(57)【要約】【課題】パワーステアリング部による操舵部材の操舵の補助が停止した場合、操舵比可変部における制御を変更することにより、操舵輪の操舵を適切に制御する操舵制御装置を提供する。【解決手段】ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止しているか否かを判断し（Ｓ３０１）、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止していると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、出力軸２０の回転角度が入力軸の回転角度より小さくなる値に増速比を決定し（Ｓ３０３）、決定された増速比に基づき、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する。これにより、比較的小さいトルクでハンドル８の操舵を継続することができるので、操舵輪の操舵が適切に制御され、ハンドル８がロックされたと乗員に誤解される可能性を低減することができる。【選択図】  図１５
2012006417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗員により操舵される操舵部材に連結可能な入力軸と、
前記入力軸と相対回転可能に設けられ、前記操舵部材に加えられたトルクを操舵輪側へ伝達するトルク伝達経路をなす出力軸と、
前記入力軸の回転を前記出力軸へ伝達する歯車機構および前記歯車機構を駆動する第１のモータを有し、前記入力軸の回転角度と前記出力軸の回転角度との比を可変にする操舵比可変部と、
第２のモータを有し、前記第２のモータを駆動することで生じるトルクにより乗員による前記操舵部材の操舵を補助するパワーステアリング部と、
前記入力軸の回転角度と前記出力軸の回転角度との比である増速比を決定する増速比決定手段と、
前記増速比決定手段により決定された前記増速比に基づき、前記第１のモータの駆動を制御する駆動制御手段と、
前記パワーステアリング部による操舵の補助が停止しているか否かを判断する停止判断手段と、
を備え、
前記増速比決定手段は、
前記停止判断手段により前記パワーステアリング部による操舵の補助が停止していると判断された場合、前記出力軸の回転角度が前記入力軸の回転角度より小さくなる値に前記増速比を決定することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
車両の走行速度である車速を取得する車速取得手段をさらに備え、
前記増速比決定手段は、
前記停止判断手段により前記パワーステアリング部による操舵の補助が停止していると判断された場合、前記車速取得手段により取得された前記車速が小さいほど前記入力軸の回転角度に対する前記出力軸の回転角度が小さくなる値に前記増速比を決定することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記トルク伝達経路は、前記入力軸および前記出力軸を有するコラム軸、および前記コラム軸の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構からなり、
前記操舵比可変部および前記パワーステアリング部は、前記コラム軸に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記操舵比可変部および前記パワーステアリング部は、一体にモジュール化されていることを特徴とする請求項３に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵輪の操舵を制御する操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵部材の操舵角に対する操舵輪の舵角の比を変更可能な操舵比可変（Variable Gear Ratio Steering、以下「ＶＧＲＳ」という。）装置が知られている。例えば、特許文献１では、差動歯車機構、および差動歯車機構を駆動するギア比制御モータを有するギア比可変ユニットが、操舵部材としてのステアリングホイールの軸に直結されている。また、近年では、車両のステアリング操作を補助する機構として、電動式でトルクを発生させる電動パワーステアリング（Electric Power Steering、以下「ＥＰＳ」という。）装置が、ＶＧＲＳ装置とともに用いられることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７３３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えばＥＰＳ装置の故障等により、ＥＰＳ装置による操舵の補助が停止すると、操舵部材を操舵するのに通常より大きなトルクを要する。特に、車両重量が大きい中型車や大型車においてＥＰＳ装置による操舵の補助が停止すると、操舵部材をほとんど動かすことができないことがある。このように、操舵部材を操舵するのに通常よりも大きなトルクを要すると、操舵部材がロックされたと乗員に誤解される虞がある。しかしながら、特許文献１では、ＥＰＳ装置による操舵の補助が停止した場合におけるＶＧＲＳ装置の制御については、何ら考慮されていなかった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、パワーステアリング部による操舵部材の操舵の補助が停止した場合、操舵比可変部における制御を変更することにより、操舵輪の操舵を適切に制御する操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の操舵制御装置は、入力軸と、出力軸と、操舵比可変部と、パワーステアリング部と、増速比決定手段と、駆動制御手段と、停止判断手段と、を備える。入力軸は、乗員により操舵される操舵部材に連結可能である。出力軸は、入力軸と相対回転可能に設けられ、操舵部材に加えられたトルクを操舵輪側へ伝達するトルク伝達経路をなす。操舵比可変部は、入力軸の回転を出力軸へ伝達する歯車機構および歯車機構を駆動する第１のモータを有し、入力軸の回転角度と出力軸の回転角度との比を可変にする。パワーステアリング部は、第２のモータを有し、第２のモータを駆動することで生じるトルクにより乗員による操舵部材の操舵を補助する。
【０００６】
増速比決定手段は、入力軸の回転角度と出力軸の回転角度との比である増速比を決定する。駆動制御手段は、増速比決定手段により決定された増速比に基づき、第１のモータの駆動を制御する。停止判断手段は、パワーステアリング部による操舵の補助が停止しているか否かを判断する。
増速比決定手段は、停止判断手段によりパワーステアリング部による操舵の補助が停止していると判断された場合、出力軸の回転角度が入力軸の回転角度より小さくなる値に増速比を決定する。
【０００７】
出力軸の回転角度が大きくなると操舵輪の舵角が大きくなり、操舵輪の舵角が大きくなると操舵部材を操舵するのに要するトルクが大きくなる。また、パワーステアリング部による操舵の補助が停止した場合、操舵部材の操舵に通常より大きなトルクを要するようになり、操舵部材がロックされたと誤解される虞がある。そこで、例えばパワーステアリング部の故障等によりパワーステアリング部による操舵の補助が停止した場合、操舵部材に連結される入力軸の回転角度に対する出力軸の回転角度を小さくして操舵輪の舵角を小さくすることにより、同じトルクで操舵部材を操舵可能な角度範囲を広げている。これにより、パワーステアリング部による操舵の補助が停止した場合に操舵比可変部の第１のモータの駆動の制御に係る増速比を変更することにより、操舵輪の操舵を適切に制御することができる。また、入力軸の回転角度に対する出力軸の回転角度を小さくすることにより、比較的小さいトルクで操舵部材を操舵可能な角度範囲が広がるので、操舵部材がロックされたと乗員に誤解される可能性を低減することができる。
【０００８】
