(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御することで、その変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、
操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が設定値以上である揺り戻し抑制必要状態である場合、前輪の転舵速度が揺り戻し抑制のために設定された上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
操作部材と、
その操作部材の操作量を検出する手段と、
電動アクチュエータと、
その電動アクチュエータの制御装置と、
その電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達可能な機構と、
車両の走行状態を表す変量として少なくとも車速を検出するセンサとを備え、
検出変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比が変化するように前記電動アクチュエータが制御される車両の操舵装置において、
操作部材の操作速度を求める手段と、
車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値と操作部材の操作速度の設定値とを記憶する手段と、
操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が記憶した設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が記憶した設定値以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する手段と、
揺り戻し抑制のための前輪の転舵速度の設定上限値を記憶する手段とが設けられ、
車両が揺り戻し抑制必要状態である場合、舵角が減少するように操作部材を操作する時、前輪の転舵速度が記憶した設定上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
車両が危険回避操舵状態か否かを判断する手段を備え、
車両が危険回避操舵状態である場合、前輪の転舵速度を設定上限値以下に制限するための前記電動アクチュエータの制御は解除される請求項１または２に記載の車両の操舵装置。
【請求項４】
車両が制動状態であって、且つ、操作部材の操作速度が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる前記設定値よりも大きな第２設定値以上である時、車両が危険回避操舵状態であると判断する請求項３に記載の車両の操舵装置。
【請求項５】
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、
出力シャフトと、
その入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する回転伝達機構と、
その出力シャフトの回転を前輪に舵角が変化するように伝達するステアリングギヤとを備え、
その回転伝達機構の構成要素を前記電動アクチュエータにより駆動することで、その電動アクチュエータの動きが前輪に舵角が変化するように伝達される請求項１〜４の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
【請求項６】
その操作部材を前輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように前輪に伝達される請求項１〜４の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を車両の走行状態を表す変量に応じて変更可能な車両において、一方向への舵角増加後の舵角減少時における車両の他方向へのヨー運動である揺り戻しを防止するための車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車速およびステアリングホイールの操作速度がある程度以上であると、一方向への舵角増加後の舵角減少時における他方向への車両のヨー運動、すなわち揺り戻しが発生する。この揺り戻しの発生は、図１０の（１）において実線で示すように前輪の転舵角θが時間ｔの経過に伴って一方向へ増加した後に直進復帰のために減少する時、図１０の（２）において実線で示すように、前輪のコーナリングフォースＦｆは前輪の転舵角θの変化に略対応して変化するが、図１０の（３）において実線で示すように後輪のコーナリングフォースＦｒは前輪の転舵角θの変化よりも遅れて変化することに起因する。すなわち、車速およびステアリングホイールの操作速度がある程度以上であると、前輪の転舵角θの減少時に前輪のコーナリングフォースＦｆよりも後輪のコーナリングフォースＦｒが大幅に大きくなる。そうすると、図１０の（４）において実線で示すように直進復帰時に前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートγが増大するため揺り戻しが生じる。
【０００３】
