(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵のために軸回りに回転操作される操舵手段と、該操舵手段に操作の方向と逆向きの操舵反力を付与する反力付与手段と、前記操舵手段の操作状態及び／又は前記車両の走行状態に応じて前記反力付与手段を制御する制御手段とを備える車両用操舵装置において、
前記反力付与手段は、前記操舵手段の回転軸に回転操作の方向と逆向きの回転力を加える反力モータと、
前記回転軸にクラッチを介して連結され、増減調節が可能な抵抗を前記回転軸に加える回生モータとを備え、
前記制御手段は、前記クラッチを係断する制御動作を行う構成としてあることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記回生モータと前記操舵手段の回転軸との間に介装された変速手段を備え、前記制御手段は、前記変速手段の変速比を増減する制御動作を行う構成としてある請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
車両の操舵のために軸回りに回転操作される操舵手段と、該操舵手段に操作の方向と逆向きの操舵反力を付与する反力付与手段と、前記操舵手段の操作状態及び／又は前記車両の走行状態に応じて前記反力付与手段を制御する制御手段とを備える車両用操舵装置において、
前記反力付与手段は、前記操舵手段の回転軸に前記操作の方向と逆向きの回転力を加える反力モータと、増減調節が可能な抵抗を前記回転軸に加える抵抗付与手段又は副反力モータとを備え、前記制御手段は、前記操舵手段の操作角が所定角度以下である場合に前記反力モータを停止させ、前記抵抗付与手段又は副反力モータを作動させる制御動作を行う構成としてあることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵手段の回転操作に応じて車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵手段の回転操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
このような操舵を行わせるための操舵装置として、本願出願人による特開平10−218000号公報等には、車室内部の操舵手段を車室外部の舵取機構から機械的に分離して配すると共に、舵取機構の一部に操舵用のアクチュエータを付設し、このアクチュエータを前記操舵手段の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、この動作によって操舵を行わせる構成とした分離形の操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）形の操舵装置が開示されている。
【０００４】
このような分離形の操舵装置は、操舵手段の回転操作量と操舵アクチュエータの動作量との対応関係を機械的な制約を受けずに設定することができ、車速の高低、旋回速度、加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得る上、操舵手段と舵取機構とを連結する連結部材が不要であり、操舵手段の構成及び配置の制限がなく、車室内部のレイアウトの自由度が大きい等、一般的な非分離形の操舵装置では得難い多くの利点を有しており、自動車技術の発展のために有用なものとして注目されている。
【０００５】
なお、前記操舵アクチュエータとしては、操舵特性の変更制御の容易性を考慮してモータ（操舵モータ）が用いられており、該操舵モータは、操舵手段の操作量を検出する操舵角センサの検出角度と、舵取機構の動作位置を検出する実舵角センサの検出角度との偏差に基づいてフィードバック制御されている。
【０００６】
また前記操舵手段には反力付与手段が付設されており、この反力付与手段を、操舵に伴って舵取機構に実際に加わる操舵反力の検出結果と、車速、ヨーレート等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果に基づいて制御し、前記操舵手段に回転操作の方向と逆向きの擬似反力を加えることにより、非分離形の操舵装置と同等の操舵感が得られるようにしている。この反力付与手段としても、一般的にモータ（反力モータ）が用いられており、該反力モータの回転力を適宜に減速して操舵手段の回転軸に加え、該操舵手段の回転操作を前記回転力に抗して行わせる構成としてある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如き反力モータを備える反力付与手段においては、舵取機構に実際に加わる操舵反力の大きさ及び方向を模擬するために、前記反力モータの出力制御と共に、該反力モータの回転方向の制御が必要であり、このような制御を応答性よく実現するための制御系の構成が複雑となるという問題があった。