ところで、車両の走行速度が小さいほど、操舵部材の操舵に要するトルクが大きくなる。そこで、請求項２に記載の発明では、車両の走行速度である車速を取得する車速取得手段をさらに備える。また、増速比決定手段は、停止判断手段によりパワーステアリング部による操舵の補助が停止していると判断された場合、車速取得手段により取得された車速が小さいほど入力軸の回転角度に対する出力軸の回転角度が小さくなる値に増速比を決定する。
これにより、車両の走行速度が小さいほど出力軸の回転角度が小さくなるように操舵比可変部の第１のモータの駆動の制御に係る増速比を変更するので、操舵輪の操舵をより適切に制御することができる。また、操舵部材の操舵に要するトルクが大きい低速走行時において、操舵部材がロックされたと乗員に誤解される可能性を低減することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、トルク伝達経路は、入力軸および出力軸を有するコラム軸、およびコラム軸の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構からなる。また、操舵比可変部およびパワーステアリング部は、コラム軸に設けられる。請求項４に記載の発明では、操舵比可変部およびパワーステアリング部は、一体にモジュール化されている。請求項３、４に記載の発明によれば、操舵制御装置全体の体格を小型化することができる。これにより、従来、搭載スペースの制約が大きく、ＶＧＲＳ装置の適用が困難であった小型車にも搭載することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による操舵制御システムの全体構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による操舵制御装置の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＶＧＲＳ ＥＣＵを説明するブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるＥＰＳ ＥＣＵを説明するブロック図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳ部の制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳモータ回転角制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態におけるＶＧＲＳ部におけるＰＷＭ指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳ部の制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳモータ電流指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳモータ電流制御演算処理を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の第１実施形態におけるＥＰＳ部におけるＰＷＭ指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第１実施形態における操舵トルクおよび車速とＥＰＳモータ電流指令値とが対応付けられたマップを説明する説明図である。
【図１５】本発明の第１実施形態による増速比決定処理を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の第１実施形態おける車速と増速比とが対応づけられたマップを説明する説明図である。
【図１７】ハンドル角度とハンドルトルクとの関係を説明する説明図である。
【図１８】本発明の他の実施形態による操舵制御システムの全体構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による操舵制御装置を図１〜図１７に基づいて説明する。
まず、操舵システム１００の概略構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、操舵システム１００は、操舵制御装置１、コラム軸２、ラックアンドピニオン機構６、操舵輪７、操舵部材としてのハンドル８等を備えている。本実施形態では、コラム軸２およびラックアンドピニオン機構６が「トルク伝達経路」を構成している。
【００１２】
操舵制御装置１は、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度の比を可変にする操舵比可変部３、および運転者によるハンドル８の操舵を補助する補助トルクを発生するパワーステアリング部としての電動パワーステアリング部５等を備える。以下、操舵比可変部を「ＶＧＲＳ部」といい、電動パワーステアリング部を「ＥＰＳ部」という。本実施形態では、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、コラム軸２周りに配置され、ハウジング１２に収容されている。これにより、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、一体にモジュール化されているといえる。なお、操舵制御装置１の詳細は、図２等に基づいて後述する。
【００１３】
コラム軸２は、入力軸１０、出力軸２０、ユニバーサルジョイント９、シャフト２４を有している。入力軸１０は、乗員により操舵されるハンドル８と連結されている。入力軸１０には、ハンドル８が操舵された操舵角であるハンドル角θhを検出するハンドル角センサ９２が設けられている。
【００１４】
出力軸２０は、入力軸１０と同軸に設けられ、入力軸１０と相対回転可能に設けられる。なお、操舵比可変部３のディファレンシャルギアの作用により、入力軸１０と出力軸２０の回転方向が逆転する。出力軸２０は、運転者がハンドル８を操舵することにより生じた操舵トルクを、ユニバーサルジョイント９、シャフト２４、ラックアンドピニオン機構６を経由して操舵輪７へ伝達する。また、出力軸２０には、ピニオン角を検出するピニオン角センサ９６が設けられている。
【００１５】
ラックアンドピニオン機構６は、ステアリングピニオン６０およびステアリングラックバー６１等を備え、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線（図１中において、記号Ｌで示す。）よりも車両後方に設けられている。
円形歯車であるステアリングピニオン６０は、コラム軸２のハンドル８と反対側の端部に設けられ、出力軸２０およびシャフト２４と共に正逆回転する。ステアリングラックバー６１は、車両の左右方向に移動可能に設けられる。ステアリングラックバー６１に設けられるラック歯がステアリングピニオン６０と噛み合うことにより、ステアリングピニオン６０の回転運動がステアリングラックバー６１の車両左右方向の直線運動に変換される。すなわち、ラックアンドピニオン機構６は、コラム軸２の回転運動を直線運動に変換している。
【００１６】
ステアリングラックバー６１の両端には、図示しないタイロッドおよびナックルアームが設けられ、このタイロッドおよびナックルアームを介してステアリングラックバー６１と左右の操舵輪７とが接続される。これにより、左右の操舵輪７は、ステアリングラックバー６１の移動量に応じて操舵される。
【００１７】
なお、本実施形態では、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａは、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くなっている。
本実施形態では、入力軸１０と出力軸２０との間に設けられるディファレンシャルギアの作用により出力軸２０は入力軸１０の回転方向と反対方向に回転するので、ハンドル８が左方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が右回りに回転し、ステアリングラックバー６１は右方向に移動し、車両が左方向へ進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
