として機能するのであり、可変伝達機構９２は差動機構であるといえ、その可変伝達機構９２と、第３要素を駆動する動作量変更駆動源としての可変伝達モータ１５０とを含んで上記可変動作伝達装置が構成されているのである。なお、モータ軸１５２の回転を禁止した状態でのステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とのギヤ比に応じた可変伝達機構９２の回転比は、第１要素と第２要素との固定的な相対動作量である基本相対動作量に対応して規定されるものであり、以下において、その回転比を基本回転比と呼ぶこととし、また、その基本相対動作量に従うところの車輪４６の転舵量を基本転舵量と呼ぶこととする。
【００７２】
また、操舵力伝達装置１４は、モータ軸１５２の回転を禁止するモータ軸回転ロック機構２００（以下、単に「ロック機構２００」と略す場合がある）を備えている。そのロック機構２００について、ロック機構２００の断面図（図３におけるＡ−Ａ断面）である図５（ハウジング９８内部に収容されている構成要素のみを描いてある）をも参照しつつ説明する。ロック機構２００は、電磁式ソレノイド２０２を駆動源とするものであり、そのソレノイド２０２と、ロック機構部ハウジング９８の内面に固定して設けられた固定ピン２０４周りに回動可能なロックレバー２０６と、モータ軸１５２の外周に固定して設けられたロックホルダ２０８とを含んで構成されている。ロックレバー２０６は、自身の一端部側の先端部２１０が、環状をなすロックホルダ２０８に向かう向きに回動するように、固定ピン２０４の周りに設けられたスプリング２１２によって付勢されている。また、ロックレバー２０６は、他端部がソレノイド２０２に接続されており、ソレノイド２０２は、励磁されることによって、ロックレバー２０６を、それの先端部２１０がロックホルダ２０８から引き離される向きにに回動させる構造とされている。なお、ロックレバー２０６の先端部２１０が係止部とされ、ロックホルダ２０８の外周に形成された凹部２１４が被係止部とされ、先端部２１０は凹部２１４に係合可能とされている。
【００７３】
ソレノイド２０２が励磁された場合には、ロックレバー２０６がスプリング２１２の付勢力に抗して回動させられ、ロックレバー２０６の先端部２１０とロックホルダ２０８の凹部２１４との係合が解除されて、モータ軸１５２の回転は許容される（図５(a)参照）。また、ソレノイド２０２が消磁された場合には、ロックレバー２０６がスプリング２１２によって付勢されており、先端部２１０が凹部２１４と係合することで、モータ軸１５２の回転が禁止されることになる（図５(b)参照）。モータ軸１５２の回転が禁止された場合には、先に説明したように、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間の前記基本回転比に応じた回転伝達が行われるようになる。このように、ロック機構２００は、第１要素としてのステータギヤ１８０と第２要素としてのドリブンギヤ１８２との相対動作量の変更を禁止する相対動作量変更禁止装置として機能するものとなっているのである。
【００７４】
さらに、操舵力伝達装置１４は、先に説明したレゾルバ１６４とは別に、２つのレゾルバ２２０，２２２を備えている。レゾルバ２２０は、トーションバー１１４の上端部を嵌合する上部軸１１０と、ハウジング８０の内面との間に設けられており、上部軸１１０の回転角度位置を検出するためのデバイスとされている。また、レゾルバ２２２は、トーションバー１１４の下端部を嵌合する下部軸１１２の外周部に固定して設けられた付設リング２２４と、ハウジング８０の内面との間に設けられており、下部軸１１２の回転角度位置を検出するためのデバイスとされている。２つのレゾルバ２２０，２２２の検出信号から、上部軸１１０と下部軸１１２との相対回転変位量を、上端部と下端部との相対変位量として検出することが可能であり、その相対回転変位量に基づいてステアリングホイール２０の操作力（詳しくは操作トルクＴｑ）が推定されるのである。