【０００８】
また車両の操舵手段は、中立状態を保って行われる直進走行中においても、わずかな角度範囲内にて左右に遊び操作されることが多く、直進安定性を高めるためには、このような遊び操作に対しても所定の反力を加え、操舵手段にある程度の中立剛性を付加する必要がある。
【０００９】
ところが、このような反力付与を前記反力モータにより行わせた場合、該反力モータが、回転方向を切換えつつ実質的に連続動作することとなり、このために多大のエネルギ（電力）が消費されて、車両の燃費向上を阻害するという問題がある。この問題を解消するため、操舵手段に機械的な反力を加える中立ばねを付設し、この中立ばねにより中立剛性を付加した車両用操舵装置が考えられる。
【００１０】
ところがこの構成においては、反力モータによる反力付与がなされる操舵時においても、操舵手段に前記中立ばねのばね力が重畳されるため、山道走行の場合等、左右の大操舵が繰り返して行われる走行状態において軽快な操舵感を実現することが難しいという問題があり、この問題を解消すべく前記中立ばねのばね力を小さく設定した場合、操舵手段の中立剛性が不足する問題があって、所望の反力付与特性が得られていないのが現状である。
【００１１】
更に、操舵手段に付加する中立剛性についても走行状態に応じた強弱制御がなされることが望ましいが、前記中立ばねを用いた構成においては、前記強弱制御を実現することはできず、また反力モータにより中立剛性を付加する構成においては、種々の条件下での操舵時に想定される最大の操舵反力の発生が可能なように選定される大出力の反力モータにより、中立剛性の強弱制御を細かく行わせることは難しい。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、左右両方向に操作される操舵手段に適正な中立剛性及び操舵反力を付与することができ、このために大なるエネルギ消費を強いることのない反力付与手段を備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、車両の操舵のために軸回りに回転操作される操舵手段と、該操舵手段に操作の方向と逆向きの操舵反力を付与する反力付与手段と、前記操舵手段の操作状態及び／又は前記車両の走行状態に応じて前記反力付与手段を制御する制御手段とを備える車両用操舵装置において、前記反力付与手段は、前記操舵手段の回転軸に回転操作の方向と逆向きの回転力を加える反力モータと、前記回転軸にクラッチを介して連結され、増減調節が可能な抵抗を前記回転軸に加える回生モータとを備え、前記制御手段は、前記クラッチを係断する制御動作を行う構成としてあることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、操舵手段の回転軸にクラッチを介して回生モータを連結し、クラッチの係合時に前記回転軸からの逆入力により回転する前記回生モータを発電機として動作させ、操舵手段の回転軸に抵抗を加えて中立剛性を付加し、この抵抗の増減により中立剛性の強弱制御に対応する。この制御は、前記クラッチを係断動作させることにより、大なるエネルギ消費を要さずに実現でき、更に回生モータによる回生電力は、例えば、車載バッテリの充電により回収することにより、一層の省エネルギを図り得る。反力モータは操舵時にのみ駆動し、制御された回転力を操舵手段に反力として付与する。
【００１５】
また本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、前記回生モータと前記操舵手段の回転軸との間に介装された変速手段を備え、前記制御手段は、前記変速手段の変速比を増減する制御動作を行う構成としてあることを特徴とする。
【００１６】
第２発明においては、操舵手段の回転軸にクラッチ及び変速手段を介して回生モータを連結し、クラッチの係合時に、前記回転軸から変速手段による変速を経て加わる逆入力により高速回転する前記回生モータを発電機として動作させて中立剛性を付加する。この中立剛性の強弱制御は、前記クラッチの係断と前記変速手段の変速比の増減とにより、大なるエネルギ消費を要さずに実現し得る。
【００１９】