また、ハンドル８が右方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が左回りに回転し、ステアリングラックバー６１は左方向に移動し、車両が右方向へ進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
【００１８】
このように、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａを左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くする、すなわちＡ＞Ｂとすることにより、出力軸２０、シャフト２４、およびステアリングピニオン６０の回転方向とは反対方向に操舵輪７が操舵され、ハンドル８の回転方向と操舵輪７の舵角の向きを整合させている。
【００１９】
次に、図２および図３に基づいて、操舵制御装置１について説明する。なお、図２は図３のＩＩ−ＩＩ線断面に対応する図であり、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に対応する図である。
操舵制御装置１は、ハウジング１２、入力軸１０、出力軸２０、ＶＧＲＳ部３、ＥＰＳ部５等を備える。
ハウジング１２は、ハウジング本体１２１およびフレームエンド１２２と有する。ハウジング本体１２１とフレームエンド１２２とは、ねじ１２３により固定されている。ハウジング１２には、歯車機構３０が収容されるとともに、入力軸１０および出力軸２０が挿通される。ハウジング本体１２１の反フレームエンド１２２側には、第１軸受部１３が設けられる。また、フレームエンド１２２には、第２軸受部１４が設けられる。
【００２０】
出力軸２０は、第１出力軸２１および第２出力軸２２から構成される。第１出力軸２１および第２出力軸２２は、中空のパイプ状に形成され、内部にトーションバー７０が挿通される。第１出力軸２１は、第２出力軸２２よりも入力軸１０側に設けられる。第１出力軸２１は、入力軸１０と反対側に内径の大きい大径部２１１を有している。また、第２出力軸２２は、第１出力軸２１側に大径部２１１の内径よりも外径が小さい小径部２２１を有している。第２出力軸２２の小径部２２１が第１出力軸２１の大径部２１１に挿入される。
【００２１】
トーションバー７０は、第１出力軸２１および第２出力軸２２の径方向内側に形成される空間に挿通される。トーションバー７０の入力軸１０側の端部には、セレーション７０１が形成されている。このセレーション７０１は、第１出力軸２１の径方向内側の内壁に形成されたセレーションと噛み合っている。また、トーションバー７０の反入力軸１０側の端部は、ピン７０２によって出力軸２２に接続されている。これにより、第１出力軸２１と第２出力軸２２とは、トーションバー７０により相対回転可能に接続される。なお、トーションバー７０は、第１出力軸２１と第２出力軸２０とが相対回転することにより捩れトルクが加わると、一定の弾性率で軸周りに捩れが生じる。したがって、第１出力軸２１と第２出力軸２２との間に加わるトルクは、トーションバー７０の捩れ変位として変換される。トーションバー７０の捩れ変位は、操舵トルク検出部４により検出される。
【００２２】
操舵トルク検出部４は、トーションバー７０の捩れ変位を検出することにより操舵トルクを検出する。操舵トルク検出部４は、多極磁石７１、一組の磁気ヨーク７２、７３、一組の集磁リング７５、７６、およびトルクセンサ９４（図５等参照）を備える。操舵トルク検出部４は、軸方向において、後述する出力ギア２３と僅かに隙間を開けて設けられる。
【００２３】
多極磁石７１は、円環状に形成され、第１出力軸２１に嵌合する。これにより、多極磁石７１は、第１出力軸２１と共に回転する。なお、多極磁石７１は、軸方向において、第１出力軸２１に嵌合する出力ギア２３よりも反入力軸１０側に配置される。また、多極磁石７１は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されている。
【００２４】
一組の磁気ヨーク７２、７３は、多極磁石７１の径方向外側であって、多極磁石７１によって形成される磁界内において、軸方向に向き合う一組の円環部からそれぞれ軸方向に延びる爪が周方向に交互にずれて配置されている。磁気ヨーク７２、７３は、モールド樹脂７４に一体にモールドされている。モールド樹脂７４は、図示しないカラーを介して第２出力軸２２の径方向外側に嵌合している。これにより、磁気ヨーク７２、７３は、第２出力軸２２と共に回転する。
【００２５】
一組の集磁リング７５、７６は、それぞれ円環状に形成され、磁気ヨーク７２、７３をモールドするモールド樹脂７４の径方向外側にて、モールド樹脂７４と相対回転可能に設けられる。軸方向において、一方の集磁リング７５は、一方の磁気ヨーク７２と対応する位置に設けられる。また、軸方向において、他方の集磁リング７６は、他方の磁気ヨーク７３と対応する位置に設けられる。一方の集磁リング７５と他方の集磁リング７６との間には、図示しないエアギャップが形成される。トルクセンサ９４は、エアギャップ内に設けられ、エアギャップに生じる磁束密度を検出する。
【００２６】
ここで、トルクセンサ９４による操舵トルクの検出方法を説明する。
出力軸２０に操舵トルクが入力されていない場合、トーションバー７０における捩れ変位が生じていない。このとき、磁気ヨーク７２、７３の爪の中心と多極磁石７１のＮ極およびＳ極の境界線とが一致している。ここで、磁気ヨーク７２、７３の爪には、多極磁石７１のＮ極およびＳ極から同数の磁力線が出入りするので、一方の磁気ヨーク７２の内部の磁力線と、他方の磁気ヨーク７３の内部の磁力線とが、それぞれ閉じた状態となる。したがって、集磁リング７５、７６の間に形成されるエアギャップに磁束が漏れることがなく、トルクセンサ９４の検出する磁束密度は０となる。
【００２７】
一方、出力軸２０に操舵トルクが入力された場合、トーションバー７０において捩れ変位が生じる。このとき、多極磁石７１と磁気ヨーク７２、７３との相対位置が周方向に偏かする。これにより、磁気ヨーク７２、７３の爪の中心と、多極磁石７１のＮ極およびＳ極の境界線とが一致しなくなる。ここで、一方の磁気ヨーク７２と他方の磁気ヨーク７３とに、それぞれＮ極またはＳ極の極性を有する磁力線が増加する。このため、集磁リング７５、７６の間に形成されるエアギャップに磁束が漏れ、トルクセンサ９４の検出する磁束密度は、０でなくなる。トルクセンサ９４により検出される磁束密度は、トーションバー７０の捩れ変位量に略比例し、かつトーションバー７０の捩れ方向に応じて極性が反転する。これにより、トーションバー７０の捩れ変位が検出される。なお、上述の通り、第１出力軸２１と第２出力軸２２との間に生じるトルクは、トーションバー７０の捩れ変位に変換される。したがって、操舵トルク検出部４は、エアギャップに生じる磁束密度を検出することにより、第１出力軸２１と第２出力軸２２との間に生じるトルクを検出している。
【００２８】
ＶＧＲＳ部３は、歯車機構３０、および歯車機構３０を駆動する第１のモータとしてのＶＧＲＳモータ５２を有している。
歯車機構３０は、入力ギア１１、出力ギア２３、ピニオンギア４１、ウォームホイール５０、およびウォーム５１から構成される。なお、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１が「ディファレンシャルギア」に対応し、ウォームホイール５０およびウォーム５１が「ウォームギア」に対応している。
【００２９】
入力ギア１１は、入力軸１０のハンドル８と反対側に設けられる。入力ギア１１は、ピニオンギア４１と噛み合うかさ歯車であり、金属または樹脂で形成されている。入力ギア１１は、筒状の筒部１１１と、筒部１１１の径方向外側に設けられる傘状のギア部１１２とを有する。筒部１１１には、入力軸１０が圧入されている。また、筒部１１１は、ハウジング本体１２１に設けられた第１軸受部１３により、ハウジング本体１２１に回転可能に支持される。これにより、入力軸１０および入力ギア１１は、ハウジング１２に回転可能に支持されている。
