(57)【要約】【課題】簡素なシステムで操舵部材へ付与される操舵反力を適切に制御可能な操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置１の操向制御部５は、操向制御モータ５５を有し、ステアリングホイール角θｈに基づいて操向制御モータ５５を制御し操舵輪７の操舵角θｔを制御する。操舵反力付与部３は、操向制御部５よりもステアリングホイール８側に設けられ、入力軸１１の回転を出力軸２１へ伝達する差動減速機構３０および差動減速機構３０を駆動する反力付与モータ４５を有し、反力付与モータ４５の駆動により、ステアリングホイール８に操舵反力を付与する。これにより、通常時においてもステアリングホイール８と操舵輪７とが機械的に連結されているので、フェイルセーフ手段を別途設ける必要がなく、システムを簡素化することができる。また、ステアリングホイール８へ付与される操舵反力を適切に制御することができる。【選択図】  図１
2012096722.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る出力軸と、
前記出力軸の回転運動を直線運動に変換し、前記操舵輪を揺動させて操舵角を変化させるステアリングギアボックス部と、
前記操舵部材の操舵により変化する前記入力軸の操作量を検出する操作量検出手段と、
第１のモータを有し、前記操作量検出手段により検出された前記入力軸の操作量に基づいて前記第１のモータを駆動することにより前記操舵輪の前記操舵角を制御する操向制御部と、
前記操向制御部よりも前記操舵部材側に設けられ、前記入力軸と前記出力軸とを連結し前記入力軸の回転を前記出力軸へ伝達する差動減速機構、および、前記差動減速機構を駆動する第２のモータを有し、前記第２のモータを駆動することにより前記操舵部材に操舵反力を付与する操舵反力付与部と、
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
前記操舵反力付与部は、前記入力軸と前記出力軸との回転数の比を固定する固定手段を有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】
前記差動減速機構は、前記第２のモータにより回転駆動される第１の歯車、および、前記第１の歯車と噛み合う第２の歯車を有し、
前記固定手段は、前記第１の歯車の回転により前記第２の歯車は回転するが前記第２の歯車の回転により前記第１の歯車は回転しないようにセルフロック可能なリード角を設定することにより前記入力軸と前記出力軸との回転数の比を固定するセルフロック機構であることを特徴とする請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記第２のモータは、前記入力軸に生じる入力軸トルクに基づいて制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
前記入力軸トルクを検出するトルクセンサを備えることを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項６】
前記入力軸トルクは、前記第２のモータに通電される通電量に基づいて推定されることを特徴とする請求項４に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
前記第２のモータは、前記入力軸の操作量に基づいて制御されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項８】
車両の状態に関する状態情報を取得する状態情報取得手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項９】
前記第２のモータは、前記状態情報取得手段により取得される前記状態情報に基づいて制御されることを特徴とする請求項８に記載の操舵制御装置。
【請求項１０】
前記第１のモータは、前記状態情報取得手段により取得される前記状態情報に基づいて制御されることを特徴とする請求項８または９に記載の操舵制御装置。
【請求項１１】
前記状態情報は、前記車両の走行速度に関する走行速度情報を含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項１２】
前記状態情報は、前記操舵輪と路面との間に生じる回転力に関する操舵輪回転力情報を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【請求項１３】
前記状態情報は、前記車両のモーメントに関する車両モーメント情報を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項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、操舵輪の操舵角を制御する操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のステアリングシステムとして、ステアリングホイールに加えられたトルクによらず、電気的に操舵輪を駆動する所謂ステアバイワイヤ型のステアリングシステムが公知である。特許文献１〜３では、いずれも通常時において、ステアリングホイールと操舵輪との間は、機械的に連結されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２４８３９０号公報
【特許文献２】特開２００７−１５６４号公報
【特許文献３】特開２０１０−６９８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３のように、通常時においてステアリングホイールと操舵輪との間が機械的に連結されていないステアリングシステム（以下、「完全バイワイヤ型のシステム」という。）では、システムに何らかの失陥が生じた場合のために、完全バイワイヤ型のシステムとは別途にフェイルセーフ手段を設ける必要がある。そのため、通常時には必要のないフェイルセーフ手段を設けることにより、システム全体が複雑になるという問題点があった。
【０００５】
また、従来の電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ装置」という。）では、ステアリングホイールと操舵輪とが機械的に連結されている。従来のＥＰＳ装置にてステアリングホイールに付与される操舵反力を制御する場合、操舵輪の転舵力に基づいて操舵反力を制御することはできるが、操舵輪への転舵力の方向とステアリングホイールへの操舵反力の方向とが一致しない場合があり、操舵反力を適切に制御することが困難であった。
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、簡素なシステムで操舵部材へ付与される操舵反力を適切に制御可能な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】
【０００６】
請求項１に記載の操舵制御装置は、入力軸と、出力軸と、ステアリングギアボックス部と、操作量検出手段と、操向制御部と、操舵反力付与部と、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る。ステアリングギアボックス部は、出力軸の回転運動を直線運動に変換し、操舵輪を揺動させて操舵角を変化させる。操作量検出手段は、操舵部材の操舵により変化する入力軸の操作量を検出する。操向制御部は、第１のモータを有し、操作量検出手段により検出された入力軸の操作量に基づいて第１のモータを駆動することにより操舵輪の操舵角を制御する。操舵反力付与部は、操向制御部よりも操舵部材側に設けられる。また、操舵反力付与部は、入力軸の回転を出力軸へ伝達する差動減速機構、および、差動減速機構を駆動する第２のモータを有し、第２のモータを駆動することにより操舵部材に操舵反力を付与する。