更に本発明の第３発明に係る車両用操舵装置は、車両の操舵のために軸回りに回転操作される操舵手段と、該操舵手段に操作の方向と逆向きの操舵反力を付与する反力付与手段と、前記操舵手段の操作状態及び／又は前記車両の走行状態に応じて前記反力付与手段を制御する制御手段とを備える車両用操舵装置において、前記反力付与手段は、前記操舵手段の回転軸に前記操作の方向と逆向きの回転力を加える反力モータと、増減調節が可能な抵抗を前記回転軸に加える抵抗付与手段又は副反力モータとを備え、前記制御手段は、前記操舵手段の操作角が所定角度以下である場合に前記反力モータを停止させ、前記抵抗付与手段又は副反力モータを作動させる制御動作を行う構成としてあることを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、操舵手段の回転軸に回転力を加える反力モータと、この回転軸に増減調節が可能な抵抗を前記回転軸に加える抵抗付与手段又は副反力モータを備え、抵抗付与手段又は副反力モータを中立剛性の付加のために駆動し、反力モータ又は反力モータと副反力モータとを操舵時の反力付与のために駆動する。中立剛性を付加するために実質的に連続駆動される抵抗付与手段又は副反力モータは、反力モータに対して小出力とすることにより消費エネルギの低下を図る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の第１の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【００２２】
図示の車両用操舵装置は、車体の左右に配された一対の舵取用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配され、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵手段）２と、該ステアリングホイール２に付設された反力付与手段４と、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現すべく舵取機構１を制御する操舵制御動作、及びステアリングホイール２に適正な操舵反力を加えるべく反力付与手段４を制御する反力制御動作を行う操舵制御部３とを備えてなる。
【００２３】
舵取機構１は、公知のラック・ピニオン式の舵取機構であり、車体の左右方向に延設されて軸長方向に移動するラック軸11の両端部を、舵取用の車輪10，10のナックルアーム12，12に各別のタイロッド13，13を介して連結し、ラック軸11の両方向への移動によりタイロッド13，13を介してナックルアーム12，12を押し引きし、前記車輪10，10を左右に操舵させる構成となっている。
【００２４】
この操舵を行わせるため、ラック軸11を軸長方向への移動自在に支承する筒形をなすラックハウジングＨ1 の中途部外側には、これと斜交するように操舵モータＭ1 （ブラシレスモータ）が取り付けられている。この操舵モータＭ1 の出力軸は、ラックハウジングＨ1 の内部に延設され、ボールねじ機構等の運動変換機構を介して前記ラック軸11の中途に伝動構成されている。而して、前記操舵モータＭ1 が回転駆動された場合、この回転が前記運動変換機構によりラック軸11の軸長方向の移動に変換され、この移動に応じて前述した操舵が行われる。
【００２５】
また、前記ラックハウジングＨ1 の一部には、これと交叉するようにピニオンハウジングＨ2 が連設されており、該ピニオンハウジングＨ2 の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン軸14が支承されている。ピニオンハウジングＨ2 の上部への突出端のみが示されたピニオン軸14の下半部には、図示しないピニオンが一体形成され、ラックハウジングＨ1 との交叉部において、前記ラック軸11の該当部位に形成された図示しないラック歯に噛合させてある。
【００２６】
このようなピニオンハウジングＨ2 の外側には、操舵モータＭ2 が取付けてあり、該操舵モータＭ2 の出力軸は、ピニオンハウジングＨ2 の内部に延設され、ウォームギヤ機構等の減速機構を介してピニオン軸14の中途に伝動構成されている。而して、操舵モータＭ2 が回転駆動された場合、この回転が前記減速機構による減速下にてピニオン軸14に伝達され、該ピニオン軸14の回転が、前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸11の軸長方向の移動に変換され、この移動に応じて前述した操舵が行われる。
【００２７】
以上の如き操舵モータＭ1 ，Ｍ2 は、前記操舵制御部３から図示しない駆動回路を介して与えられる動作指令に従って各別に駆動されるようになしてある。なお、２つの操舵モータＭ1 ，Ｍ2 を備えているのは、一方（主操舵モータＭ1 ）のフェイル時に他方（副操舵モータＭ2 ）を用い、操舵不能状態の発生を防止するためであり、これら夫々の構成、配設態様、及び舵取機構１への伝動構成は、図１に示す構成に限らず、適宜の構成にて実現することができる。
【００２８】
以上の如き操舵モータＭ1 又は操舵モータＭ2 の駆動に応じて操舵される舵取用の車輪10，10の実舵角は、ラック軸11と一側のタイロッド13との連結部の変位を検出すべく構成された実舵角センサ15により検出され、操舵制御部３に与えられている。また、両側のタイロッド13，13には、これらの軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ（反力センサ）16，16が付設されており、これらの検出結果は、操舵に伴って舵取機構１に実際に加わる操舵反力を示す信号として、操舵制御部３に与えられている。