このように、本ステアリングシステムは、上記相対変位量を基準としたステアリングホイール２０の操作力を検出する操作力検出器を備えるものとされ、その操作力検出器は、変形部材としてのトーションバー１１４と、一端部変位量センサ，他端部変位量センサとしてのレゾルバ２２０，２２２とを含んで構成されているのである。なお、ステアリングホイール２０の操作方向も、これらレゾルバ２２０，２２２の検出信号により推定することが可能である。また、上部軸１１０の回転角度は、ステアリングホイール２０の操作角δに等しいものであるため、操作角センサ２８が失陥した場合には、その操作角センサ２８に代わって、レゾルバ２２０によって操作角δが検出されるようにされている。さらに、下部軸１１２の回転角度と先に述べた可変伝達モータ１５０の回転角度とから、出力軸９０の回転角を検出し、転舵装置１２の転舵量を推定することも可能である。
【００７５】
＜ＥＣＵによる制御＞
以上のように説明した構造の本ステアリングシステムは、ＥＣＵ１６によって制御される。ＥＣＵ１６は、コンピュータ２３０を主体とするものであり、先に述べた操作角センサ２８，転舵量センサ７８，レゾルバ１６４，２２０，２２２、および車両走行速度ｖ（以下、「車速ｖ」と略す場合がある）を検出するための車速センサ（Ｓ．Ｓ）２３２等の各種センサが接続されている。ちなみに、車速センサ２３２は、各車輪４６の回転速に基づいて車速が取得されるような構成であってもよい。また、ＥＣＵ１６は、転舵装置１２の助勢モータ６０，操舵力伝達装置１４の可変伝達モータ１５０，ロック機構２００のソレノイド２０２が、ぞれぞれの駆動回路（ドライバ）を介して接続されており、それらの動作の制御を行うものとされている。ＥＣＵ１６のコンピュータには、後に説明する転舵制御プログラム、ステアリングシステムの制御に関する各種のデータ等が記憶されている。
【００７６】
ＥＣＵ１６は、通常状態においては、主に、転舵量可変制御と転舵助勢制御との２つの制御を行う。その１つの転舵量可変制御は、前述した操舵力伝達装置１４に関する制御であり、詳しくは、可変伝達モータ１５０の制御である。この制御では、操作角センサ２８（操作角センサ２８の失陥時には、レゾルバ２２０）の検出信号に基づいてステアリングホイール２０の操作角δが取得され、その取得されたδに基づいて目標転舵量θ*すなわち転舵ロッドの移動位置である転舵量の目標となる値が決定される。ただし、その目標転舵量θ*は、車速ｖに応じて変更されるものであり、車速ｖに基づいて変更可能に定められた第１規定転舵量となるように決定される。詳しくは、その第１規定転舵量は、車速ｖに応じたステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比Ｇ(ｖ)が、図６の実線に示すように変更可能に定められている。ちなみに、図に示す破線は、先に述べた基本回転比ＧBである。この図６の関係より、車速センサ２３２の検出信号に基づいて取得された車速ｖに対する回転比Ｇ(ｖ)が決定され、その回転比Ｇ(ｖ)に基づいて目標転舵量θ*が決定される。つまり、目標転舵量θ*は、操作角δと回転比Ｇ(ｖ)とに基づいて決定されるのであり、次式によって演算される。
θ*＝δ・Ｇ(ｖ)
次いで、転舵量センサ７８の検出信号に基づいて実際の転舵量θが取得され、目標転舵量θ*と実転舵量θとの転舵量偏差Δθ（＝θ*−θ）が認定され、その転舵量偏差Δθが０となるように、フレキシブルギヤ１８４と波動発生器１８６とを含んで構成される第３要素を回転させるべく、可変伝達モータ１５０への供給電流Ｉvが決定されるのである。
【００７７】
なお、供給電流Ｉvの決定は、上記の中立位置を基準とした操作角δを基準として決定された目標転舵量と実転舵量との偏差に基づくフィードバック制御によって行われるのではなく、ある微少な時間の経過に対する操作角Δδを基準として目標転舵量を決定するフィードフォワード制御によって行われるようにすることも可能である。詳しくは、操作角センサ２８によって操作角の変化した量Δδが取得され、その操作角変化量Δδと、車速センサ２３２の検出信号に基づいて取得した車速ｖに対する回転比Ｇ(ｖ)とに基づいて、変化させる転舵量Δθが決定され、次いで、可変伝達モータ１５０への供給電流Ｉvが決定されるようにするのである。