【０００７】
本発明では、操舵部材と操舵輪とは、通常時においても、入力軸、差動減速機構、出力軸、およびステアリングギアボックス部等により機械的に連結されている。また、操舵輪の操舵角は、操向制御部の第１のモータの駆動を制御することにより電気的に制御されており、ステアバイワイヤの機能を備えている。すなわち、特許文献１〜３のような完全バイワイヤ型のステアリングシステムとは異なり、本発明は、ステアバイワイヤの機能を備えつつ、操舵部材と操舵輪とが機械的に連結されているセミバイワイヤ型のステアリングシステムである、といえる。本発明では、通常時においても操舵部材と操舵輪とが機械的に連結されているので、フェイルセーフ手段を別途設ける必要がなく、完全バイワイヤシステムよりもシステムを簡素化することができる。また、操向制御部よりも操舵部材側に差動減速機構を有する操舵反力付与部が設けられ、第２のモータにより操舵部材へ付与される操舵反力を制御しているので、従来のＥＰＳ装置と比較し、操舵部材へ付与される操舵反力を適切に制御することができる。
【０００８】
バイワイヤシステムの電気系統等に異常が生じた場合のフェイルセーフ手段は、以下の構成により実現することができる。
請求項２に記載の発明では、操舵反力付与部は、入力軸と出力軸との回転数の比を固定する固定手段を有する。上述の通り、本発明では、通常時においても操舵部材と操舵輪とが機械的に連結されているので、固定手段により入力軸と出力軸との回転数の比を固定することにより、機械的連結機構を別途加えることなく容易にフェイルセーフを実現することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、差動減速機構は、第２のモータにより回転駆動される第１の歯車、および、第１の歯車と噛み合う第２の歯車を有する。固定手段は、第１の歯車の回転により第２の歯車は回転するが第２の歯車の回転により第１の歯車は回転しないようにセルフロック可能なリード角を設定することにより入力軸と出力軸との回転数の比を固定するセルフロック機構である。これにより、入力軸と出力軸との回転数の比を固定するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を低減することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、第２のモータは、入力軸に生じる入力軸トルクに基づいて制御される。これにより、入力軸トルクに基づき、操舵反力を適切に制御することができる。
請求項５に記載の発明では、入力軸トルクを検出するトルクセンサを備える。トルクセンサにより入力軸トルクが直接的に検出されるので、精度よく操舵反力を制御することができる。
請求項６に記載の発明では、入力軸トルクは、第２のモータに通電される通電量に基づいて推定される。これにより、例えば請求項５に記載のトルクセンサ等を省略することができるので、部品点数を低減することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明では、第２のモータは、入力軸の操作量に基づいて制御される。入力軸の操作量と駆動輪の転舵力との間には相関関係があるため、入力軸の操作量に基づいて第２のモータを駆動して操舵反力を制御することにより、車両の操作性を向上することができる。
【００１２】
請求項８に記載の発明では、車両の状態に関する状態情報を取得する状態情報取得手段をさらに備える。
請求項９に記載の発明では、第２のモータは、状態情報取得手段により取得される状態情報に基づいて制御される。これにより、車両の状態に応じて、操舵部材側へ付与される操舵反力を適切に制御することができる。
請求項１０に記載の発明では、第１のモータは、状態情報取得手段により取得される状態情報に基づいて制御される。これにより、車両の状態に応じて、操舵輪の操舵角を適切に制御することができる。
【００１３】
車両の状態情報とは、例えば以下の構成を採用することができる。
請求項１１に記載の発明では、状態情報は、車両の走行速度に関する走行速度情報を含む。これにより、車両の走行速度に応じて、第１のモータまたは第２のモータを適切に制御することができる。
請求項１２に記載の発明では、状態情報は、操舵輪と路面との間に生じる回転力に関する操舵輪回転力情報を含む。これにより、例えば路面の状態に応じて、第１のモータまたは第２のモータを適切に制御することができる。
請求項１３に記載の発明では、状態情報は、車両のモーメントに関する車両モーメント情報を含む。これにより、車両のモーメント応じて、第１のモータまたは第２のモータを適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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ブロック図である。
【図２】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３】本発明の第１実施形態による操舵制御モジュールの断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による操舵角制御処理を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態による操舵角目標値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実施形態による操舵角フィードバック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実施形態によるＰＷＭ指令値演算処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態によ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１０】本発明の第１実施形態による反力付与制御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実施形態による反力目標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実施形態による反力フィードバック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実施形態による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実施形態によるステアリングホイール角と負荷反力目標値とが対応づ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実施形態によるステアリングホイール角速度と摩擦反力目標値とが対応づけられたマップを説明する説明図である。
【図１６】本発明の第２実施形態による反力付与制御処理を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の第２実施形態による反力フィードバック制御演算処理を説明するフローチャートである。