そのような揺り戻しを、ステアリングホイールの操作量と前輪の転舵量との比を変更可能な車両の操舵装置を用いて防止することが提案されている（特許第２５８０８６５号）。この従来例においては、ステアリングホイールを舵角が減少するように操作する時に、車速およびステアリングホイールの操作速度がある程度以上であれば前輪の転舵角を増大させている。これにより、揺り戻しが発生する前に前輪のコーナリングフォースを増大させ、前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートγが増大するのを防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ステアリングホイールを舵角が減少するように操作している時に前輪の転舵角を増大させるため、揺り戻しが発生するおそれがなくなった後に前輪の転舵角を再び減少させる必要があり、制御が複雑になる。また、前輪のコーナリングフォースを増大させるためにタイヤの負担が大きくなる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御することで、その変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができる車両の操舵装置において、操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が設定値以上である揺り戻し抑制必要状態である場合、前輪の転舵速度が揺り戻し抑制のために設定された上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されることを特徴とする。
本発明の車両の操舵装置は、操作部材と、その操作部材の操作量を検出する手段と、電動アクチュエータと、その電動アクチュエータの制御装置と、その電動アクチュエータの動きを前輪に舵角が変化するように伝達可能な機構と、車両の走行状態を表す変量として少なくとも車速を検出するセンサとを備え、検出変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比が変化するように前記電動アクチュエータが制御される車両の操舵装置において、操作部材の操作速度を求める手段と、車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値と操作部材の操作速度の設定値とを記憶する手段と、操作部材を舵角が減少するように操作する時に、車速が記憶した設定値以上であって且つ操作部材の操作速度が記憶した設定値以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する手段と、揺り戻し抑制のための前輪の転舵速度の設定上限値を記憶する手段とが設けられ、車両が揺り戻し抑制必要状態である場合、舵角が減少するように操作部材を操作する時、前輪の転舵速度が記憶した設定上限値以下に制限されるように前記電動アクチュエータが制御されるのが好ましい。
その車速の設定値と操作部材の操作速度の設定値とを記憶する手段と、その記憶される車速の設置値と操作部材の操作速度の設定値とは、車速の設定値が大きくなる程に操作部材の操作速度の設定値が小さくなる関係を充足するのが好ましい。
本発明によれば、揺り戻し抑制必要状態である場合に前輪の転舵速度が設定上限値よりも遅くされるので、前輪の転舵角の減少時における前輪のコーナリングフォースの減少速度も遅くなる。これにより、舵角減少時における前輪のコーナリングフォースと後輪のコーナリングフォースとの差が小さくなるので、前輪のコーナリングフォースよりも後輪のコーナリングフォースが大幅に大きくなるのを防止できる。よって、前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートが増大するのを防止し、揺り戻しを抑制できる。この際、単に前輪の転舵速度を設定上限値よりも遅くするだけでよいため制御が簡単であり、また、前輪のコーナリングフォースが必要以上に増大することはないためタイヤの負担が増大することもない。
【０００７】
本発明においては、車両が危険回避操舵状態か否かを判断する手段を備え、車両が危険回避操舵状態である場合、前輪の転舵速度を設定上限値以下に制限するための前記電動アクチュエータの制御は解除されるのが好ましい。この場合、車両が制動状態であって、且つ、操作部材の操作速度が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる前記設定値よりも大きな第２設定値以上である時、車両が危険回避操舵状態であると判断するのが好ましい。
これにより、危険回避操舵状態である場合は前輪の転舵速度が遅くなることはないので車両の舵角変化が遅れるのを防止できる。
【０００８】
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、出力シャフトと、その入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達する回転伝達機構と、その出力シャフトの回転を前輪に舵角が変化するように伝達するステアリングギヤとを備え、その回転伝達機構の構成要素を前記電動アクチュエータにより駆動することで、その電動アクチュエータの動きが前輪に舵角が変化するように伝達されるのが好ましい。
これにより、操作部材と前輪とが機械的に連結された車両の操舵装置に本発明を適用できる。
その回転伝達機構は、サンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中の何れかである第１遊星ギヤ要素が前記入力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかである第２遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャフトに連結されていない第３遊星ギヤ要素が前記電動アクチュエータにより回転駆動されるのが好ましい。