【００２９】
以上の如く構成された舵取機構１から分離して配されたステアリングホイール２は、図１中に模式的に示す如く、その回転軸となるコラム軸20を回転自在に支持するコラムハウジングＨ3 を介して、図示しない車体の適宜部に支持されている。前記コラムハウジングＨ3 の中途部には、反力付与手段４を構成する反力モータＭ3 が取付けてある。該反力モータＭ3 の出力軸は、コラムハウジングＨ3 の内部に延設され、ウォームギヤ機構等の減速機構を介してコラム軸20の中途部に伝動構成されており、反力モータＭ3 が回転駆動された場合、この回転力が前記減速機構による減速下にてコラム軸20に付加され、ステアリングホイール２に操舵反力が付与されるようになしてある。
【００３０】
このように付与される操舵反力の大きさは、反力モータＭ3 の駆動電流の増減により増減することができる。反力モータＭ3 は、前記操舵制御部３から図示しない駆動回路を介して与えられる動作指令に従って駆動されており、操舵制御部３は、反力モータＭ3 の駆動及び停止の切換えと共に、該反力モータＭ3 の駆動電流を増減する反力制御動作を行う。
【００３１】
一方、前記コラム軸20の突出側と逆側のコラムハウジングＨ3 の端部には、反力付与手段４を構成する回生モータＭ4 が、変速装置40及び電磁クラッチ41を介して取付けられている。前記回生モータＭ4 は、その回転軸に外部から加えられる逆入力により発電をなすべく構成されたモータであり、発電により得られた回生電力を回収すべく、充電回路42を介して車載バッテリＢに接続されている。
【００３２】
電磁クラッチ41は、操舵制御部３から与えられる動作指令に応じて係断動作をなす公知のクラッチ手段であり、該電磁クラッチ41が係合状態にあるとき、ステアリングホイール２の回転操作に応じたコラム軸20の回転が、前記変速装置40による変速を経て回生モータＭ4 に伝達されるようになしてある。変速装置40は、前記コラム軸20の回転を増速して回生モータＭ4 に伝える増速手段として構成されており、その変速比（増速比）は、操舵制御部３から与えられる動作指令に応じて段階的又は無段階に変更される。
【００３３】
以上の構成により、前記電磁クラッチ41が係合状態にあるとき、ステアリングホイール２の回転操作に応じたコラム軸20の回転は、変速装置40による増速を経て回生モータＭ4 に伝達され、該回生モータＭ4 は、コラム軸20からの逆入力により高速回転して発電動作を行う。これにより前記コラム軸20には、その回転を阻止する向きの抵抗が加わり、ステアリングホイール２に反力が付与される。このとき付与される反力の大きさは、変速装置40の変速比を変え、回生モータＭ4 の回転速度を増減することにより増減することができる。また回生モータＭ4 の動作により発生する回生電力は、充電回路42を介して接続された車載バッテリＢに充電される。
【００３４】
このような操舵反力に抗して回転操作されるステアリングホイール２の操作角θは、コラムハウジングＨ3 の中途部に付設された操舵角センサ21により検出されており、この検出結果は、操舵制御部３に与えられている。更に、操舵制御部３には、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等の操舵に影響を与える走行状態の検出結果が、車両の各部に設置された走行状態センサ22から与えられている。
【００３５】
前記操舵制御部３による操舵モータＭ1 （又はＭ2 ）の制御は、例えば、前記操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角度に所定の比例ゲインを乗じて目標舵角を求め、この目標舵角と、前記実舵角センサ15により検出される左右の前輪10，10の実舵角との偏差に基づくフィードバック制御により行われる。
【００３６】
このとき走行状態センサ22により検出される走行状態は、前記比例ゲインの選定に用いられる。この比例ゲインは、例えば、車速の増大に伴って減少し、またヨーレート、横加速度により定まる車両の旋回程度の増大に伴って減少する値として設定されている。これにより、前記目標舵角は、高速走行中に小、低速走行中に大となり、また旋回走行中には、急旋回となるに従って小さくなり、このような目標舵角に基づく操舵モータＭ1 ，Ｍ2 の制御により、走行状態に応じた操舵特性が得られる。
【００３７】