【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説明する概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による操舵制御装置を図面に基づいて説明する。
なお、以下、複数の実施形態において、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。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による操舵制御装置を図１〜図１５に基づいて説明する。
まず、操舵制御システムの全体構成を図１および図２に基づいて説明する。操舵制御装置１は、コラム軸２、操舵反力付与部３、操向制御部５、ステアリングギアボックス部６、操舵輪７、操舵部材としてのステアリングホイール８、および制御ＥＣＵ７０等を備えている。
【００１６】
操舵反力付与部３は、差動減速機構３０および第２のモータとしての反力付与モータ４５等を有する。操向制御部５は、歯車部５０および第１のモータとしての操向制御モータ５５等を有する。反力付与モータ４５および操向制御モータ５５は、制御ＥＣＵ７０により駆動が制御される。本実施形態では、操舵反力付与部３および操向制御部５は、図２等に示すように、コラム軸２周りに配置されており、操舵反力付与部３は操向制御部５よりもステアリングホイール８側に設けられる。また、図２に示すように、操舵反力付与部３および操向制御部５は、ハウジング１２に収容されている。すなわち、操舵反力付与部３および操向制御部５は、一体にモジュール化され、操舵制御モジュール１０を構成している。これにより、装置全体の小型化に寄与する。なお、操舵制御モジュール１０の詳細は、図３等に基づいて後述する。
【００１７】
コラム軸２は、入力軸１１、出力軸２１で構成され、出力軸２１はユニバーサルジョイント２３を介してインターミディエイトシャフト２４に連結されている。入力軸１１は、乗員により操舵されるステアリングホイール８と連結されている。入力軸１１には、入力軸１１の回転角度であるステアリングホイール角θｈを検出するステアリングホイール角センサ８１、および、入力軸１１に生じる入力軸トルクＴｓｎを検出するトルクセンサ８２が設けられる。なお、本実施形態では、ステアリングホイール８と入力軸１１とが連結されており、ステアリングホイール角センサ８１が「操作量検出手段」に対応し、ステアリングホイール角θｈが、「操舵部材の操舵により変化する入力軸の操作量」に対応している。また、本実施形態では、ステアリングホイール８が右方向に操舵された場合のステアリングホイール角θｈを正とし、ステアリングホイール８が左方向に操舵された場合を負とする。
【００１８】
前述のように出力軸２１は、入力軸１１と同軸にコラム軸２上に設けられ、入力軸１１と相対回転可能に設けられており、出力軸２１の回転方向は、入力軸１１と出力軸２１との間に設けられる差動減速機構３０の作用により、入力軸１１の回転方向とは逆方向になる。
【００１９】
ステアリングギアボックス部６は、ステアリングピニオン６１およびステアリングラックバー６３等を備え、左右の操舵輪７の回転中心を結ぶ直線（図２中において記号Ｌで示す。）よりも車両後方に設けられる。ステアリングピニオン６１およびステアリングラックバー６３は、ステアリングギアボックス６４に収容される。
円形歯車であるステアリングピニオン６１は、コラム軸２のステアリングホイール８と反対側の端部に設けられ、出力軸２１およびピニオン軸６２等と共に正逆回転する。ピニオン軸６２には、ピニオン軸６２の回転角度であるピニオン角θｐを検出するピニオン角センサ８３が設けられている。ステアリングラックバー６３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６３に設けられるラック歯がステアリングピニオン６１と噛み合うことにより、ステアリングピニオン６１の回転運動がステアリングラックバー６３の車両左右方向の直線運動に変換される。すなわち、ステアリングギアボックス部６は、出力軸２１の回転運動を直線運動に変換している。
【００２０】
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６１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６３との距離Ｂよりも長くなっている。
本実施形態では、前述したように入力軸１１と出力軸２１との間に設けられる差動減速機構３０の作用により出力軸２１は入力軸１１の回転方向と反対方向に回転するので、ステアリングホイール８が左方向に操舵されると、ピニオン軸６２側から見てステアリングピニオン６１が右回りに回転し、ステアリングラックバー６３が右方向に移動し、車両が左方向へ進行するように操舵輪７の操舵角が変更される。また、ステアリングホイール８が右方向に操舵されると、ピニオン軸６２側から見てステアリングピニオン６１が左回りに回転し、ステアリングラックバー６３が左方向に移動し、車両が右方向へ進行するように操舵輪７の操舵角が変更される。
【００２１】
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６１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６３との距離Ｂより長くする、すなわちＡ＞Ｂとする、ことにより、出力軸２１およびステアリングピニオン６１の回転方向とは反対方向に操舵輪７が操舵され、ステアリングホイール８の回転方向と操舵輪７の操舵角の向きを整合させている。これにより、出力軸２１の回転方向を再度逆転するための歯車装置等が不要になる。
【００２２】
図１に示すように、ステアリングラックバー６３の両端には、タイロッド６６および図示しないナックルアームが設けられ、このタイロッド６６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６３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６３の移動量に応じて操舵される。タイロッド６６には、操舵輪７と路面との間に生じる回転力を検出するためのタイロッド軸力センサ８５が設けられる。また、操舵輪７には、操舵輪７の回転速度を検出する車輪速センサ８６が設けられる。
【００２３】
制御ＥＣＵ７０は、反力付与モータ制御部７１、反力付与インバータ７２、操向制御モータ制御部７５、および操向制御インバータ７６を有している。反力付与モータ制御部７１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらを接続するバスライン等を備えた通常のコンピュータとして構成されている。反力付与モータ制御部７１は、反力付与インバータ７２を制御することにより反力付与モータ４５への通電状態を切り替えることで反力付与モータ４５の駆動状態を制御している。
反力付与インバータ７２は、複数のスイッチング素子がブリッジ接続されており、スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、反力付与モータ４５の通電を切り替える。
【００２４】