【０００９】
その操作部材を前輪に機械的に連結することなく、その電動アクチュエータの動きが、その動きに応じて舵角が変化するように前輪に伝達されるのが好ましい。これにより、操作部材を前輪に機械的に連結することなく、電動アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように前輪に伝達する車両の操舵装置に本発明を適用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態の車両の操舵装置１は、ステアリングホイール（操作部材）Ｈに連結される入力シャフト２を備えている。その入力シャフト２はベアリング７、８を介してハウジング１０により支持されている。
【００１１】
その入力シャフト２のステアリングホイールＨの操作に応じた回転は、遊星ギヤ機構（回転伝達機構）３０を介して出力シャフト１１に伝達される。その出力シャフト１１は、入力シャフト２と同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング１２、１３を介してハウジング１０により支持されている。その出力シャフト１１の回転はステアリングギヤにより舵角が変化するように前輪に伝達される。そのステアリングギヤは、例えばラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。これにより、入力シャフト２の回転は遊星ギヤ機構３０を介して出力シャフト１１に伝達され、その出力シャフト１１の回転により舵角が変化する。
【００１２】
その遊星ギヤ機構３０は、サンギヤ３１とリングギヤ３２とに噛み合う遊星ギヤ３３をキャリア３４により保持する。そのサンギヤ３１は、入力シャフト２の端部に同行回転するように連結されている。そのキャリア３４は、出力シャフト１１に同行回転するように連結されている。そのリングギヤ３２は、入力シャフト２を囲むホルダー３６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダー３６は、入力シャフト２を囲むようにハウジング１０に固定された筒状部材３５によりベアリング９を介して支持されている。そのホルダー３６の外周にウォームホイール３７が同行回転するように嵌め合わされている。そのウォームホイール３７に噛み合うウォーム３８がハウジング１０により支持されている。そのウォーム３８はハウジング１０に取り付けられたモータ（電動アクチュエータ）３９により駆動される。これにより、その遊星ギヤ機構３０の構成要素であるリングギヤ３２がモータ３９により駆動され、そのモータ３９の動きが前輪に舵角が変化するように伝達される。
【００１３】
そのモータ３９として、例えば目標駆動電流に応じてパルス幅変調駆動されるブラシ付き直流モータが用いられる。そのモータ３９の動きを前輪に舵角が変化するように伝達する際に、そのモータ３９を車両の走行状態を表す変量に応じて閉ループ制御することで、その変量に応じて入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比、すなわちステアリングホイールＨの操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができる。本実施形態では、その走行状態を表す変量は車速とされている。例えば、車速零の据え切り状態では入力シャフト２の回転角速度とリングギヤ３２の回転角速度とが等しくなるようにモータ３９を制御することで、入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比を１とする。また、高速になる程にリングギヤ３２の回転角速度を低下させ、遊星ギヤ機構３０を減速ギヤ機構として機能させることで、車両の低速での旋回性と高速での走行安定性とを向上できる。
【００１４】
図２に示すように、そのモータ３９は車両に搭載される制御装置４０により制御される。その制御装置４０に、走行状態を表す変量の検出用センサとして車速センサ４１と、ステアリングホイールＨの操作量として入力シャフト２の回転角を検出する舵角センサ４２と、前輪の転舵量として出力シャフト１１の回転角を検出する回転角センサ４３とが接続されている。検出された入力シャフト２の回転角および車速から求められる目標転舵量と、検出された出力シャフト１１の回転角との偏差を低減するように、制御装置４０はモータ３９を閉ループ制御する。
【００１５】
図３は、操舵装置１における制御系の制御ブロック線図を示す。図３において、ＴｉはステアリングホイールＨの操舵トルク、Ｖは車速のセンサ４１による検出値、θｉは入力シャフト２の回転角の舵角センサ４２による検出値、θｏは出力シャフト１１の回転角の回転角センサ４３による検出値、θｏ* は出力シャフト１１の目標回転角、ｉ* はモータ３９の目標制御量である目標駆動電流、Ｃ１は入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフトの目標回転角θｏ* の調節部、Ｃ２は出力シャフト１１の目標回転角θｏ* と回転角θｏとの偏差（θｏ* −θｏ）に対するモータ３９の目標駆動電流ｉ* の調節部である。