また操舵制御部３による反力付与手段４の制御は、図２に示すフローチャートに従って行われる。操舵制御部３は、キースイッチの操作によるエンジンの起動に応じて動作を開始し、まず、操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角θを取込み（ステップ１）、また走行状態センサ22により検出される走行状態を取り込む（ステップ２）。
【００３８】
ステップ１にて取り込まれる操作角θは、例えば、ステアリングホイール２の中立位置を０とし、右方向の操作を正とし、左方向の操作を負とする入力として与えられており、操舵制御部３は、次に、前記操作角θの絶対値を求め、これを予め設定された遊び角度θ0 と比較する（ステップ３）。
【００３９】
前記遊び角度θ0 は、直進走行中になされるステアリングホイール２の遊び操作の許容角度として予め設定されており、ステップ３での比較の結果、現状の操作角θの絶対値が遊び角度θ0 以下であると判定された場合、操舵制御部３は、直進走行中であると判定し、出力側の反力モータＭ3 に停止指令を発して該反力モータＭ3 を停止させる（ステップ４）と共に、出力側の電磁クラッチ41に係合指令を発して該電磁クラッチ41を係合させ（ステップ５）、更に、出力側の変速装置40に動作指令を発し、該変速装置40の変速比を車速に応じて増減する（ステップ６）。
【００４０】
以上の制御動作によりステアリングホイール２は、係合された電磁クラッチ41及び変速装置40を介して回生モータＭ4 に連結される。この状態でステアリングホイール２が回転操作された場合、この回転操作に応じたコラム軸20の回転が、前述の如く、前記変速装置40による増速を経て回生モータＭ4 に伝達され、該回生モータＭ4 が発電動作を行い、これに伴ってコラム軸20及びステアリングホイール２には、その回転を阻止する向きの抵抗が操舵反力として付与される。
【００４１】
このとき付与される操舵反力は、回生モータＭ4 の回転速度の高低に応じて大小となり、前記遊び角度θ0 の範囲内にてステアリングホイール２を遊び操作する運転者には、急激な操作時に大きく、緩やかな操作時に小さい中立剛性が体感されて、無為な遊び操作を抑制することができる。
【００４２】
前記ステップ６における変速比の増減は、走行状態センサ22から取り込まれる車速の検出結果に応じて、例えば、検出車速の増加に従って変速比（増速比）を増大させるべく行われる。この場合、ステアリングホイール２の回転操作に伴う前記回生モータＭ4 の回転速度が車速の増加に応じて増大する結果、ステアリングホイール２に付加される中立剛性は、高速走行時に大きく、低速走行時に小さくなり、高速走行時には、遊び操作によるふらつきを抑えて直進安定性の向上を図ることができ、また低速走行時には、中立位置の近傍を含めて軽快な操舵感が得られるようになる。
【００４３】
以上の如く操舵制御部３は、ステアリングホイール２に中立剛性を付加するために、電磁クラッチ41の係合と変速装置40の変速比の増減とを行うのみであり、ステアリングホイール２の操作方向の如何に拘らず単純な制御動作により中立剛性を付加することができる。またこの間、反力モータＭ3 は停止状態を保っており、小なるエネルギ消費にて中立剛性の付加を実現し得る。更にこの間、回生モータＭ4 が発電動作をなし、充電回路42を介して接続された車載バッテリＢに回生電力が充電されるから、更なる省エネルギ効果が得られる。
【００４４】
ステップ６における変速装置40に対する変速比の増減制御は、必ずしも必要ではなく、電磁クラッチ41の係合による回生モータＭ4 との連結のみを行っても中立剛性の付加はなされる。この場合においても、コラム軸20から回生モータＭ4 への増速伝動は必要であり、変速装置40に代えて固定の増速比を有する増速装置を用いればよい。
【００４５】
前記ステップ３での比較の結果、現状の操作角θの絶対値が遊び角度θ0 を超えると判定された場合、操舵制御部３は、操舵中であると判定し、出力側の電磁クラッチ41に遮断指令を発し、該電磁クラッチ41を遮断せしめ（ステップ７）、回生モータＭ4 への伝動を絶つ一方、反力モータＭ3 に駆動指令を発し、該反力モータＭ3 を走行状態に応じて回転駆動する（ステップ８）。
【００４６】
以上の制御動作によりステアリングホイール２には、コラム軸20に加わる反力モータＭ3 の回転力が操舵反力として付与される。このとき操舵制御部３は、ステアリングホイール２に走行状態に応じた適正な操舵反力を付与すべく、前記タイロッド軸力センサ16，16からの入力に基づいて舵取機構１に実際に加わる実反力を求め、基本的には、求められた実反力に所定の比例ゲインを乗じてステアリングホイール２に加えるべき目標反力を算出し、この目標反力に対応する駆動電流を反力モータＭ3 に給電せしめる制御動作を行う。
【００４７】