入力ギア１１の径方向内側には、第１出力軸２１の入力軸１０側の端部が挿入される。入力ギア１１と第１出力軸２１との間には、ニードル軸受１１３が設けられる。これにより、第１出力軸２１は、入力ギア１１に回転可能に支持されている。
【００３０】
出力ギア２３は、ピニオンギア４１を挟んで入力ギア１１のギア部１１２と向かい合うように設けられている。出力ギア２３は、ピニオンギア４１と噛み合うかさ歯車であり、金属または樹脂で形成されている。出力ギア２３には、出力軸２０の第１出力軸２１が圧入されている。なお、出力ギア２３は、軸方向において、ニードル軸受１１３よりも反入力軸１０側に設けられる。
【００３１】
入力ギア１１と出力ギア２３との間には、複数のピニオンギア４１が設けられる。ピニオンギア４１は、入力ギア１１および出力ギア２３に噛み合うかさ歯車である。
ここで、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１の関係性について述べておく。ピニオンギア４１の歯数は偶数である。一方、入力ギア１１および出力ギア２３は、歯数が同一であって、その歯数は奇数である。これにより、入力ギア１１とピニオンギア４１との歯当たりの位置が回転に伴って入れ替わる。同様に、出力ギア２３とピニオンギア４１との歯当たりの位置が回転に伴って入れ替わる。したがって、特定の歯の摩耗が進行することがなく、偏摩耗によって耐久寿命を損なうことがない。なお、入力ギア１１、出力ギア２３、およびピニオンギア４１は、その歯が曲がり歯となっており、入力ギア１１とピニオンギア４１との噛み合い率、および、出力ギア２３とピニオンギア４１との噛み合い率を高くしている。
また、入力ギア１１および出力ギア２３が金属で形成される場合、ピニオンギア４１は樹脂で形成される。入力ギア１１および出力ギア２３が樹脂で形成される場合、ピニオンギア４１は金属で形成される。
【００３２】
ピニオンギア４１は、その回転軸が入力軸１０および出力軸２０の回転軸と直交するように、第１出力軸２１の径方向外側に配置される。ピニオンギア４１には軸孔が形成され、この軸孔にピニオンギア軸部材４３が挿通される。なお、ピニオンギア４１に形成される軸孔は、ピニオンギア軸部材４３の外径よりもわずかに大きく形成される。
【００３３】
ピニオンギア４１と第１出力軸２１との間には、第３軸受１５および内側リング部材４０が設けられる。第３軸受１５は、軸方向においてニードル軸受１１３と出力ギア２３との間であって、径方向において第１出力軸２１と内側リング部材４０との間に設けられる。これにより、第３軸受１５は、第１出力軸２１の径方向外側において内側リング部材４０を回転可能に支持する。
【００３４】
内側リング部材４０は、第１出力軸２１の回転軸に直交する方向に貫通する第１孔４０１が形成される。第１孔４０１は、内側リング部材４０の周方向に等間隔で複数形成されている。第１孔４０１には、ピニオンギア４１に挿通されるピニオンギア軸部材４３の一方の端部が嵌合している。
【００３５】
外側リング部材４２は、ピニオンギア４１を挟んで内側リング部材４０の径方向外側に設けられる。外側リング部材４２は、第１出力軸２１の回転軸に直交する方向に貫通する第２孔４２１が形成される。第２孔４２１は、外側リング部材４２の周方向に等間隔であって、内側リング部材４０の第１孔４０１と対応する箇所に複数形成されている。第２孔４２１には、ピニオンギア４１に挿通されるピニオンギア軸部材４３の端部であって、第１孔４０１と反対側の端部が嵌合している。すなわち、ピニオンギア４１は、内側リング部材４０と外側リング部材４２との間に配置され、内側リング部材４０および外側リング部材４２とで保持されるピニオンギア軸部材４３の軸周りに回転可能に設けられている。
【００３６】
外側リング部材４２の径方向外側には、ウォームホイール５０が嵌合している。すなわち、径方向内側から、第１出力軸２１、第３軸受１５、内側リング部材４０、ピニオンギア４１、外側リング部材４２、ウォームホイール５０が、この順で配列されている。また、内側リング部材４０、外側リング部材４２、ピニオンギア軸部材４３、およびウォームホイール５０は、一体となって回転する。さらにまた、第３軸受１５は、内側リング部材４０、外側リング部材４２、ピニオンギア軸部材４３、およびウォームホイール５０を、第１出力軸２１の径方向外側において回転可能に支持している。
【００３７】
図３に示すように、ウォームホイール５０の径方向外側には、ウォーム５１が噛み合っている。また、ウォーム５１は、ハウジング１２に設けられた第４軸受１６および第５軸受１７により回転可能に支持されている。
ウォームホイール５０およびウォーム５１のリード角は、進み角が摩擦角よりも小さく設定されている。これにより、ウォームホイール５０とウォーム５１とをセルフロック可能にしている。すなわち、ウォームホイール５０とウォーム５１のリード角は、セルフロック可能な角度に設定されている。
【００３８】
ウォーム５１の第５軸受１７側には、ＶＧＲＳモータ５２が設けられている。本実施形態のＶＧＲＳモータ５２は、ブラシつきモータである。ＶＧＲＳモータ５２は、通電によりウォーム５１を正逆回転駆動する。ＶＧＲＳモータ５２がウォーム５１を正回転し、これに伴ってウォームホイール５０が入力軸１０の回転方向と同じ方向に回転すると、入力軸１０の回転が減速されて出力軸２０へ伝達される。一方、ＶＧＲＳモータ５２がウォーム５１を逆回転し、これに伴ってウォームホイール５０が入力軸１０の回転方向とは逆方向に回転すると、入力軸１０の回転か増速されて出力軸２０へ伝達される。これにより、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度とが可変となる。
【００３９】
ＥＰＳ部５は、入力軸１０および出力軸２０を挟んでＶＧＲＳモータ５２と反対側に設けられる。ＥＰＳ部５は、ＥＰＳウォームホイール８０、ＥＰＳウォーム８１、および第２のモータとしてのＥＰＳモータ８２を備える。ＥＰＳウォームホイール８０およびＥＰＳウォーム８１は、ハウジング１２内に収容されている。
【００４０】
ＥＰＳウォームホイール８０は、樹脂または金属で形成される。ＥＰＳウォームホイール８０は、第２出力軸２２に嵌合し、第２出力軸２２と一体となって回転する。
ＥＰＳウォームホイール８０の径方向外側には、ＥＰＳウォーム８１が噛み合っている。ＥＰＳウォーム８１は、ハウジング１２に設けられた第６軸受１８および第７軸受１９により回転可能に支持されている。なお、本実施形態では、ＥＰＳウォームホイールの歯筋が回転軸と平行に形成されている。また、ＥＰＳウォームホイール８０の歯底が円弧面ではなく、平面で形成されている。これにより、加工公差よりＥＰＳウォームホイール８０の設置位置が第２出力軸２２の軸方向にずれたとしても、ＥＰＳウォームホイール８０とＥＰＳウォーム８１との歯当たりの状態を、正回転時と逆回転時とで同様に保つことができる。
【００４１】
ＥＰＳウォーム８１の第７軸受１９側には、ＥＰＳモータ８２が設けられている。本実施形態では、ＥＰＳモータ８２は、ブラシレスの三相モータである。ＥＰＳモータ８２は、通電によりＥＰＳウォーム８１を正逆回転駆動する。これにより、ＥＰＳウォーム８１に噛み合うＥＰＳウォームホイール８０が第２出力軸２２に操舵補助トルクを付与することにより、操舵がアシストされる。
【００４２】
ここで、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御するＶＧＲＳ電子制御装置（以下、「ＶＧＲＳ ＥＣＵ」という。）、およびＥＰＳモータ８２の駆動を制御するＥＰＳ電子制御装置（以下、「ＥＰＳ ＥＣＵ」という。）について図４および図５に基づいて説明する。図４は、ＶＧＲＳ ＥＣＵ５５を説明するブロック図であり、図５は、ＥＰＳ ＥＣＵ８５を説明するブロック図である。
【００４３】