制御装置４０は、舵角センサ４２により検出した入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフト１１の目標回転角θｏ* を、予め定められて記憶された関係に基づき演算する。本実施形態では、その入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフトの目標回転角θｏ* の調節部Ｃ１は比例制御要素とされ、出力シャフト１１の目標回転角はθｏ* ＝Ｋ（Ｖ）・θｉにより求められる。ここでＫ（Ｖ）は比例ゲインであり、車速Ｖの関数とされている。この入力シャフト２の回転角θｉと車速Ｖと出力シャフト１１の目標回転角θｏ* との関係を表す比例ゲインＫ（Ｖ）が制御装置４０に記憶される。例えば図４に示すように、その比例ゲインＫ（Ｖ）は車速Ｖが増大する程に減少するものとされ、この関係が制御装置４０に記憶される。制御装置４０は、その記憶した比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉと検出車速Ｖとに基づき出力シャフト１１の目標回転角θｏ* を演算する。
制御装置４０は、出力シャフト１１の目標回転角θｏ* と検出回転角θｏとの偏差（θｏ* −θｏ）と、モータ３９の目標駆動電流ｉ* との間の関係を記憶する。本実施形態では、その偏差（θｏ* −θｏ）に対する目標駆動電流ｉ* の調節部Ｃ２は比例積分（ＰＩ）制御要素とされ、目標駆動電流ｉ* はｉ* ＝Ｇ・（θｏ* −θｏ）により求められる。ここでＧは伝達関数であり、例えばＫｇをゲイン、Ｔを時定数として、その伝達関数ＧはＰＩ制御がなされるようにＧ＝Ｋｇ・〔１＋１／（Ｔ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｇと時定数Ｔは最適な制御を行えるように設定される。その伝達関数Ｇが制御装置４０に記憶される。
【００１６】
制御装置４０は、ステアリングホイールＨの操作速度として入力シャフト２の検出回転角θｉの時間変化ｄ（θｉ）／ｄｔを演算し、また、車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値αとステアリングホイールＨの操作速度の設定値βとを記憶する。それら設定値α、βは、車速が設定値α以上で、且つ、ステアリングホイールＨの操作速度が設定値β以上であれば揺り戻し抑制必要状態になるように予め実験により定めればよい。本実施形態では、その車速の設定値αが大きくなる程にステアリングホイールＨの操作速度の設定値βは小さくなるものとされ、例えば図５において曲線９９で示す車速の設定値αとステアリングホイールＨの操作速度の設定値βとの関係が制御装置４０に記憶される。ステアリングホイールＨを舵角が減少するように操作する時に、上記検出車速Ｖが記憶した設定値α以上であって且つステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔが記憶した設定値β以上であれば、揺り戻し抑制必要状態であると判断し、そうでなければ揺り戻し抑制必要状態ではないと判断する。なお、その車速の設定値αとステアリングホイールＨの操作速度の設定値βとはそれぞれ一定値としてもよい。
【００１７】
制御装置４０は、揺り戻し抑制のための前輪の転舵速度の設定上限値ηを記憶する。その設定上限値ηは、前輪の転舵速度が設定上限値η以下であれば揺り戻しを抑制できるように予め実験により定めればよい。その設定上限値ηは一定値であってもよいし、車速ＶやステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔの変化に応じて変化するものとしてもよい。制御装置４０は、車両が揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合、ステアリングホイールＨを舵角が減少するように操作する時、前輪の転舵速度が記憶した設定上限値η以下に制限されるように上記モータ３９を制御する。
【００１８】
制御装置４０は、車両が危険回避操舵状態か否かを判断する。本実施形態では、車両が制動状態であり、且つ、ステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔが揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる設定値βよりも大きな第２設定値ζ以上である時に危険回避操舵状態であると判断する。そのため、制御装置４０はブレーキランプの点灯信号が入力されているか否かにより車両が制動動作中か否かを判断し、また、第２設定値ζを記憶する。その第２設定値ζは、車両の制動状態であって、且つ、ステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔが第２設定値ζ以上である時、車両が危険回避操舵状態になるように予め実験により定めればよい。制御装置４０は、車両が危険回避操舵状態であると判断した場合、前輪の転舵速度を設定上限値η以下に制限するためのモータ３９の制御を、上記揺り戻し抑制必要状態であっても解除する。
【００１９】