操向制御モータ制御部７５は、反力付与モータ制御部７１と同様、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、およびこれらを接続するバスライン等を備えた通常のコンピュータとして構成されている。操向制御モータ制御部７５は、操向制御インバータ７６を制御することにより、操向制御モータ５５への通電状態を切り替えることで操向制御モータ５５の駆動状態を制御している。
【００２５】
制御ＥＣＵ７０は、ステアリングホイール角センサ８１、トルクセンサ８２、ピニオン角センサ８３、タイロッド軸力センサ８５、および、車輪速センサ８６と接続し、ステアリングホイール角θｈ、入力軸トルクＴｓｎ、ピニオン角θｐ、操舵輪７と路面との間に生じる回転力、および車輪速を取得する。また、制御ＥＣＵ７０は、反力付与モータ４５の回転角を検出する回転角センサ４６、および、操向制御モータ５５の回転角を検出する回転角センサ５６と接続し、反力付与モータ４５の回転角、および、操向制御モータ５５の回転角を取得する。また、制御ＥＣＵ７０は、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ８８、および、車両前後Ｇセンサ８９等と接続し、ヨーレートおよび車両の前後方向の加速度等を取得する。さらに、制御ＥＣＵ７０は、車両ＣＡＮ（Controller Area Network）７９と接続され、車両の走行速度等の種々の情報を取得可能に構成されている。
【００２６】
なお、本実施形態では、タイロッド軸力センサ８５により取得される情報が「操舵輪と路面との間に生じる回転力に関する操舵輪回転力情報」に対応し、ヨーレートセンサ８８または車両前後Ｇセンサ８９により取得される情報が「車両のモーメントに関する車両モーメント情報」に対応する。また、操舵輪回転力情報、車両モーメント情報、車両ＣＡＮ７９から取得される車両の走行速度に関する走行速度情報、および車輪速センサ８６から取得される車輪速に関する情報が、「車両の状態情報」に対応している。
【００２７】
次に、図３および図４に基づき、操舵制御モジュール１０の構成について説明する。なお、図３は図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面に対応する図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面に対応する図である。
操舵制御モジュール１０は、入力軸１１、ハウジング１２、出力軸２１、操舵反力付与部３、操向制御部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を有する。ハウジング本体１２１とフレームエンド１２２とは、ねじ１２３により固定される。ハウジング１２には、差動減速機構３０等が収容されるとともに、入力軸１１および出力軸２１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、後述する入力ギア３３を回転可能に支持する第１軸受部１３が設けられる。また、フレームエンド１２２には、出力軸２１を回転可能に支持する第２軸受部１４が設けられる。
【００２８】
操舵反力付与部３は、差動減速機構３０、および差動減速機構３０を駆動する第２のモータとしての反力付与モータ４５を有する。
差動減速機構３０は、ディファレンシャルギア３１およびウォームギア４１からなる。ディファレンシャルギア３１は、入力ギア３３、出力ギア３４、およびピニオンギア３６を有する。ウォームギア４１は、第２の歯車としての差動減速ウォームホイール４３および第１の歯車としての差動減速ウォーム４４を有する。
【００２９】
入力ギア３３は、入力軸１１のステアリングホイール８と反対側に設けられる。入力ギア３３は、ピニオンギア３６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３３は、筒状の筒部３３１と、筒部３３１の径方向外側に設けられる傘状のギア部３３２とを有する。筒部３３１には、入力軸１１が圧入されている。また、筒部３３１は、ハウジング本体１２１に設けられる第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１１および入力ギア３３は、ハウジング１２に回転可能に支持されている。
入力ギア３３の反入力軸１１側には、出力軸２１が挿入される。入力ギア３３と出力軸２１との間には、ニードル軸受３３３が設けられる。これにより、出力軸２１は、入力軸１１に回転可能に支持されている。すなわち、入力軸１１と出力軸２１とが相対回転可能となっている。
【００３０】
出力ギア３４は、ピニオンギア３６を挟んで入力ギア３３のギア部３３２と向かい合うように設けられている。出力ギア３４は、ピニオンギア３６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３４には、出力軸２１が圧入されている。出力ギア３４は、軸方向において、ニードル軸受３３３よりも反入力軸１１側に設けられる。
【００３１】
入力ギア３３と出力ギア３４との間には、複数のピニオンギア３６が設けられる。ピニオンギア３６は、入力ギア３３および出力ギア３４に噛み合うかさ歯車である。
ここで、入力ギア３３、出力ギア３４、および複数のピニオンギア３６の関係性について述べておく。ピニオンギア３６の歯数は偶数である。一方、入力ギア３３および出力ギア３４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３３とピニオンギア３６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３４とピニオンギア３６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、ピニオンギア３６の歯数を奇数とし、入力ギア３３および出力ギア３４の歯数を同一の偶数としてもよい。
【００３２】
また、入力ギア３３、出力ギア３４、およびピニオンギア３６は、その歯が曲がり歯となっており、入力ギア３３とピニオンギア３６との噛み合い率、および、出力ギア３４とピニオンギア３６との噛み合い率を高くし、歯当たりによって生じる作動音を低減するとともに、ステアリングホイール８から運転者に伝わる脈動感を低減する。
さらにまた、入力ギア３３および出力ギア３４が金属で形成される場合、ピニオンギア３６は樹脂で形成される。入力ギア３３および出力ギア３４が樹脂で形成される場合、ピニオンギア３６は金属で形成される。これにより、ギアの噛み合い時に発生する歯打ち音が低減される。
【００３３】
ピニオンギア３６は、その回転軸が入力軸１１および出力軸２１の回転軸と直交するように、出力軸２１の径方向外側に配置される。ピニオンギア３６には軸孔が形成され、この軸孔にピニオンギア軸部材３７が挿通される。なお、ピニオンギア３６に形成される軸孔は、ピニオンギア軸部材３７の外径よりもわずかに大きく形成される。
【００３４】
ピニオンギア３６と出力軸２１との間には、第３軸受１５および内側リング部材３８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３３３と出力ギア３４との間であって、径方向において出力軸２１と内側リング部材３８との間に設けられる。第３軸受１５は、出力軸２１の径方向外側において内側リング部材３８を回転可能に支持する。
【００３５】