図４に示すように、ＶＧＲＳ ＥＣＵ５５は、ＶＧＲＳ制御部５６およびＶＧＲＳインバータ５７を有している。ＶＧＲＳ制御部５６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらを接続するバスラインを備えたコンピュータとして構成されており、ＶＧＲＳモータ５２の駆動制御を司る。また、ＶＧＲＳ制御部５６には、車両の走行速度を検出する車速センサ９１、ハンドル８の回転角度を検出するハンドル角センサ９２、およびＶＧＲＳモータ５２の回転角度を検出するＶＧＲＳモータ回転角センサ９３等が接続されている。
【００４４】
ＶＧＲＳインバータ５７は、複数のスイッチング素子からなり、ＶＧＲＳモータ５２への通電を切り替える。ＶＧＲＳインバータ５７を構成するスイッチング素子は、車速、ハンドル角、ＶＧＲＳモータ回転角に基づき、ＶＧＲＳ制御部５６によりオン／オフの切り替えが制御される。すなわち、ＶＧＲＳ制御部５６は、車速、ハンドル角、ＶＧＲＳモータ回転角に基づいてＶＧＲＳインバータ５７を制御することにより、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御している。
【００４５】
図５に示すように、ＥＰＳ ＥＣＵ８５は、ＥＰＳ制御部８６およびＥＰＳインバータ８７を有している。ＥＰＳ制御部８６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ及びこれらを接続するバスラインを備えたコンピュータとして構成されており、ＥＰＳモータ８２の駆動制御を司る。また、ＥＰＳ制御部８６には、車速センサ９１、ハンドル８の操舵トルクを検出するトルクセンサ９４、ＥＰＳモータ８２に通電されるモータ電流を検出するＥＰＳモータ電流センサ９５が接続されている。
【００４６】
ＥＰＳインバータ８７は、複数のスイッチング素子からなり、ＥＰＳモータ８２への通電を切り替える。ＥＰＳインバータ８７を構成するスイッチング素子は、車速、操舵トルク、巻線電流等に基づき、ＥＰＳ制御部８６によりオン／オフの切り替えが制御される。すなわち、ＥＰＳ制御部８６は、車速、操舵トルク、モータ電流に基づいてＥＰＳインバータ８７を制御することにより、ＥＰＳモータ８２の駆動を制御している。
【００４７】
続いて、ＶＧＲＳ制御部５６におけるＶＧＲＳ部３の制御処理を図６〜図９に基づいて説明する。
ＶＧＲＳ制御部５６におけるＶＧＲＳモータ５２に駆動制御に係る制御演算処理のメインフローを図６に示す。
【００４８】
最初のステップＳ１００（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す）では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、ハンドル角センサ９２により検出されるハンドル角センサ値を読み込み、ハンドル８が操舵された角度であるハンドル角を取得する。さらにまた、ＶＧＲＳモータ回転角センサ９３により検出されるＶＧＲＳモータ回転角センサ値を読み込み、ＶＧＲＳモータ回転角を取得する。
Ｓ１１０では、ＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理を行う。
Ｓ１２０では、ＶＧＲＳモータ回転角制御演算処理を行う。
Ｓ１３０では、ＶＧＲＳモータＰＷＭ指令値演算処理を行う。
Ｓ１４０では、Ｓ１３０で算出されたＰＷＭ指令値に基づき、ＶＧＲＳインバータ５７を構成するスイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する。
【００４９】
ここで、ＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理を図７に基づいて説明する。
Ｓ１１１では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、ハンドル角センサ９２により検出されるハンドル角センサ値を読み込み、ハンドル８の操舵角であるハンドル角θhを取得する。なお本実施形態では、ハンドル８が右方向に操舵された場合のハンドル角を正とし、ハンドル８が左方向に操舵された場合のハンドル角を負とする。
【００５０】
Ｓ１１２では、Ｓ１１１にて取得された車速に基づき、増速比を算出する。増速比算出処理については、図１５に基づいて後述する。
Ｓ１１３では、ＶＧＲＳモータ回転角指令値θcを算出し、本処理を終了する。Ｓ１１１にて取得されたハンドル角をθh、Ｓ１１２にて算出された増速比をｚ、ウォームギアの減速比をｉとすると、ＶＧＲＳモータ回転角指令値θcは、以下の式（１）により算出される。
θc＝θh×（ｚ−１）×ｉ×０．５      …（１）
【００５１】
続いて、ＶＧＲＳモータ回転角制御演算処理を図８に基づいて説明する。
Ｓ１２１では、図７中のＳ１１３で算出されたＶＧＲＳモータ回転角指令値θcを取得する。また、ＶＧＲＳモータ回転角センサ９３により検出されるＶＧＲＳモータ回転角センサ値を読み込み、ＶＧＲＳモータ回転角θmを取得する。
Ｓ１２２では、角度差分値θdを算出する。角度差分値θdは、以下の式（２）により算出される。
θd＝θc−θm      …（２）
【００５２】
Ｓ１２３では、ＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcを算出し、本処理を終了する。なお、ＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcは、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。ここで、ＶＧＲＳモータにおける比例ゲインをＫＰvとし、積分ゲインをＫＩvとすると、ＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcは、以下の式（３）により算出される。
【００５３】
【数１】
2012006417.tif 000003
【００５４】
続いて、ＶＧＲＳモータにおけるＰＷＭ指令値演算処理を図９に基づいて説明する。
Ｓ１３１では、図８中のＳ１２３で算出されたＶＧＲＳモータ電圧指令値Ｖvcを取得する。
Ｓ１３２では、ＶＧＲＳモータＰＷＭ指令値Ｐvを算出する。バッテリ電圧をＶbとすると、Ｐvは、以下の式（４）により算出される。
Ｐv＝Ｖvc／Ｖb×１００      …（４）
【００５５】
ＶＧＲＳ制御部５６は、Ｓ１３２にて算出されたＶＧＲＳモータＰＷＭ指令値Ｐvに基づき、ＶＧＲＳインバータ５７を構成するスイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御することにより、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する（図６中のＳ１４０）。ＶＧＲＳモータ５２の駆動により、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度との比を可変としている。
【００５６】
次に、ＥＰＳ制御部８６におけるＥＰＳ部５の制御処理を図１０〜図１３に基づいて説明する。
ＥＰＳ制御部８６におけるＥＰＳモータ８２の駆動制御に係る制御演算処理のメインフローを図１０に示す。
最初のＳ２００では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、トルクセンサ９４のセンサ値を読み込み、乗員によりハンドル８が操舵されることにより生じる操舵トルクを取得する。さらにまた、ＥＰＳモータ電流センサ９５により検出される電流センサ値を読み込み、ＥＰＳモータ８２に通電されるモータ電流を取得する。
【００５７】
Ｓ２１０では、ＥＰＳモータ電流指令値演算処理を行う。
Ｓ２２０では、ＥＰＳモータ電流制御演算を行う。
Ｓ２３０では、ＥＰＳモータＰＷＭ指令値演算処理を行う。
Ｓ２４０では、Ｓ２３０で算出されたＰＷＭ指令値に基づき、ＥＰＳインバータ８７を構成するスイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、ＥＰＳモータ８２の駆動を制御する。