図６のフローチャートを参照して上記制御装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサの検出値を読み込む（ステップ１）。次に、検出車速Ｖに対応する比例ゲインＫ（Ｖ）を求め（ステップ２）、その求めた比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉとから出力シャフト１１の目標回転角θｏ* を演算し（ステップ３）、その目標回転角θｏ* と出力シャフト１１の検出回転角θｉとの偏差（θｏ* −θｏ）と、伝達関数Ｇとから目標駆動電流ｉ* を演算し（ステップ４）する。次に、出力シャフト１１の検出回転角θｏが減少中か否かにより、ステアリングホイールＨを舵角が減少するように操作しているか否かを判断する（ステップ５）。ステップ５においてステアリングホイールＨを舵角が減少するように操作している時（ステップ５でＹＥＳ）、ステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔを求め（ステップ６）、検出車速Ｖが設定値α以上であって且つステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔが設定値β以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する（ステップ７）。ステップ７において揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合、ブレーキランプの点灯信号が入力され、且つ、ステアリングホイールＨの操作速度ｄ（θｉ）／ｄｔが第２設定値ζ以上である危険回避操舵状態であるか否かを判断する（ステップ８）。ステップ５においてステアリングホイールＨを舵角が減少するように操作していない時（ステップ５でＮＯ）、ステップ７において揺り戻し抑制必要状態ではないと判断した場合（ステップ７でＮＯ）、ステップ８において危険回避操舵状態であると判断された時（ステップ８でＹＥＳ）、前輪の転舵速度を設定上限値η以下に制限するモータ３９の制御を解除し（ステップ９）、ステップ４で求めた目標駆動電流ｉ* に基づきモータ３９を駆動する（ステップ１０）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１１）、終了しない場合（ステップ１１でＮＯ）はステップ１に戻る。ステップ８において危険回避操舵状態ではないと判断された時（ステップ８でＮＯ）、ステップ４で求めた目標駆動電流ｉ* に基づきモータ３９を駆動した場合の前輪の転舵速度ｓを演算し（ステップ１２）、その演算した前輪転舵速度ｓが設定上限値ηを超えるか否かを判断する（ステップ１３）。ステップ１３において前輪転舵速度ｓが設定上限値η以下であれば（ステップ１３でＮＯ）ステップ１０において目標駆動電流ｉ* に基づきモータ３９を駆動する。ステップ１３において前輪転舵速度ｓが設定上限値ηを超える場合（ステップ１３でＹＥＳ）、前輪転舵速度が設定上限値ηになるようにモータ３９を制御し（ステップ１４）、ステップ１１において制御を終了するか否かを判断する。
【００２０】
上記実施形態によれば、揺り戻し抑制必要状態である場合に前輪の転舵速度が遅くされるので、前輪の転舵角の減少時における前輪のコーナリングフォースの減少速度も遅くなる。これにより、舵角減少時における前輪のコーナリングフォースと後輪のコーナリングフォースとの差が小さくなるので、前輪のコーナリングフォースよりも後輪のコーナリングフォースが大幅に大きくなるのを防止できる。よって、前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートが増大するのを防止し、揺り戻しを抑制できる。例えば、図１０の（１）において破線で示すように、前輪の転舵角θが時間ｔの経過に伴って一方向へ増加した後に直進復帰のために減少する時の転舵速度が、実線で示す従来例よりも遅くなる。これにより、図１０の（２）において破線で示す前輪のコーナリングフォースＦｆの減少速度も実線で示す従来例よりも遅くなる。この際、後輪のコーナリングフォースＦｒの減少速度も図１０の（３）において破線で示す破線で示すように実線で示す従来例よりも遅くなるが、前輪のコーナリングフォースと後輪のコーナリングフォースとの差は小さくなる。よって、図１０の（４）において破線ですように、直進復帰時に前輪の転舵方向と逆方向に作用する車両のヨーレートγが従来よりも低減され、揺り戻しが抑制される。この際、単に前輪の転舵速度を遅くするだけでよいため制御が簡単であり、また、前輪のコーナリングフォースが必要以上に増大することはないためタイヤの負担が増大することもない。さらに、危険回避操舵状態である場合は前輪の転舵速度が遅くなることはないので車両の舵角変化が遅れるのを防止できる。
【００２１】
図７は、本発明の第２実施形態に係る所謂ステアバイワイヤシステムを採用した車両の操舵装置を示す。この車両の操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１０１と、この操作部材１０１の回転操作により駆動される操舵用モータ（電動アクチュエータ）１０２と、その操舵用モータ１０２の動きを、その操作部材１０１を前輪１０４に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するように操舵用左右前輪１０４に伝達するステアリングギヤ１０３とを備える。その操舵用モータ１０２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ１０３は、その操舵用モータ１０２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド１０７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド１０７の動きがタイロッド１０８とナックルアーム１０９を介して前輪１０４に伝達され、その前輪１０４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ１０３は公知のものを用いることができ、操舵用モータ１０２の動きを舵角が変化するように前輪１０４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用モータ１０２が駆動されていない状態では、前輪１０４がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。その操作部材１０１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１１０に連結されている。その操作部材１０１を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材１３０が設けられている。