第３軸受１５に回転可能に支持される内側リング部材３８は、出力軸２１の回転軸に直交する方向に貫通する第１孔３８１が形成される。第１孔３８１は、内側リング部材３８の周方向に等間隔で複数形成される。第１孔３８１は、ピニオンギア３６に挿通されるピニオンギア軸部材３７の一方の端部が嵌合している。
【００３６】
外側リング部材３９は、ピニオンギア３６を挟んで内側リング部材３８の径方向外側に設けられる。外側リング部材３９は、出力軸２１の回転軸に直交する方向に貫通する第２孔３９１が形成される。第２孔３９１は、外側リング部材３９の周方向に等間隔であって、内側リング部材３８の第１孔３８１と対応する箇所に複数形成されている。第２孔３９１には、ピニオンギア３６に挿通されるピニオンギア軸部材３７の他方の端部が嵌合している。これにより、ピニオンギア軸部材３７は、内側リング部材３８および外側リング部材３９により保持される。また、ピニオンギア３６は、内側リング部材３８と外側リング部材３９との間に配置され、内側リング部材３８と外側リング部材３９とで保持されるピニオンギア軸部材３７の軸周りに回転可能に設けられている。このように構成することにより、ピニオンギア軸部材３７の形成および組み付けを容易に行うことができる。
【００３７】
外側リング部材３９の径方向外側には、樹脂または金属で形成される差動減速ウォームホイール４３が嵌合している。すなわち、径方向内側から、出力軸２１、第３軸受１５、内側リング部材３８、ピニオンギア３６、外側リング部材３９、差動減速ウォームホイール４３が、この順で配列されている。また、外側リング部材３９、ピニオンギア軸部材３７、および差動減速ウォームホイール４３は、第３軸受１５により回転可能に支持される内側リング部材３８と一体となって回転する。
【００３８】
図４に示すように、差動減速ウォームホイール４３の径方向外側には、差動減速ウォーム４４が噛み合っている。また、差動減速ウォーム４４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。本実施形態では、差動減速ウォームホイール４３および差動減速ウォーム４４のリード角は、摩擦角よりも小さく設定されている。これにより、差動減速ウォーム４４の回転により差動減速ウォームホイール４３は回転するが、差動減速ウォームホイール４３の回転により差動減速ウォーム４４は回転せず、セルフロック可能に構成されている。差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４とがセルフロックされているとき、入力軸１１と出力軸２１との回転数の比が固定される。差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４とによるセルフロック機構が「固定手段」に対応する。なお、本実施形態では、差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４とがセルフロックされているときの増速比は１である。
また、差動減速ウォームホイール４３は、差動減速ウォームホイール４３の回転軸と歯底との距離が一定に形成されている。これにより、加工公差等により差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４の設置位置が回転軸方向にずれた場合であっても、正回転時と逆回転時とで歯当たりの状態を保つことができる。
【００３９】
差動減速ウォーム４４を回転可能に支持する第５軸受１７側には、反力付与モータ４５が設けられる。本実施形態の反力付与モータ４５はブラシ付きモータであるが、ブラシレスモータ等どのようなモータであってもよい。反力付与モータ４５は、通電により差動減速ウォーム４４を正逆回転駆動する。差動減速ウォーム４４が回転駆動されると、差動減速ウォームホイール４３、外側リング部材３９、内側リング部材３８、およびピニオンギア軸部材３７が回転駆動される。本実施形態では、反力付与モータ４５により差動減速ウォーム４４の駆動を制御することにより、ステアリングホイール８に付与する操舵反力を制御している。
【００４０】
操向制御部５は、入力軸１１および出力軸２１を挟んで操舵反力付与部３と反対側に設けられる。操向制御部５は、歯車部５０および操向制御モータ５５を備える。歯車部５０は、操向制御ウォームホイール５３および操向制御ウォーム５４を有している。操向制御ウォームホイール５３および操向制御ウォーム５４は、ハウジング１２内に収容されている。
操向制御ウォームホイール５３は、樹脂または金属で形成される。操向制御ウォームホイール５３は、出力軸２１に嵌合し、出力軸２１と一体となって回転する。
【００４１】
操向制御ウォームホイール５３の径方向外側には、操向制御ウォーム５４が噛み合っている。操向制御ウォーム５４は、ハウジング１２に設けられる第６軸受１８および第７軸受１９により回転可能に支持される。なお、操向制御ウォームホイール５３の歯筋は、操向制御ウォームホイール５３の回転軸と並行に形成されている。また、操向制御ウォームホイール５３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、加工公差により操向制御ウォームホイール５３の設置位置が出力軸２１の軸方向にずれたとしても、操向制御ウォームホイール５３と操向制御ウォーム５４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。
【００４２】
操向制御ウォーム５４を回転可能に支持する第７軸受１９側には、操向制御モータ５５が設けられている。本実施形態では、操向制御モータ５５は、ブラシレスの三相モータであるが、ブラシ付きモータ等どのようなモータであってもよい。操向制御モータ５５は、通電により操向制御ウォーム５４を正逆回転駆動する。これにより、操向制御ウォーム５４に噛み合う操向制御ウォームホイール５３を正逆回転駆動する。出力軸２１に嵌合する操向制御ウォームホイール５３の正逆回転駆動により、出力軸２１の回転角を制御し、操舵輪７の操舵角θｔを制御する。
【００４３】
なお、本実施形態では、操舵反力付与部３と操向制御部５とが出力軸２１を挟んで反対側に設けられているので、反力付与モータ４５および操向制御モータ５５の駆動により生じるラジアル荷重が相殺され、出力軸２１の傾きを抑制することができる。また、出力軸２１の傾きが抑制されることにより、差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４の噛み合い位置、および、操向制御ウォームホイール５３と操向制御ウォーム５４との噛み合い位置とを確実に保持することができる。
【００４４】
続いて、制御ＥＣＵ７０の操向制御モータ制御部７５による操向制御モータ５５の制御処理を図５〜図９に基づいて説明する。
操向制御モータ制御部７５における操向制御モータ５５の駆動制御に係る制御演算処理のメインフローを図５に示す。
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、車両ＣＡＮ７９から車両の走行速度である車速Ｖｓｐｄを取得する。また、回転角センサ５６から操向制御モータ５５の回転角θｍを取得する。また、ステアリングホイール角センサ８１からステアリングホイール角θｈを取得する。
Ｓ１１０では、操舵角目標値演算処理を行う。
Ｓ１２０では、操舵角フィードバック制御演算処理を行う。
Ｓ１３０では、ＰＷＭ指令値演算処理を行う。
Ｓ１４０では、Ｓ１３０にて算出されたＰＷＭ指令値に基づき、操向制御インバータ７６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、操向制御モータ５５の駆動を制御する。