【００７８】
可変伝達モータ１５０への供給電流Ｉvは、上記転舵量偏差Δθに基づき、次式のＰＤＩ制御則に従って決定される。
Ｉv＝ＫP・Δθ＋ＫD・Δθ’＋ＫI・Ｉｎｔ（Δθ）
ここで、Ｉｎｔ（Δθ）は、転舵量偏差Δθの積分値に相当し、第１項，第２項，第３項は、それぞれ、供給電流Ｉvにおける比例項成分，微分項成分，積分項成分を、ＫP，ＫD，ＫIは、それぞれ、比例ゲイン，微分ゲイン，積分ゲインを意味する。なお、供給電流Ｉvは、積分項成分を除いたＰＤ制御則に従って決定されてもよい。
【００７９】
上記第１規定転舵量は、図６から解るように、車両の走行速度が設定された閾値以下である場合は、その走行速度が低くなるにつれて基本回転比より回転比が大きくなるように設定されることで、ステアリングホイール２０の操作角に対する転舵車輪４６の転舵量が大きくされ、ステアリング操作の容易性を向上させることができる。逆に、車両の走行速度が設定された閾速度以上の場合に、その走行速度が高くなるにつれて回転比が基本回転比より小さくなるように設定されることで、ステアリングホイール２０の操作角に対する車輪４６の転舵量が小さくされ、車両が速く走行している場合において、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００８０】
ＥＣＵ１６におけるもう１つの制御である転舵助勢制御は、前述した転舵装置１２の助勢機構６２に関する制御であり、詳しくは、助勢モータ６０の制御である。この制御では、レゾルバ２２０，２２２によって検出されるトーションバー１１４の上端部と下端部との相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２０に加えられた操作力としての操作トルクＴｑが推定され、その推定された操作トルクＴｑに応じた助勢力を発揮するように、助勢モータ６０への供給電流ＩEが決定されるのである。
【００８１】
次に、可変伝達モータ１５０の機能が失陥した場合を考える。断線等が原因する場合は、モータ軸１５２の比較的自由な回転が許容されることになる。その場合、上記可変伝達機構９２においては、波動発生器１８６の自由な回転が許容されるため、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間の適切な回転伝達が行われなくなる。この場合には、ＥＣＵ１６は、上記転舵量可変制御に代えて、車輪４６の転舵を失陥時制御によって実現させる。失陥時制御は、助勢モータ６０を上記転舵助勢制御における制御に代えて、ステアリングホイール２０の操作力によらずにそれの操作量を基準とした転舵量となる車輪４６の転舵を実現させるように助勢モータ６０を制御するものであり、いわゆるステアバイワイヤ型のステアリングシステムと同様の制御を行うものである。この制御について、以下に詳しく説明する。
【００８２】
失陥時制御では、上記転舵量可変制御と同様にステアリングホイール２０の操作角δと車速ｖが取得された後、それら操作角δと車速ｖとに基づいて決定される目標転舵量θ*が、車速ｖに基づいて変更可能に定められた第２規定転舵量となるように決定される。この第２規定転舵量は、失陥前後の操作部材の操作量を基準とする転舵量が急変して運転者の操作に違和感を与えないように、失陥直後には、上記第１規定転舵量と等しくなるように制御されるのであり、つまり、車速ｖに対する回転比Ｇ(ｖ)が図６に示す関係とされるのである。そして、第２規定転舵量は、その第１規定転舵量から、先に述べた可変伝達機構９２の基本回転比に従うところの基本転舵量に、徐々に近づけるように変更される。
【００８３】