【００５８】
ここで、ＥＰＳモータ電流指令値演算処理を図１１に基づいて説明する。
Ｓ２１１では、車速センサ９１により検出される車速センサ値を読み込み、車両の走行速度である車速を取得する。また、トルクセンサ９４のセンサ値を読み込み、乗員によりハンドル８が操舵されることにより生じる操舵トルクを取得する。
【００５９】
Ｓ２１２では、Ｓ２１１にて取得された車速および操舵トルクに基づき、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを算出し、本処理を終了する。なお、各車速における操舵トルクとＥＰＳモータ電流指令値Ｉcとの関係は、予めマップ等に記憶されている。本実施形態では、操舵トルクとＥＰＳモータ電流指令値Ｉcとの関係が、車速ごとに図１４に示すマップとして記憶されている。すなわち、図１４に示すように、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcは、操舵トルクの増加に伴って大きくなる。また、操舵トルクが同じである場合、車速が大きいほど、ＥＰＳモータ電流指令値Ｉcは小さい。
【００６０】
続いて、ＥＰＳモータ電流指令制御演算処理を図１２に基づいて説明する。
Ｓ２２１では、図１１中のＳ２１２で算出されたＥＰＳモータ電流指令値Ｉcを取得する。また、ＥＰＳモータ電流センサ９５により検出される電流センサ値を読み込み、ＥＰＳモータ８２に通電されるＥＰＳモータ電流値Ｉmを取得する。
Ｓ２２２では、電流差分値Ｉdを算出する。電流差分値Ｉdは、以下の式（５）により算出される。
Ｉd＝Ｉc−Ｉm      …（５）
【００６１】
Ｓ２２３では、ＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecを算出し、本処理を終了する。なお、ＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecは、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。ここで、ＥＰＳモータにおける比例ゲインをＫＰeとし、積分ゲインをＫＩeとすると、ＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecは、以下の式（６）により算出される。
【００６２】
【数２】
2012006417.tif 000004
【００６３】
続いて、ＥＰＳモータＰＷＭ指令値演算処理を図１３に基づいて説明する。
Ｓ２３１では、図１２中のＳ２２３で算出されたＥＰＳモータ電圧指令値Ｖecを取得する。
Ｓ２３２では、ＥＰＳモータＰＷＭ指令値Ｐeを算出する。バッテリ電圧をＶbとすると、Ｐeは、以下の式（７）により算出される。
Ｐe＝Ｖec／Ｖb×１００      …（７）
【００６４】
ＥＰＳ制御部８６は、Ｓ２３２にて算出されたＥＰＳモータＰＷＭ指令値Ｐeに基づき、ＥＰＳインバータ８７を構成するスイッチング素子のオン／オフのタイミングを制御することにより、ＥＰＳモータ８２の駆動を制御する（図１０中のＳ２４０）。ＥＰＳモータ８２の駆動により生じるトルクにより、乗員によるハンドル８の操舵が補助される。
【００６５】
本実施形態では、ＥＰＳ部５の故障等によりＥＰＳ部５によりハンドル８の操舵をアシストできない場合、ＶＧＲＳ部３における増速比を適切に設定することにより、乗員により入力可能なトルクで操舵可能な角度範囲を広げている。
【００６６】
ここで、増速比について説明する。増速比は、入力軸１０の回転角度と出力軸２０との回転角度の比であり、本実施形態では、出力軸２０の回転角度を入力軸１０の回転角度で除した値とする。したがって、入力軸１０の回転角度に増速比を乗じることにより、出力軸２０の回転角度が算出される。また、増速比が１であるとき、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度とが一致している。さらにまた、増速比が１より小さい値である場合、出力軸２０の回転角度は、入力軸１０の回転角度よりも小さくなる。なお本実施形態では、ディファレンシャルギアの作用により、入力軸１０の回転方向と出力軸２０の回転方向とが反対方向となるので、増速比が１であって、ハンドル８が右方向にθh操舵された場合、ハンドル８側からみて入力軸１０が右方向にθh回転し、出力軸２０は左方向にθh回転する。
【００６７】
ＶＧＲＳ制御部５６における増速比決定処理を図１５に基づいて説明する。図１５に示すフローチャートは、図７に示すＶＧＲＳモータ回転角指令値演算処理のサブフローであって、図７中のＳ１１２にて実行される増速比決定処理である。
【００６８】
Ｓ３０１では、ＥＰＳ部５の故障等により、ＥＳＰ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止しているか否かを判断する。ここでの判断は、ＥＰＳ部５によりハンドル８の操舵を補助する補助トルクを発生できなくなった場合にＥＰＳ制御部８６から出力されるＥＰＳ故障信号に基づいて判断する。このＥＰＳ故障信号は、ＣＡＮ（Controller Area Network）を経由して取得される。ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止していると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０３へ移行する。ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止していないと判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、Ｓ３０２へ移行する。
【００６９】
Ｓ３０２では、図７中のＳ１１１で取得された車速に基づき、増速比を決定する。このときの増速比を通常時増速比ｚcとする。車速と通常時増速比ｚcとの関係は、予めマップとして記憶されている。本実施形態では、車速と通常時増速比ｚcとの関係が、図１６に示すマップとして記憶されている、すなわち、図１６に示すように、車速が所定値よりも小さい場合、通常時増速比ｚcは、車速の増大に伴って大きくなる。また車速が所定値以上である場合、通常時増速比ｚcは、車速の増大に伴って小さくなる。
【００７０】
図１５に戻り、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止していると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）に移行するＳ３０３では、入力軸１０の回転角度よりも出力軸２０の回転角度が小さくなる値に増速比を決定する。このときの増速比を停止時増速比ｚsとする。本実施形態では、上述の通り、入力軸１０の回転角度に増速比を乗じることにより出力軸２０の回転角度が算出されるので、停止時増速比ｚsを１より小さい所定値、例えば０．２、に決定する。
そして、本処理にて決定された増速比に基づき、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する。具体的には、決定された増速比である通常時増速比ｚcまたは停止時増速比ｚsを増速比ｚとし、図７中のＳ１１３以降の処理を実行する。
【００７１】
ここで、ハンドル８を操舵するのに要するトルクであるハンドルトルクとハンドル角度との関係を図１７に示す。なお、いずれの場合においても、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合の増速比が１より大きい値となる一定の速度で走行しているものとする。
図１７中においては、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合におけるハンドルトルクとハンドル角度との関係を実線Ｓ１で示し、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合において、増速比を停止時増速比ｚsとしたときのハンドルトルクとハンドル角度との関係を実線Ｓ２で示した。また、参考例として、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合において、増速比を通常時増速比ｚcとしたときのハンドルトルクとハンドル角度との関係を実線Ｓ３で示した。