【００４５】
ここで、Ｓ１１０における操舵角目標値演算処理を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ１１１では、Ｓ１００で取得した車速Ｖｓｐｄおよびステアリングホイール角θｈを読み込む。
Ｓ１１２では、車速Ｖｓｐｄに基づき、増速比ｚを取得する。本実施形態では、車速Ｖｓｐｄと増速比ｚとの関係が、図９に示すマップとして記憶されている。
なお、増速比ｚは、ステアリングホイール角θｈとピニオン角θｐとの比であり、本実施形態では、本実施形態では、ステアリングホイール角θｈに増速比ｚを乗じることによりピニオン角θｐが算出されるものとする。また、増速比ｚが１であるとき、ステアリングホイール角θｈとピニオン角θｐとが一致する。なお、上述の通り、差動減速機構３０の作用により、入力軸１１の回転方向と出力軸２１の回転方向とは反対方向となるので、例えば増速比が１のとき、ステアリングホイール８側からみて入力軸１１が右方向にθｘ回転したとすると、出力軸２１が左方向にθｘ回転する、といった具合である。
【００４６】
図５に戻り、Ｓ１１３では、増速比ｚおよびステアリングホイール角θｈに基づき、操舵角目標値θｔ*を算出する。操舵角目標値θｔ*は、以下の式（１）により算出される。
θｔ*＝ｚ×ｎ１×θｈ      …（１）
ただし、ｎ１は、ステアリングホイール角θｈに対する操舵輪７の操舵角θｔの変化量であって、ギア比等によって規定される所定の定数である。
【００４７】
続いて、Ｓ１２０における操舵角フィードバック制御演算処理を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ１２１では、Ｓ１００にて取得した操向制御モータ５５の回転角θｍ、および、Ｓ１１３にて算出された操舵角目標値θｔ*を読み込む。
Ｓ１２２では、操舵輪７の操舵角θｔを算出する。操舵角θｔは、以下の式（２）により算出される。
θｔ＝θｍ×ｎ２      …（２）
ただし、ｎ２は、操向制御モータ５５の回転角θｍに対する操舵輪７の操舵角θｔの変化量であって、ギア比等によって規定される所定の定数である。
【００４８】
Ｓ１２３では、操向制御モータ５５に印加する電圧指令値Ｖｍ２を算出する。電圧指令値Ｖｍ２は、Ｓ１２２で算出された操舵輪７の操舵角θｔとＳ１１３にて算出された操舵角目標値θｔ*とに基づき、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。操向制御モータ５５における比例ゲインをＫＰ２とし、積分ゲインをＫＩ２とすると、電圧指令値Ｖｍ２は、以下の式（３）により算出される。
Ｖｍ２＝ＫＰ２×（θｔ*−θｔ）＋ＫＩ２×∫（θｔ*−θｔ）ｄｔ    …（３）
【００４９】
続いて、Ｓ１３０におけるＰＭＷ指令値演算処理を図８に基づいて説明する。
Ｓ１３１では、Ｓ１２３にて算出された電圧指令値Ｖｍ２を読み込む。
Ｓ１３２では、操向制御モータ５５におけるＰＷＭ指令値Ｐ２を算出する。バッテリ電圧をＶｂとすると、ＰＷＭ指令値Ｐ２は、以下の式（４）により算出される。
Ｐ２＝Ｖｍ２／Ｖｂ×１００      …（４）
【００５０】
操向制御モータ制御部７５では、Ｓ１３２にて算出されたＰＷＭ指令値Ｐ２に基づき、操向制御インバータ７６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、操向制御モータ５５の駆動を制御する（図５中のＳ１４０）。
【００５１】
次に、制御ＥＣＵ７０の反力付与モータ制御部７１による反力付与モータ４５の制御処理を図１０〜図１５に基づいて説明する。
反力付与モータ制御部７１における反力付与モータ４５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。
Ｓ２００では、車両ＣＡＮ７９から車速Ｖｓｐｄを取得する。また、トルクセンサ８２から入力軸１１に加わる入力軸トルクＴｓｎを取得する。また、ステアリングホイール角センサ８１からステアリングホイール角θｈを取得する。
Ｓ２１０では、反力目標値演算処理を行う。
Ｓ２２０では、反力フィードバック制御演算処理を行う。
Ｓ２３０では、ＰＷＭ指令値演算処理を行う。
Ｓ２４０では、Ｓ２３０にて算出されたＰＷＭ指令値に基づき、反力付与インバータ７２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、反力付与モータ４５の駆動を制御する。
【００５２】
ここで、Ｓ２１０における反力目標値演算処理を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２１１では、Ｓ２００で取得した車速Ｖｓｐｄおよびステアリングホイール角θｈを読み込む。
Ｓ２１２では、Ｓ２１１にて読み込んだステアリングホイール角θｈからステアリングホイール角速度ｄθｈを算出する。
Ｓ２１３では、負荷反力目標値Ｔｈ１を算出する。負荷反力目標値Ｔｈ１は、操舵輪７の駆動負荷に係る値である。本実施形態では、ステアリングホイール角θｈと負荷反力目標値Ｔｈ１との関係が、図１４に示すマップとして記憶されている。なお、ステアリングホイール角θｈと負荷反力目標値Ｔｈ１との関係を示すマップは、車速Ｖｓｐｄ毎に記憶されている。すなわち、車速Ｖｓｐｄに応じたマップに基づき、負荷反力目標値Ｔｈ１を算出する。
Ｓ２１４では、摩擦反力目標値Ｔｈ２を算出する。摩擦反力目標値Ｔｈ２は、差動減速機構３０等のメカ機構の静止摩擦力に係る値である。本実施形態では、ステアリングホイール角速度ｄθｈと摩擦反力目標値Ｔｈ２とが、図１５に示すマップとして記憶されている。なお、ステアリングホイール角θｈと摩擦反力目標値Ｔｈ２との関係を示すマップは、車速Ｖｓｐｄ毎に記憶されている。すなわち、車速Ｖｓｐｄに応じたマップに基づき、摩擦反力目標値Ｔｈ２を算出する。
Ｓ２１５では、Ｓ２１３で算出された負荷反力目標値Ｔｈ１およびＳ２１４で算出された摩擦反力目標値Ｔｈ２から、反力目標値Ｔｈ*を算出する。反力目標値Ｔｈ*は、以下の式（５）により算出される。
Ｔｈ*＝Ｔｈ１＋Ｔｈ２      …（５）
なお、本実施形態では操舵輪の駆動負荷とメカ機構の静止摩擦力に基づき反力目標値を生成しているが、必要に応じメカの動摩擦力（ステアリングホイール角速度ｄθｈに比例する力）や慣性モーメント力（ステアリングホイール角速度ｄθｈの微分値に比例する力）を加えて生成しても良く、本発明は趣旨を逸脱しない限りにおいて変形可能である。
【００５３】
続いて、Ｓ２２０における反力フィードバック制御演算処理を図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ２２１では、Ｓ２００にて取得した入力軸１１に加わる入力軸トルクＴｓｎ、および、Ｓ２１５にて算出された反力目標値Ｔｈ*を読み込む。
Ｓ２２２では、反力付与モータ４５に印加する電圧指令値Ｖｍ１を算出する。電圧指令値Ｖｍ１は、Ｓ２２１にて読み込まれたトルクセンサ８２により取得される入力軸トルクＴｓｎとＳ２１５にて算出された反力目標値Ｔｈ*とに基づき、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。反力付与モータ４５における比例ゲインをＫＰ１とし、積分ゲインをＫＩ１とすると、電圧指令値Ｖｍ１は、以下の式（６）により算出される。
Ｖｍ１＝ＫＰ１×（Ｔｈ*−Ｔｓｎ）＋ＫＩ１×∫（Ｔｈ*−Ｔｓｎ）ｄｔ