その失陥時制御における、第２規定転舵量の変更、つまり、車速ｖと回転比Ｇ(ｖ)との関係の変更は、失陥時点からのステアリングホイール２０の操作回数Ｎの増加および失陥時点からの時間経過ｔの両者に依拠して行われる。なお、ここでいう操作回数Ｎは、ステアリングホイール２０が中立位置から離れ、設定された操作量を超える操作がなされて、再び中立位置に戻る操作を１回とする回数である。本ステアリングシステムにおいては、先に述べた基本回転比は、高速走行時を想定して操作部材の操作量に対して比較的緩やかに車両が反応するように設定されており、走行速度が低いほど、操作部材の操作量に対する転舵量を大きくするために、走行速度に対する回転比と基本回転比との差は大きくなる。そこで、例えば、失陥時点からのステアリング操作回数の増加に応じて、第２規定転舵量を基本転舵量に徐々に近づけるような制御を行うようにすることで、運転者に大きな違和感を与えることなく第２規定転舵量を変更できるため、走行速度が比較的低い市街地等を走行する場合に有効的である。一方、高速走行時の回転比は、基本回転比に近い大きさの値とされている。そこで、例えば、失陥時点からの経過時間に応じて、第２規定転舵量を基本転舵量に徐々に近づけるような制御を行うようにすることで、第２規定転舵量を確実かつスムーズに基本転舵量とすることができるため、大きな操作量となるステアリング操作が少ない高速走行時に有効的である。ちなみに、失陥時点から基本転舵量とするまでの操作回数ＮMAXおよび経過時間ｔMAXは、適切な値（例えば、操作回数１０回，２０回等、経過時間５分，１０分等）を採用することが可能である。なお、第２規定転舵量の変更は、失陥時点からのステアリングホイール２０の操作量の累積量である累積操作量の増加に依拠して行うことも可能である。
【００８４】
上記操作回数Ｎに依拠して第２規定転舵量を変更する場合は、第２規定転舵量を段階的に変更するのであり、また、経過時間ｔに依拠して第２規定転舵量を変更する場合は、第２規定転舵量を連続的に変更することが可能である。図７に、変更される車速ｖと回転比Ｇ(ｖ)との関係を概略的に示す。この図においては、その関係が段階的に変更される場合、具体的には、操作回数Ｎに依拠して変更される場合を示しており、Ｇ0(ｖ)（図における実線）が、操作回数０回、つまり第１規定転舵量に対応して定まる場合の関係であり、Ｇ1(ｖ)（図における一点鎖線），Ｇ2(ｖ)（図における二点鎖線）が、それぞれ操作回数１回，２回の場合の関係を示す。また、ＧB（図における破線）は、基本回転比を示す。この図から解るように、回転比Ｇ(ｖ)は、次式に従って決定される。なお、車速ｖと回転比Ｇ(ｖ)との関係が、経過時間ｔに依拠して連続的に変更される場合であっても、同じ式である。
Ｇ(ｖ)＝ＧB＋α・（Ｇ0(ｖ)−ＧB）
ここで、αは漸変係数であり、この漸変係数αが、操作回数Ｎおよび経過時間ｔに依拠して、１から０に近づくように制御されることで、第２規定転舵量が変更される。次いで、車速センサ２３２により取得された車速ｖに対して回転比Ｇ(ｖ)が決定され、その回転比Ｇ(ｖ)に基づいて、目標転舵量θ*が、次式によって演算される。
θ*＝δ・｛ＧB＋α・（Ｇ0(ｖ)−ＧB）｝
以下、上記転舵量可変制御と同様に転舵量偏差Δθが認定され、その転舵量偏差Δθに基づき、先に示したＰＤＩ制御則に従って、助勢モータ６０への供給電流ＩEが決定される。このような制御により、ステアリングホイール２０の操作角を基準とする転舵量が、第１規定転舵量となる状態から、基本転舵量となる状態に移行するような車輪４６の転舵を実現させることが可能である。
【００８５】