前記走行状態センサ22により検出される走行状態は、前記比例ゲインの補正に用いられる。この補正は、例えば、車速及び旋回程度が大きくなるに従って前記比例ゲインを大とし、また、前後加速度の検出結果により求められる減速程度が大きくなるに従って比例ゲインを大とするように行われる。また、操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角度を前記実反力の補正に用い、反力モータＭ3 の駆動電流の増加特性を変更することも可能である。
【００４８】
このように操舵中のステアリングホイール２に付加される操舵反力は、反力モータＭ3 の給電制御により増減されるから、走行状態に応じたきめ細かな制御が可能となり、ステアリングホイール２を操作する運転者に、走行状態に応じた良好な操舵感を体感させることができる。
【００４９】
図３は、本発明に係る車両用操舵装置の第２の実施の形態を示す模式的ブロック図である。本図に示す車両用操舵装置は、図１に示す車両用操舵装置と同様、舵取用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配されたステアリングホイール（操舵手段）２と、該ステアリングホイール２に付設された反力付与手段４と、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現すべく舵取機構１を制御する操舵制御動作、及びステアリングホイール２に適正な操舵反力を加えるべく反力付与手段４を制御する反力制御動作を行う操舵制御部３とを備えてなる。
【００５０】
本図に示す実施の形態と図１に示す第１の実施の形態との相違は、反力付与手段４の構成、及び該反力付与手段４に対して行われる操舵制御部３の反力制御動作にあり、他の部分の構成は、図１に示すそれらと同一であり、対応する部分に図１と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５１】
反力付与手段４は、コラムハウジングＨ3 の中途部に取付けられ、図１に示す実施の形態と同様にコラム軸20に伝動構成された反力モータＭ3 と、コラムハウジングＨ3 の端部に取付けられ、コラム軸20に制動力を加えるブレーキ43とを備えてなる。
【００５２】
反力モータＭ3 は、前記操舵制御部３から図示しない駆動回路を介して与えられる動作指令に従って駆動されており、操舵制御部３は、反力モータＭ3 の駆動及び停止の切換えと共に、該反力モータＭ3 の駆動電流を増減する反力制御動作を行う。前記ブレーキ43は、パウダブレーキ等、発生する制動力を外部から増減可能に構成された制動装置であり、前記制動力は、前記操舵制御部３から与えられる動作指令に応じて、非作動状態を含めて無段階に変更されるようになしてある。
【００５３】
図４は、図３に示す車両用操舵装置において、反力付与手段４を構成する反力モータＭ3 及びブレーキ43を対象として操舵制御部３により行われる反力制御動作の内容を示すフローチャートである。
【００５４】
操舵制御部３は、キースイッチの操作によるエンジンの起動に応じて動作を開始し、まず、操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角θを取込み（ステップ11）、また走行状態センサ22により検出される走行状態を取り込む（ステップ12）。
【００５５】
次いで操舵制御部３は、前記操作角θの絶対値を求め、これを予め設定された遊び角度θ0 と比較し（ステップ13）、現状の操作角θの絶対値が遊び角度θ0 以下であり、直進走行中であると判定された場合、出力側の反力モータＭ3 に停止指令を発して該反力モータＭ3 を停止させる（ステップ14）と共に、出力側のブレーキ43に動作指令を発し、該ブレーキ43が発生する制動力を車速に応じて増減する（ステップ15）。
【００５６】
以上の制御動作により、ステアリングホイール２の回転軸であるコラム軸20にブレーキ43の制動力が加えられ、この状態でステアリングホイール２が回転操作された場合、該ステアリングホイール２には、前記ブレーキ43の制動力が回転を阻止する向きの抵抗として加わり、操舵反力が付与される。
【００５７】
このとき付与される操舵反力は、前記ブレーキ43の制動力の増減に応じて増減することができ、前記遊び角度θ0 の範囲内にてステアリングホイール２を遊び操作する運転者に、前記制動力の大きさに応じた中立剛性が体感されて、無為な遊び操作を抑制することができる。
【００５８】
前記ステップ15におけるブレーキ43の制動力の増減は、走行状態センサ22から取り込まれる車速の検出結果に応じて、例えば、検出車速の増加に従って制動力を増大させるべく行われる。この場合、ステアリングホイール２に付加される中立剛性は、高速走行時に大きく、低速走行時に小さくなり、高速走行時には、遊び操作によるふらつきを抑えて直進安定性の向上を図ることができ、また低速走行時には、中立位置の近傍を含めて軽快な操舵感が得られるようになる。