…（６）
【００５４】
続いて、Ｓ２３０におけるＰＷＭ指令値演算処理を図１３に基づいて説明する。
Ｓ２３１では、Ｓ２２２にて算出された電圧指令値Ｖｍ１を読み込む。
Ｓ２３２では、反力付与モータ４５におけるＰＷＭ指令値Ｐ１を算出する。バッテリ電圧をＶｂとすると、ＰＷＭ指令値Ｐ１は、以下の式（７）により算出される。
Ｐ１＝Ｖｍ１／Ｖｂ×１００      …（７）
【００５５】
反力付与モータ制御部７１では、Ｓ２３２にて算出されたＰＷＭ指令値Ｐ１に基づき、反力付与インバータ７２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、反力付与モータ４５の駆動を制御する（図１０中のＳ２４０）。
【００５６】
以上詳述したように、操舵制御装置１は、入力軸１１と、出力軸２１と、ステアリングギアボックス部６と、ステアリングホイール角センサ８１と、操向制御部５と、操舵反力付与部３と、を備える。入力軸１１は、乗員により操舵されるステアリングホイール８に連結される。出力軸２１は、入力軸１１と相対回転可能に設けられる。ステアリングギアボックス部６は、出力軸２１の回転運動を直線運動に変換し、操舵輪７を揺動させて操舵角θｔを変化させる。ステアリングホイール角センサ８１は、ステアリングホイール８の操舵により変化する入力軸１１の操作量としてステアリングホイール角θｈを検出する。操向制御部５は、操向制御モータ５５を有し、ステアリングホイール角θｈに基づいて操向制御モータ５５を制御することにより操舵輪７の操舵角θｔを制御する。操舵反力付与部３は、操向制御部５よりもステアリングホイール８側に設けられる。また、操舵反力付与部３は、入力軸１１の回転を出力軸２１へ伝達する差動減速機構３０、および、差動減速機構３０を構成する差動減速ウォーム４４を駆動する反力付与モータ４５を有し、反力付与モータ４５を駆動することにより、ステアリングホイール８に操舵反力を付与する。
【００５７】
本実施形態では、ステアリングホイール８と操舵輪７とは、通常時においても、入力軸１１、差動減速機構３０、出力軸２１、およびステアリングギアボックス部６等により機械的に連結されている。また、操舵輪７の操舵角θｔは、操向制御部５の操向制御モータ５５の駆動を制御することにより、電気的に制御されており、所謂ステアバイワイヤの機能を備えている。すなわち、本実施形態の操舵制御装置１は、ステアバイワイヤの機能を備えつつ、ステアリングホイール８と操舵輪７とが機械的に連結されているセミバイワイヤ型のステアリングシステムであるといえる。本実施形態では、通常時においてもステアリングホイール８と操舵輪７とが機械的に連結されているので、フェイルセーフ手段を別途設ける必要がなく、完全バイワイヤシステムよりもシステムを簡素化することができる。また、操向制御部５よりもステアリングホイール８側に差動減速機構３０を有する操舵反力付与部３が設けられ、反力付与モータ４５によりステアリングホイール８側へ付与される操舵反力を制御しているので、従来のＥＰＳ装置と比較して、ステアリングホイール８へ付与される操舵反力を適切に制御することができる。また例えば車両の自動走行を考慮したとき、従来のＥＰＳ装置ではステアリングホイール８と操舵輪７とが機械的に連結されていることに伴う人間の干渉が避けられないが、本実施形態の操舵制御装置１では、入力軸１１と出力軸２１との間に反力付与モータ４５により駆動される差動減速機構３０を有しているので、入力軸１１と出力軸２１との連動性を除去し、人間の干渉を低減することができる。
【００５８】
差動減速機構３０は、反力付与モータ４５により回転駆動される差動減速ウォーム４４、および、差動減速ウォーム４４に噛み合う差動減速ウォームホイール４３を有する。本実施形態では、差動減速ウォーム４４の回転により差動減速ウォームホイール４３は回転するが、差動減速ウォームホイール４３の回転により差動減速ウォーム４４は回転しないようにセルフロック可能なリード角が設定されており、差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４とによりセルフロック機構をなしている。差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４とがセルフロックされているとき、入力軸１１と出力軸２１との回転数の比が固定される。本実施形態では、通常時においてもステアリングホイール８と操舵輪７戸が機械的に連結されているので、セルフロック機構により入力軸１１と出力軸２１との回転数の比を固定することにより、別途、機械的連結機構を加えることなく容易にフェイルセーフを実現することができる。特に、本実施形態では、差動減速ウォームホイール４３および差動減速ウォーム４４のリード角を適切に設定することによるセルフロック機構をなしているので、入力軸１１と出力軸２１との回転数の比を固定するための部材を別途設ける必要がないので、部品点数を低減することができる。
【００５９】
また、反力付与モータ４５は、入力軸１１に生じる入力軸トルクＴｓｎに基づいて制御される。これにより、入力軸トルクＴｓｎに基づき、操舵反力を適切に制御することができる。本実施形態では、入力軸トルクＴｓｎを検出するトルクセンサ８２を備えている。これにより、入力軸トルクＴｓｎが直接的に検出されるので、精度よく操舵反力を制御することができる。
【００６０】
また、反力付与モータ４５は、ステアリングホイール角センサ８１により取得されるステアリングホイール角θｈに基づいて制御される。ステアリングホイール角θｈと操舵輪７の転舵力との間には相関関係があるため、ステアリングホイール角θｈに基づいて反力付与モータ４５を駆動して操舵反力を制御することにより、車両の操作性を向上することができる。
【００６１】
制御ＥＣＵ７０は、車両の走行速度に関する走行速度情報、操舵輪７と路面との間に生じる回転力に関する操舵輪回転力情報、および車両のモーメントに関する車両モーメント情報を含む車両の状態に関する車両状態情報を取得する。本実施形態では、反力付与モータ４５は、車速Ｖｓｐｄに基づいて制御される。これにより、車両の状態に応じてステアリングホイール８側へ付与される操舵反力を適切に制御することができる。また、操向制御モータ５５は、車速Ｖｓｐｄに基づいて制御される。これにより、車両の状態に応じて操舵輪７の操舵角θｔを適切に制御することができる。特に、操向制御モータ５５の制御に係り、車速Ｖｓｐｄが小さいときには増速比ｚが大きく、車速Ｖｓｐｄが大きいときには増速比ｚが小さい。これにより、低速時におけるステアリングホイール８の取り回し性向上と、高速時における直進安定性向上を両立させることが出来る。
なお、本実施形態では、制御ＥＣＵ７０が「状態情報取得手段」に対応している。
【００６２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、反力付与モータ４５の制御処理のみが異なっているので、反力付与モータ４５の制御処理を中心に説明し、その他の説明は省略する。
第２実施形態における制御部７０の反力付与モータ制御部７１による反力付与モータ４５の制御処理を図１６および図１７等に基づいて説明する。
Ｓ３００では、車両ＣＡＮ７９から車速Ｖｓｐｄを取得する。また、反力付与モータ４５に通電されているモータ電流Ｉｍを取得する。このモータ電流Ｉｍが「モータに通電される通電量」に対応している。また、ステアリングホイール角センサ８１からステアリングホイール角θｈを取得する。