なお、操舵輪７の舵角が大きくなると、ハンドル８の操舵に要するハンドルトルクが大きくなるものとする。すなわち、増速比が一定のとき、ハンドル角度が大きくなるほど操舵輪７の舵角が大きくなるので、ハンドルトルクが大きい。また、ハンドル８をある角度θまで回転するとき、増速比が小さいほど操舵輪７の舵角が小さくなるので、ハンドル８の操舵に要するトルクが小さい。
【００７２】
ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、増速比を車速に基づいて１より大きい値である通常時増速比ｚcに決定し（Ｓ３０２）、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する。このとき、実線Ｓ１で示すように、ハンドル８をθ1回転させるのに要するハンドルトルクがＴ１であるものとする。
【００７３】
ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合について説明する。
参考例において、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合であって、増速比を車速に基づいて１より大きい値である通常時増速比ｚcに決定した場合、実線Ｓ３で示すように、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合に要するトルクＴ１と比較してハンドル８をθ1まで操舵するのに大きなトルクＴ３を要する。すなわち、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合よりもハンドル８を操舵するのに大きなトルクを要するので、ハンドル８がロックされたとユーザに誤解される虞がある。
【００７４】
そこで、本実施形態では、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御がＥＰＳ部５の故障等により停止している場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、出力軸２０の回転角度が入力軸１０の回転角度よりも小さくなるように、増速比を１よりも小さい値である停止時増速比ｚsに決定している（Ｓ３０３）。本実施形態では、停止時増速比ｚsが十分に小さい値に設定されているので、実線Ｓ２で示すように、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合に要するトルクＴ１と比較して小さなトルクＴ２でハンドル８をθ1まで操舵することができる。
【００７５】
換言すると、同じトルクＴ１でハンドル８を操舵するとき、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止している場合であって増速比を停止時増速比ｚsとした場合にハンドル８を操舵可能な回転角度θ2は、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が行われている場合にであって増速比を通常時増速比ｚcとした場合にハンドル８を操舵可能な回転角度θ1より大きい。また、同じトルクＴ１でハンドル８を操舵するとき、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止している場合であって増速比を停止時増速比ｚsとした場合にハンドル８を操舵可能な回転角度θ2は、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止している場合であって増速比を通常時増速比ｚcとした場合にハンドル８を操舵可能な回転角度θ3よりも大きい。すなわち、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止している場合、増速比を１より小さい停止時増速比ｚsとすることにより、同じトルクで操舵可能な角度範囲を大きくしている。
【００７６】
なお、増速比を通常時増速比ｚcよりも小さい値である停止時増速比ｚsとした場合にハンドル８をθ1操舵したときの操舵輪７の舵角は、増速比を通常時増速比ｚcとした場合にハンドル８をθ1操舵したときの操舵輪７の舵角よりも小さくなる。
【００７７】
ここで、操舵制御装置１が発揮する効果について説明する。
（１）入力軸１０は、乗員により操舵されるハンドル８に連結される。出力軸２０は、入力軸１０と相対回転可能に設けられ、ハンドル８に加えられたトルクを操舵輪７側へ伝達するトルク伝達経路をなしている。ＶＧＲＳ部３は、入力軸１０の回転を出力軸２０へ伝達する歯車機構３０、および歯車機構３０を駆動するＶＧＲＳモータ５２を有し、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度との比を可変にする。ＥＰＳ部５は、ＥＰＳモータ８２を有し、ＥＰＳモータ８２を駆動することにより生じるトルクにより乗員によるハンドル８の操舵を補助する。
【００７８】
また、入力軸１０の回転角度と出力軸２０の回転角度との比である増速比ｚを決定し（図７中のＳ１１２）、決定された増速比に基づき、ＶＧＲＳモータ５２の駆動を制御する（図６中のＳ１４０）。さらにまた、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止しているか否かを判断し（図１５中のＳ３０１）、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止していると判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、出力軸２０の回転角度が入力軸の回転角度より小さくなる値、すなわち本実施形態では１より小さい値である停止時増速比ｚs、に増速比を決定する（Ｓ３０３）。
【００７９】
出力軸２０の回転角度が大きくなると操舵輪７の舵角が大きくなり、操舵輪７の舵角が大きくなるとハンドル８を操舵するのに要するトルクが大きくなる。また、ＥＰＳ部５の故障等により、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合、ハンドル８の操舵に通常より大きなトルクを要するようになり、ハンドル８がロックされたと誤解される虞がある。特に近年、モータ出力の向上に伴い、ＥＰＳ装置が中型車や大型車にも適用されるようになってきている。中型車や大型車のように車両重量が重い車両においてＥＳＰ装置の故障等により操舵のアシストが停止すると、ハンドル８をほとんど動かすことができなくなってしまう。そこで本実施形態では、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ハンドル８に連結される入力軸１０の回転角度に対する出力軸２０の回転角度を小さくして操舵輪７の舵角を小さくすることにより、同じトルクで操舵可能な角度範囲を広げている。これにより、ＥＰＳ部５によるハンドル８の操舵を補助するアシスト制御が停止した場合にＶＧＲＳ部３のＶＧＲＳモータ５２の駆動の制御に係る増速比を変更することにより、操舵輪７の操舵を適切に制御することができる。また、入力軸１０の回転角度に対する出力軸２０の回転角度を小さくすることにより、比較的小さいトルクでハンドル８を操舵可能な角度範囲が広がるので、ハンドル８がロックされたと乗員に誤解される可能性を低減することができる。
【００８０】
（２）本実施形態のトルク伝達経路は、入力軸１０および出力軸２０を有するコラム軸２、およびコラム軸２の回転運動を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構６からなる。本実施形態では、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、いずれもコラム軸２に設けられる。また、ＶＧＲＳ部３およびＥＰＳ部５は、一体にモジュール化されている。これにより、従来、搭載スペースの制約が大きく、ＶＧＲＳの適用が困難であった小型車にも搭載可能となる。