【００５９】
以上の如く操舵制御部３は、ステアリングホイール２に中立剛性を付加するために、前記ブレーキ43の制動力の増減制御を行うのみであり、ステアリングホイール２の操作方向の如何に拘らず単純な制御動作により中立剛性を付加することができる。この間、反力モータＭ3 は停止状態を保っており、小なるエネルギ消費にて中立剛性の付加を実現し得る。前記ステップ15におけるブレーキ43の制動力の増減制御は、必ずしも必要ではなく、該ブレーキ43を所定の制動力を発生する作動状態とするのみでも中立剛性の付加はなされる。
【００６０】
前記ステップ13での比較の結果、現状の操作角θの絶対値が遊び角度θ0 を超えると判定された場合、操舵制御部３は、操舵中であると判定し、出力側のブレーキ43への動作指令を停止し、該ブレーキ43を非作動状態とし、前記コラム軸20への制動力の付加を停止する（ステップ16）。一方、反力モータＭ3 に駆動指令を発し、該反力モータＭ3 を走行状態に応じて回転駆動する（ステップ17）。
【００６１】
以上の制御動作によりステアリングホイール２には、コラム軸20に加わる反力モータＭ3 の回転力が操舵反力として付与される。反力モータＭ3 の駆動は、第１の実施の形態と同様にして行われ、ステアリングホイール２を操作する運転者に走行状態に応じた良好な操舵感を体感させることができる。
【００６２】
図５は、本発明に係る車両用操舵装置の第３の実施の形態を示す模式的ブロック図である。本図に示す車両用操舵装置は、図１及び図３に示す車両用操舵装置と同様、舵取用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配されたステアリングホイール（操舵手段）２と、該ステアリングホイール２に付設された反力付与手段４と、ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現すべく舵取機構１を制御する操舵制御動作、及びステアリングホイール２に適正な操舵反力を加えるべく反力付与手段４を制御する反力制御動作を行う操舵制御部３とを備えてなる。
【００６３】
本図に示す実施の形態と図１及び図３に示す実施の形態との相違は、反力付与手段４の構成、及び該反力付与手段４に対して行われる操舵制御部３の反力制御動作にあり、他の部分の構成は、図１及び図３に示すそれらと同一であり、対応する部分に図１及び図３と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００６４】
反力付与手段４は、コラムハウジングＨ3 の中途部外周に取付けられた２つの反力モータ（主反力モータＭ5 及び副反力モータＭ6 ）とを備えてなる。これらの主反力モータＭ5 及び副反力モータＭ6 の出力軸は、コラムハウジングＨ3 の内部に延設され、ウォームギヤ機構等の共通の減速機構を介してコラム軸20の中途に伝動構成されており、主反力モータＭ5 又は副反力モータＭ6 が回転駆動された場合、これらの回転力が前記減速機構による減速下にてコラム軸20に付加され、ステアリングホイール２に操舵反力が付与されるようになしてある。
【００６５】
主反力モータＭ5 及び副反力モータＭ6 は、前記操舵制御部３から図示しない駆動回路を介して与えられる動作指令に従って駆動される。操舵制御部３は、主反力モータＭ5 及び副反力モータＭ6 に対し、駆動及び停止の切換えと共に、駆動電流を増減する反力制御動作を行う。
【００６６】
図６は、図５に示す車両用操舵装置において、反力付与手段４を構成する主反力モータＭ5 及び副反力モータＭ6 を対象として操舵制御部３により行われる反力制御動作の内容を示すフローチャートである。
【００６７】
操舵制御部３は、キースイッチの操作によるエンジンの起動に応じて動作を開始し、まず、操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角θを取込み（ステップ21）、また走行状態センサ22により検出される走行状態を取り込む（ステップ22）。
【００６８】
次いで操舵制御部３は、前記操作角θの絶対値を求め、これを予め設定された遊び角度θ0 と比較し（ステップ23）、現状の操作角θの絶対値が遊び角度θ0 以下であり、直進走行中であると判定された場合、出力側の主反力モータＭ5 に停止指令を発して、該主反力モータＭ5 を停止させる（ステップ24）一方、副反力モータＭ6 に動作指令を発して、該副反力モータＭ6 を車速に応じて回転駆動する（ステップ25）。
【００６９】
以上の制御動作により、副反力モータＭ6 の回転力がコラム軸20に加わり、この状態で回転操作されるステアリングホイール２に操舵反力が付与される。このとき付与される操舵反力は、副反力モータＭ6 の駆動電流の増減に応じて増減することができ、前記遊び角度θ0 の範囲内にてステアリングホイール２を遊び操作する運転者に、副反力モータＭ6 の回転力の大きさに応じた中立剛性が体感されて、無為な遊び操作を抑制することができる。