なお、失陥時制御では、上述した制御とは異なり、第２規定転舵量を以下に説明するように漸変させることも可能である。まず、失陥直後の第２規定転舵量を、失陥時点のステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とのギヤ比に応じた固定的な回転比Ｇ0に従った転舵量とするのであり、車速ｖに対して変更されない失陥時特定転舵量とする（以下、回転比Ｇ0を特定回転比と呼ぶこととする）。そして、その特定回転比Ｇ0を徐々に基本回転比ＧBに近づけるように変更することで、第２規定転舵量を基本転舵量に近づけるのである。そのように変更される回転比Ｇ(ｖ)を、図８に示す。この図においては、回転比Ｇ(ｖ)が段階的に変更される場合、具体的には、操作回数Ｎに依拠して変更される場合を示しており、Ｇ0（図における実線）、Ｇ1（図における一点鎖線），Ｇ2（図における二点鎖線）が、それぞれ失陥時点（操作回数０回），操作回数１回，２回の場合の回転比を示す。なお、図における点線は、第１規定転舵量に対応する車速ｖと回転比Ｇ(ｖ)との関係である。この図から解るように、回転比Ｇ(ｖ)は、次式に従って決定され、漸変係数αが、経過時間ｔあるいは操作回数Ｎに依拠して、１から０に近づくように制御されることで、第２規定転舵量が変更される。
Ｇ(ｖ)＝ＧB＋α・（Ｇ0−ＧB）
【００８６】
上述した失陥時制御が実行されて、第２規定転舵量が基本転舵量となった後には、ＥＣＵ１６は、失陥時第２制御を行う。この制御は、ステアバイワイヤ型のシステムとして機能する状態から、ＶＧＲＳ機能も有しない従来のステアリングシステムにほぼ等しい状態に切り換える制御である。この制御では、まず、ステアリングホイール２０の中立位置と転舵ロッド３２の中立位置との一致の確認が、操作角センサ２８と転舵量センサ７８との検出信号に基づいて行われ、一致が確認された後に、先に述べたロック機構２００の作動、詳しくは、ソレノイド２０２が消磁される。そのことにより、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間において基本回転比に応じた回転伝達が行われるようにされて、上記失陥時制御を禁止することで、基本回転比に従う車輪４６の転舵が実現される。
【００８７】
次いで、失陥時第２制御では、失陥時制御において使用されていた助勢モータ６０が、通常状態における転舵助勢制御と同様に制御される。つまり、失陥後においても、パワーステアリング機能を発揮させるのであり、ステアリングホイール２０の操作に対する運転者の負担を軽減させることが可能となる。
【００８８】
以上のようなＥＣＵ１６の機能を、模式的に示した機能ブロック図が、図９である。上記機能に基づけば、ＥＣＵ１６のコンピュータ２３０は、転舵量可変制御を行う転舵量可変制御部２５０と、転舵助勢制御を行う転舵助勢制御部２５２と、可変動作伝達装置の有する可変伝達モータ１５０の失陥を認定する失陥認定部２５４と、失陥時制御を行う失陥時制御部２５６と、失陥時第２制御を行う失陥時第２制御部２５８と、転舵量可変制御が採用する第１規定転舵量と失陥時制御が採用する第２規定転舵量との決定を行う規定転舵量決定部２６０とを備えるものとなっている。なお、転舵量可変制御部２５０において決定された転舵量偏差Δθおよび失陥時制御部２５４において決定された転舵量偏差Δθは、コンピュータ２３０からＥＣＵ１６が有するＰＤＩコントローラ２６２出力され、転舵量可変制御部２５０において決定された転舵量偏差Δθに基づく可変伝達モータ１５０への供給電流ＩVおよび失陥時制御部２５４において決定された転舵量偏差Δθに基づく助勢モータ６０への供給電流ＩEが、ＰＤＩコントローラ２６２において、前述したＰＤＩ制御則に従って決定される。その供給電流ＩV，ＩEは、それぞれ駆動回路であるインバータ２６６，２６８を介して、可変伝達モータ１５０，助勢モータ６０に供給される。ちなみに、供給電流は、インバータ２６４，２６６がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）によるパルスオン時間とパルスオフ時間との比（デューティ比）を変更することによって行われる。
【００８９】
＜ステアリングシステムの制御プログラム＞