【００８１】
なお、本実施形態では、ＶＧＲＳ制御部５６が、「増速比決定手段」、「駆動制御手段」、「停止判断手段」、「車速取得手段」を構成している。また、図１５中のＳ３０２およびＳ３０３が「増速比決定手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ３０１が「停止判断手段」の機能としての処理に対応している。さらにまた、図６中のＳ１４０が「駆動制御手段」の機能としての処理に対応している。また、図７中のＳ１１１が「車速取得手段」の機能としての処理に対応している。
【００８２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ＥＰＳ部によるハンドルの操舵をアシストするアシスト制御が停止しているとき、出力軸の回転角度が入力軸の回転角度よりも小さくなるように、増速比を１より小さい所定値とした。ところで、ハンドルの操舵に要するトルクは、車速が小さいほど大きい。そこで、他の実施形態では、ＥＰＳ部によるハンドルの操舵をアシストするアシスト制御が停止しているとき、出力軸の回転角度が入力軸の回転角度よりも小さくなる範囲において、車速に応じて増速比を可変としてもよい。すなわち、パワーステアリング部により操舵のアシストが停止していると判断された場合、車速が小さいほど入力軸の回転角度に対する出力軸の回転角度が小さくなる値に増速比を決定してもよい。
【００８３】
これにより、車両の走行速度が小さいほど出力軸の回転角度が小さくなるようにＶＧＲＳ部のＶＧＲＳモータの駆動の制御に係る増速比を変更することにより、操舵輪の操舵を適切に制御することができる。また、ハンドルの操舵に要するトルクが大きい低速走行時においても、ハンドルがロックされたと乗員に誤解される可能性を低減することができる。
【００８４】
なお、ＥＰＳ部によるアシスト停止時における増速比は、上記実施形態の如く所定値としてもよいし、車速に基づいて決定される関数としてもよいし、車速に基づいて段階的に変わるようにしてもよい。また、ＥＰＳ部によるアシスト制御が行われている場合において増速比が比較的小さく設定されている高速走行時においては、ＥＰＳ部によるアシスト制御が行われていない場合であってもＥＰＳ部によるアシスト制御が行われている場合と同様の増速比としてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、図１７に示すように、同じトルクＴ１でハンドルを操舵する場合において、ＥＰＳ部による操舵のアシスト制御が行われている場合であって増速比を通常時増速比ｚcとした場合のハンドルの操舵角度をθ1、ＥＰＳ部による操舵のアシスト制御が停止している場合であって増速比を１より小さい停止時増速比ｚsとした場合のハンドルの操舵角度をθ2、ＥＰＳ部による操舵のアシスト制御が停止している場合であって増速比を通常時増速比ｚcとした場合のハンドルの操舵角度をθ3としたとき、θ3＜θ1＜θ2であった。他の実施形態では、θ3＜θ2＜θ1であってもよい。すなわち、ＥＰＳ部による操舵のアシスト制御が停止している場合（図１５中のＳ３０１：ＹＥＳ）、通常時増速比ｚcよりも停止時増速比ｚsを小さい値とすれば、操舵輪の舵角が小さくなるので、同じトルクで操舵可能な角度範囲が大きくなり（すなわち、θ3＜θ2）、操舵部材がロックされたと乗員に誤解される可能性を低減することができる。
【００８６】
上記実施形態では、ＶＧＲＳ部およびＥＰＳ部は、一体にモジュール化されてコラム軸に設けられていた。他の実施形態では、ＶＧＲＳ部とＥＰＳ部とは、一体にモジュール化されていなくてもよい。また、ＶＧＲＳ部をコラム軸に設け、ＥＰＳ部をラック軸に設ける、といった具合に、別々の場所に設けてもよい。さらにまた、ＶＧＲＳ部およびＥＰＳ部等の構造としては、一般的に用いられているＶＧＲＳ装置およびＥＰＳ装置を用いることができ、上記実施形態の構造に限らない。
【００８７】
また、上記実施形態では、ＶＧＲＳ ＥＣＵとＥＰＳ ＥＣＵとが別々に設けられていたが、１つのＥＣＵがＶＧＲＳ部およびＥＰＳ部を制御するように構成してもよい。
上記実施形態では、ＶＧＲＳ部は、ＶＧＲＳモータの回転角に基づいてＶＧＲＳモータ電圧指令値を算出して制御されていたが、ＶＧＲＳモータの回転角に替えて、ピニオン角センサにより検出されるピニオン角に基づいて制御してもよい。
【００８８】
上記実施形態の操舵制御装置では、ラックアンドピニオン機構は、左右の操舵輪の回転中心を結ぶ直線よりも車両後方側に設けられていた。ここで、他の実施形態における操舵制御装置を図１８に示す。なお、上記実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
図１８に示す操舵システム２００のように、ラックアンドピニオン機構６は、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌよりも車両前方側に設けてもよい。図１８に示す例において、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａは、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くなっている。
【００８９】
図２０に示す例においても、入力軸１０と出力軸２０との間に設けられるディファレンシャルギアの作用により出力軸２０は入力軸１０の回転方向と反対方向に回転するので、ハンドル８が左方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が右回りに回転し、ステアリングラックバー６１は左方向に移動し、車両が左方向へ進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
また、ハンドル８が右方向に操舵されると、ユニバーサルジョイント９側から見てステアリングピニオン６０が左回りに回転し、ステアリングラックバー６１は右方向に移動し、車両が右方向に進行するように操舵輪７の舵角が変更される。
【００９０】
このように、上記実施形態と同様、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングピニオン６０との間の距離Ａを左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線Ｌとステアリングラックバー６１との距離Ｂよりも長くする、すなわちＡ＞Ｂとすることにより、出力軸２０、シャフト２４、およびステアリングピニオン６０の回転方向とは反対方向に操舵輪７が操舵され、ハンドル８の回転方向と操舵輪７の舵角の向きを整合させている。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１・・・操舵制御装置
２・・・コラム軸
３・・・操舵比可変部
５・・・電動パワーステアリング部（パワーステアリング部）
６・・・ラックアンドピニオン機構
７・・・操舵輪
８・・・ハンドル（操舵部材）
１０・・・入力軸
１１・・・入力ギア
２０・・・出力軸
２３・・・出力ギア
３０・・・歯車機構
４１・・・ピニオンギア
５２・・・ＶＧＲＳモータ（第１のモータ）
５５・・・ＶＧＲＳ ＥＣＵ
５６・・・ＶＧＲＳ制御部（増速比決定手段、駆動制御手段、停止判断手段、車速取得手段）
５７・・・ＶＧＲＳインバータ
８２・・・ＥＰＳモータ（第２のモータ）
８５・・・ＥＰＳ ＥＣＵ
８６・・・ＥＰＳ制御部
８７・・・ＥＰＳインバータ
１００・・・操舵システム
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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