【００７０】
副反力モータＭ6 の駆動電流の増減制御は、走行状態センサ22から取り込まれる車速の検出結果に応じて、例えば、検出車速の増加に従って駆動電流を増し、回転力を増大させるべく行われる。この場合、ステアリングホイール２に付加される中立剛性は、高速走行時に大きく、低速走行時に小さくなり、高速走行時には、遊び操作によるふらつきを抑えて直進安定性の向上を図ることができ、また低速走行時には、中立位置の近傍を含めて軽快な操舵感が得られるようになる。
【００７１】
以上の如く操舵制御部３は、ステアリングホイール２に中立剛性を付加するために、前記副反力モータＭ6 の駆動電流の増減制御を行うのみであり、この間、主反力モータＭ5 は停止状態を保っている。従って、副反力モータＭ6 として小出力のモータを用いることにより、大なるエネルギ消費を避けて所望の中立剛性の付加を実現し得る。ステップ25における副反力モータＭ6 に対する駆動電流の増減制御は、必ずしも必要ではなく、該副反力モータＭ6 を所定の駆動電流にて駆動せしめるのみでも中立剛性の付加はなされる。
【００７２】
前記ステップ23での比較の結果、現状の操作角θの絶対値が遊び角度θ0 を超えると判定された場合、操舵制御部３は、操舵中であると判定し、出力側の副反力モータＭ6 に停止指令を発して、該副反力モータＭ6 を停止させる（ステップ26）一方、主反力モータＭ5 に動作指令を発して、該主反力モータＭ5 を走行状態に応じて回転駆動する（ステップ27）。
【００７３】
これによりステアリングホイール２には、大出力の主反力モータＭ5 の回転力が操舵反力として付与される。主反力モータＭ5 の駆動は、第１，第２の実施の形態における反力モータＭ3 におけると同様の駆動電流の増減制御下にて行われる。これにより、ステアリングホイール２を操作する運転者に走行状態に応じた良好な操舵感を体感させることができる。
【００７４】
なおこの実施の形態においては、通常操舵中に副反力モータＭ6 を併せて駆動し、２つの反力モータＭ5 ，Ｍ6 の回転力を合わせて操舵反力を付与する構成とすることも可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、左右両方向に操作される操舵手段に、大なるエネルギ消費を強いることなく、適正な中立剛性及び操舵反力を付与することができ、運転者に良好な操舵感を体感させることが可能となる。
【００７６】
また、中立剛性の付加を回生モータにより行わせたから、回生電力の回収により一層の省エネルギ効果が得られ、更に中立剛性の付加のために小出力の抵抗付与手段又は副反力モータを別途に設けたから、小さいエネルギ消費にて適正な中立剛性を付加することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の第１の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図２】図１に示す車両用操舵装置における反力制御動作の内容を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る車両用操舵装置の第２の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図４】図３に示す車両用操舵装置における反力制御動作の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る車両用操舵装置の第３の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図６】図５に示す車両用操舵装置における反力制御動作の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    舵取機構
２    ステアリングホイール（操舵手段）
３    操舵制御部
４    反力付与手段
40    変速装置
41    電磁クラッチ
43    ブレーキ
Ｍ1   操舵モータ
Ｍ2   操舵モータ
Ｍ3   反力モータ
Ｍ4   回生モータ
Ｍ5   主反力モータ
Ｍ6   副反力モータ
【図１】
0003952796.tif 000002
【図２】
0003952796.tif 000003
【図３】
0003952796.tif 000004
【図４】
0003952796.tif 000005
【図５】
0003952796.tif 000006
【図６】
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