Ｓ３１０では反力目標値演算処理を行う。反力目標値演算処理は、第１実施形態と同様であり、図１１に示す処理が実行される。
Ｓ３２０では、反力フィードバック制御演算処理を行う。
Ｓ３３０では、ＰＷＭ指令値演算処理を行う。ＰＷＭ指令値演算処理は、第１実施形態と同様であり、図１３に示す処理が実行される。
Ｓ３４０では、Ｓ３３０にて算出されたＰＷＭ指令値に基づき、反力付与インバータ７２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、反力付与モータ４５の駆動を制御する。
【００６３】
ここで、Ｓ３２０における反力フィードバック制御演算処理を図１７に示すフローチャートに基づいて説明する。
Ｓ３２１では、Ｓ２１５にて算出された反力目標値Ｔｈ*、および、Ｓ３００で取得したモータ電流Ｉｍを読み込む。
Ｓ３２２では、モータ電流Ｉｍに基づき、入力軸１１に加わる入力軸トルク推定値Ｔｈｃを算出する。入力軸トルク推定値Ｔｈｃは、以下の式（８）により算出される。
Ｔｈｃ＝Ｉｍ×Ｋｔｍ×ｎ３      …（８）
ただし、Ｋｔｍは、モータトルク定数であり、ｎ３は、入力軸１１の回転数に対応する反力付与モータ４５の回転数である。Ｋｔｍおよびｎ３は、いずれも所定の定数である。
Ｓ３２３では、反力付与モータ４５に印加する電圧指令値Ｖｍ１を算出する。電圧指令値Ｖｍ１は、Ｓ３２２にて算出された入力軸トルク推定値ＴｈｃとＳ２１５にて算出された反力目標値Ｔｈ*とに基づき、ＰＩ制御によりフィードバック制御される。反力付与モータ４５における比例ゲインをＫＰ１とし、積分ゲインをＫＩ１とすると、電圧指令値Ｖｍ１は、以下の式（９）により算出される。
Ｖｍ１＝ＫＰ１×（Ｔｈ*−Ｔｈｃ）＋ＫＩ１×∫（Ｔｈ*−Ｔｈｃ）ｄｔ
…（９）
【００６４】
本実施形態では、上記実施形態と同様の効果を奏する他、入力軸トルクは、反力付与モータ４５に通電されるモータ電流Ｉｍに基づいて推定され、入力軸トルク推定値Ｔｈｃが算出され、この入力軸トルク推定値Ｔｈｃに基づいて操舵反力を制御している。これにより、トルクセンサ８２を省略することができるので、部品点数を低減することができる。
【００６５】
（他の実施形態）
他の実施形態では、操舵輪回転力情報に基づき、例えば操舵輪回転力情報とステアリングホイール８に付与する操舵反力とをマップとして記憶しておき、このマップに基づき、反力付与モータを制御してもよい。車両モーメント情報に基づき、例えば車両モーメント情報とステアリングホイール８に付与する操舵反力とをマップとして記憶しておき、このマップに基づき、反力付与モータを制御してもよい。これにより反力付与モータを制御して操舵反力を制御することにより、轍や横風等のロードインフォメーションを運転者にフィードバックすることができる。また、操舵輪回転力情報に基づき、操向制御モータを制御してもよい。車両モーメント情報に基づき、操向制御モータを制御してもよい。
また、上記実施形態では、車両ＣＡＮから車速を取得したが、車輪速センサにより検出される車輪速から車速を算出してもよい。
【００６６】
上記実施形態では、差動減速ウォーム４４の回転により差動減速ウォームホイール４３は回転するが、差動減速ウォームホイール４３の回転により差動減速ウォーム４４は回転しないようにセルフロック可能なリード角が設定されており、差動減速ウォームホイール４３と差動減速ウォーム４４とがセルフロック機構をなしていた。他の実施形態では、差動減速機構は、ウォームギアを駆動することにより入力軸と出力軸との回転数の比を変更可能な差動装置であって、ウォームギアをセルフロックするように設計されていれば、例えば遊星歯車を用いたもの等、どのような装置であってもよい。また、入力軸と出力軸との回転数の比を固定するための固定手段は、セルフロック機構に限らず、例えばロックピンのように、入力軸と出力軸２１との回転数の比を固定するための部材を別途設けてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、操舵反力付与部と操向制御部とが一体にモジュール化されていたが、他の実施形態では、一体にモジュール化されておらず、操舵反力付与部が操向制御部よりも操舵部材側であれば、別々に設けられていてもよい。例えば、操向制御部をステアリングラックバーに設けてもよい。
【００６８】
上記実施形態の操舵制御装置では、ステアリングギアボックス部は、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に示す操舵制御装置１００のように、ステアリングギアボックス部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６１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６３との距離Ｂよりも長くなっている。
【００６９】
図１８に示す例においても、入力軸１１と出力軸２１との間に設けられるディファレンシャルギア３１の作用により出力軸２１は入力軸１１の回転方向と反対方向に回転するので、ステアリングホイール８が左方向に操舵されると、ピニオン軸６２側から見てステアリングピニオン６１が右回りに回転し、ステアリングラックバー６３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、ステアリングホイール８が右方向に操舵されると、ピニオン軸６２側から見てステアリングピニオン６１が左回りに回転し、ステアリングラックバー６３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。
【００７０】
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６１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６３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２１、シャフト２４、およびステアリングピニオン６１の回転方向とは反対方向に操舵輪７が操舵され、ステアリングホイール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】
【００７１】
１・・・操舵制御装置
２・・・コラム軸
３・・・操舵反力付与部
５・・・操向制御部
６・・・ステアリングギアボックス部
７・・・操舵輪
８・・・ステアリングホイール（操舵部材）
１０・・・操舵制御モジュール
１１・・・入力軸
１２・・・ハウジング
２１・・・出力軸
３０・・・差動減速機構
３１・・・ディファレンシャルギア
４１・・・ウォームギア
４３・・・差動減速ウォームホイール（第２の歯車）
４４・・・差動減速ウォーム（第１の歯車）
４５・・・反力付与モータ（第２のモータ）
５０・・・歯車部
５５・・・操向制御モータ（第１のモータ）
７０・・・制御ＥＣＵ（走行情報取得手段）
７１・・・反力付与モータ制御部
７２・・・反力付与インバータ
７５・・・操向制御モータ制御部
７６・・・操向制御インバータ
７９・・・車両ＣＡＮ
８１・・・ステアリングホイール角センサ（操作量検出手段）
８２・・・トルクセンサ
【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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