本ステアリングシステムの制御は、図１０にフローチャートを示す転舵制御プログラムが実行されることによって行われる。その制御プログラムは、ＥＣＵ１６が有するコンピュータ２３０に格納されており、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされた後、短い時間間隔をおいて繰り返し実行される。以下に、その転舵制御の流れを、図１０に示すフローチャートを参照しつつ、詳しく説明する。
【００９０】
転舵制御では、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す、他のステップも同様である）からＳ４において、ステアリングホイール２０の操作角δと車速ｖが取得される。先に述べたように操作角センサ２８が失陥した場合には、その操作角センサ２８に代えて操作力検出器を構成するレゾルバ２２０によって操作角δが取得される。
【００９１】
次いで、Ｓ５において、フェールフラグがセットされているか否かが判定される。このフェールフラグＦは、Ｓ６において可変伝達モータが失陥しているか否かが判定され、可変伝達モータ１５０が失陥していると判定された場合に０から１とされるものである。モータ１５０が失陥していない場合には、通常状態における制御であるＳ７の転舵量可変制御サブルーチンとＳ８の転舵助勢制御サブルーチンとが実行される。
【００９２】
通常状態において実行される転舵量可変制御サブルーチンは、図１１にフローチャートを示す制御を行うルーチンである。この制御は、先に詳しく説明した制御であるため、簡単に説明する。Ｓ２１において、Ｓ４において取得された車速ｖに基づいて、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との回転比Ｇ(ｖ)が決定され、その回転比Ｇ(ｖ)とＳ１〜Ｓ３において取得された操作角δとに基づき、目標転舵量θ*が決定される。ＥＣＵ１６（詳しくは、コンピュータ２３０）内には、車速ｖをパラメータとする回転比Ｇ(ｖ)の図６に示したマップデータが格納されており、そのマップデータを参照して、回転比Ｇ(ｖ)が決定され、また、操作角δと回転比Ｇ(ｖ)とに基づき、コンピュータ２３０内に格納されたマップデータを参照して、目標転舵量θ*が決定される。次に、目標転舵量θ*とＳ２２において取得した実転舵量θとの偏差である転舵量偏差Δθが、Ｓ２３において認定される。そして、Ｓ２４において、その転舵量偏差ΔθがＰＤＩコントローラ２６２に送られ、可変伝達モータ１５０への供給電流ＩVが決定されるのである。この決定された供給電流ＩVは、指令値として、インバータ２６４に送信され、転舵量可変制御サブルーチンの１回の実行が終了する。
【００９３】
上記転舵量可変制御サブルーチンの実行が終了し、正常状態である場合には、図１２にフローチャートを示す転舵助勢制御サブルーチンが実行される。この制御についても、先に詳しく説明した制御であるため、簡単に説明する。Ｓ３１において、トーションバー１１４の相対回転変位量が取得され、Ｓ３２において、その相対回転変位量に基づき、コンピュータ２３０内に格納されたマップデータを参照して、操作トルクＴｑが推定される。次に、Ｓ３３において、その取得した操作トルクＴｑとＳ４において取得された車速ｖとに基づいて助勢モータ６０への供給電流ＩEが決定される。この決定された供給電流ＩEは、指令値として、インバータ２６６に送信され、転舵助勢制御サブルーチンの１回の実行が終了する。
【００９４】
また、Ｓ６において、可変伝達モータ１５０が失陥していると判定された場合には、Ｓ９においてフェールフラグＦが１とされるとともに、Ｓ１０において、ＥＣＵ１６に接続されたインジケータ２６８（インストゥルメントパネルに設けられている）に、その旨の異常表示を行うための指示が出力される。なお、Ｓ５において、フェールフラグＦが１とされている場合には、Ｓ９，Ｓ１０がスキップされる。
【００９５】
可変伝達モータ１５０が失陥している場合には、先に述べたようにＳ１２の失陥時制御サブルーチンが実行される。この制御は、図１３に示すフローチャートで表され、転舵量可変制御サブルーチンと同様に、目標転舵量θ*と実転舵量θとの偏差Δθに基づいてモータへの供給電流を決定するフィードバック制御が行われる。ただし、この制御は、まず、前記第２規定転舵量の漸変、詳しくは、後に詳しく説明するところの、Ｓ４１の漸変係数決定サブルーチンが実行されて、前記漸変係数αの変更が行われる。漸変係数αが決定されれば、先に記述した式から車速ｖに対する回転比Ｇ(ｖ)が決定され、Ｓ４３において目標転舵量θ*が決定されるのである。また、本サブルーチンにおいては、先に述べたように可変伝達モータ１５０に代えて助勢モータ６０が駆動されるのである。つまり、Ｓ４５において決定された転舵量偏差ΔθはＰＤＩコントローラ２６２に送られ、助勢モータ６０への供給電流ＩEが決定されるのである。この決定された供給電流ＩEは、指令値として、インバータ２６６に送信され、失陥時制御サブルーチンの１回の実行が終了する。
【００９６】
第２規定転舵量の漸変は、先にも述べたように、失陥時点からのステアリングホイール２０の操作回数Ｎおよび失陥時点からの経過時間ｔの両者に依拠して行われる。詳しく説明すれば、本ステアリングシステムの制御では、操作回数Ｎに依拠して決定される規定転舵量と、経過時間ｔに依拠して決定される規定転舵量とを比較して、基本転舵量に近い方の規定転舵量をその時点での第２規定転舵量とするように制御される。つまり、操作回数Ｎ，経過時間ｔに依拠して決定される回転比のうち、基本回転比に近い方の回転比とするように制御される。上記漸変係数αは、回転比が上記のようになるよう、図１４にフローチャートを示す上記漸変係数決定サブルーチンが実行されることで決定される。まず、Ｓ５１，Ｓ５２において、操作回数Ｎおよび経過時間ｔが取得される。次に、Ｓ５３において、操作回数と経過時間とのどちらを優先させるかが決定される。詳しくは、失陥時点から基本転舵量とするまでの操作回数ＮMAXに対する操作回数Ｎの比（Ｎ／ＮMAX）と，失陥時点から基本転舵量とするまでの経過時間ｔMAXに対する経過時間ｔの比（ｔ／ｔMAX）とを比較して、大きい方を優先させる。次いで、Ｎ／ＮMAXが大きければ、Ｓ５４において漸変係数αは、α＝１−Ｎ／ＮMAXとされ、ｔ／ｔMAXが大きければ、Ｓ５５において漸変係数αは、α＝１−ｔ／ｔMAXとされるのである。
【００９７】
失陥時制御サブルーチンのＳ４１において、上記のように漸変係数αが決定された後には、Ｓ４２において、漸変係数αが０以下であるか否かが判定される。０以下である場合には、第２規定転舵量が基本転舵量となったのであり、先に述べたように相対動作量変更禁止装置であるロック機構２００を作動させる。フローチャートを参照して説明すれば、Ｓ４７においてステアリングホイール２０の中立位置と転舵ロッド３２の中立位置とが一致しているか否かが判定され、一致している場合にＳ４８においてロック機構２００を作動させる。それらの中立位置が一致していない場合には、Ｓ４９において、図示しない中立位置調整処理サブルーチンを実行するように指令が出され、中立位置の調整が行われるる。
【００９８】
上記のようにロック機構が作動させられた場合には、転舵制御プログラムにおいて、Ｓ１１においてＹＥＳと判定され、Ｓ１３の失陥時第２制御サブルーチンが実行される。この失陥時第２制御サブルーチンは、図１５に示すフローチャートから解るように、前述の転舵助勢制御サブルーチンと同様の制御であるため、説明は省略する。
【００９９】
以上説明した転舵制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＦＦとされるまで、繰り返し実行されるのである。本ステアリングシステムのＥＣＵ１６においては、転舵量可変制御サブルーチンの処理を実行する部分を含んで転舵量可変制御部２５０が構成され、転舵助勢制御サブルーチンの処理を実行する部分を含んで転舵助勢制御部２５２が構成され、転舵量可変制御サブルーチンのＳ５〜Ｓ６，Ｓ９〜Ｓ１０の処理を実行する部分を含んで失陥認定部２５４が構成され、失陥時制御サブルーチンのＳ４１〜Ｓ４６の処理を実行する部分を含んで失陥時制御部２５６が構成され、失陥時制御サブルーチンのＳ４７〜Ｓ４９と失陥時第２制御サブルーチンとの処理を実行する部分を含んで失陥時第２制御部２５８が構成される。また、転舵量可変制御サブルーチンのＳ２１と失陥時制御サブルーチンのＳ４１，Ｓ４３との処理を実行する部分を含んで規定転舵量決定部２６０が構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の一実施例である車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す転舵装置の断面図である。
【図３】図１に示す可変動作伝達装置の断面図である。
【図４】軸方向から見たハーモニックギヤ機構の模式図である。
【図５】図３における第３要素動作禁止装置を示す断面図（図３におけるＡ−Ａ断面）である。
【図６】車両走行速度に対する第１規定転舵量として、車両走行速度に対する第１要素と第２要素との回転比の関係を示す概略図である。
【図７】第２規定転舵量が漸変させられる様子として、車両走行速度に対する第１要素と第２要素との回転比の関係が変更される様子を示す概略図である。
【図８】第２規定転舵量が漸変させられる様子として、車両走行速度に対する第１要素と第２要素との回転比の関係が変更される様子を示す概略図である。
【図９】図１の車両用ステアリングシステムが備える電子制御ユニットの機能を示すブロック図である。
【図１０】図１に示す電子制御ユニットによって実行される転舵制御プログラムを表すフローチャートである。
【図１１】転舵制御プログラムにおいて実行される転舵量可変制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】転舵制御プログラムにおいて実行される転舵助勢制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】転舵制御プログラムにおいて実行される失陥時制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】失陥時制御サブルーチンにおいて実行される漸変係数決定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】転舵制御プログラムにおいて実行される失陥時第２制御サブルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１０：操作装置    １２：転舵装置    １４：操舵力伝達装置（可変動作伝達装置）    １６：電子制御ユニット（制御装置）    ２０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材）    ２８：操作角センサ（操作量センサ）    ６０：助勢モータ（助勢駆動源）    ６２：助勢機構    ７８：転舵量センサ    ９２：可変伝達機構（差動機構）    １１４：トーションバー（変形部材）    １５０：可変伝達モータ（動作量変更駆動源）    １５２：モータ軸（第３要素）    １８０：ステータギヤ（第１要素）    １８２：ドリブンギヤ（第２要素）    １８４：フレキシブルギヤ（第３要素）    １８６：波動発生器（第３要素）    ２００：モータ軸回転ロック機構（相対動作量変更禁止装置）    ２０２：電磁式ソレノイド    ２２０：レゾルバ（一端部変位量センサ）    ２２２：レゾルバ（他端部変位量センサ）２３２：車速センサ    ２５０：転舵量可変制御部    ２５２：転舵助勢制御部    ２５４：失陥認定部    ２５６：失陥時制御部    ２５８：失陥時第２制御部    ２６０：規定転舵量決定部    ２６２：ＰＤＩコントローラ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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