【００２２】
操作部材１０１の操作量の検出用センサとして回転シャフト１１０の回転角を検出する角度センサ１１１と、転舵量の検出用センサとして舵角を検出する舵角センサ１１３と、走行状態を表す変量の検出用センサとして車速を検出する速度センサ１１４および車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ１１６が設けられている。その角度センサ１１１、舵角センサ１１３、速度センサ１１４、ヨーレートセンサ１１６は、コンピュータにより構成される制御装置１２０に接続される。
【００２３】
その制御装置１２０は、操舵用モータ１０２の動きを前輪１０４に舵角が変化するように伝達する際に、その操舵用モータ１０２を車速とヨーレートに応じて駆動回路１２２を介して閉ループ制御することで、その車速とヨーレートに応じて操作部材１０１の操作量と前輪１０４の転舵量との比を変化させる。
【００２４】
図８は、第２実施形態の制御装置１２０の制御系の構成を示すブロック線図を示す。ここで、γは車両１００のヨーレートの検出値、γ* はヨーレートの目標値、Ｖは車速の検出値、δｈは操作部材１０１の回転角の検出値、δは舵角の検出値、δ* は目標舵角、ｉ* は操舵用モータ１０２の駆動電流の目標値、Ｇ１はδｈに対するγ* の調節部の伝達関数、Ｇ２はγ* とγとの偏差に対するδ* の調節部の伝達関数、Ｇ３はδ* とδとの偏差に対するｉ* の調節部の伝達関数である。
その検出されたδｈ、Ｖ、γから求められるδ* と、検出されたδとの偏差を低減するように操舵用モータ１０２を閉ループ制御する。すなわち、そのδｈに対するγ* の調節部は例えば比例制御要素とされ、比例ゲインは車速Ｖに比例するものとされ、比例定数をＫとして以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
γ* ＝Ｇ１・δｈ＝Ｋ・Ｖ・δｈ
そのγ* とγとの偏差に対するδ* の調節部は例えばＰＩ制御要素とされ、Ｋａをゲイン、Ｔａを時定数として、以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
δ* ＝Ｇ２・（γ* −γ）＝Ｋａ〔１＋１／（Ｔａ・ｓ）〕（γ* −γ）
そのδ* とδとの偏差に対するｉ* の調節部は例えばＰＩ制御要素とされ、Ｋｂをゲイン、Ｔｂを時定数として、以下の関係が制御装置１２０に記憶される。
ｉ* ＝Ｇ３・（δ* −δ）＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕（δ* −δ）
その比例定数Ｋ、ゲインＫａ、Ｋｂ、時定数Ｔａ、Ｔｂは最適な制御を行えるように適宜調整される。
【００２５】
制御装置１２０は、操作部材１０１の操作速度として回転シャフト１１０の検出回転角δｈの時間変化ｄ（δｈ）／ｄｔを演算し、また、第１実施形態と同様に車両が揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる車速の設定値αと操作部材１０１の操作速度の設定値βとを記憶する。制御装置１２０は、操作部材１０１を舵角が減少するように操作する時に、上記検出車速Ｖが設定値α以上であって且つ操作部材１０１の操作速度ｄ（δｈ）／ｄｔが設定値β以上であれば、揺り戻し抑制必要状態であると判断し、そうでなければ揺り戻し抑制必要状態ではないと判断する。
【００２６】
制御装置１２０は、第１実施形態と同様に揺り戻し抑制のための前輪１０４の転舵速度の設定上限値ηを記憶する。制御装置１２０は、車両１００が揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合、操作部材１０１を舵角が減少するように操作する時、前輪１０４の転舵速度が記憶した設定上限値η以下に制限されるように操舵用モータ１０２を制御する。
【００２７】
制御装置１２０は、車両１００が危険回避操舵状態か否かを判断する。そのため、本実施形態でも第１実施形態と同様に制御装置１２０はブレーキランプの点灯信号が入力されるか否かにより車両１００が制動動作中か否かを判断する。また、制御装置１２０は、第１実施形態と同様に操作部材１０１の操作速度ｄ（δｈ）／ｄｔが揺り戻し抑制必要状態であるか否かの判断基準となる設定値βよりも大きな第２設定値ζを記憶する。制御装置１２０は、車両１００が制動状態であり、且つ、ステアリングホイールＨの操作速度ｄ（δｈ）／ｄｔが第２設定値ζ以上である時に危険回避操舵状態であると判断する。制御装置１２０は、車両１００が危険回避操舵状態であると判断した場合、前輪１０４の転舵速度を設定上限値η以下に制限するための操舵用モータ１０２の制御を、上記揺り戻し抑制必要状態であっても解除する。
【００２８】
図９のフローチャートを参照して上記制御装置１２０による制御手順を説明する。まず、各センサの検出値を読み込む（ステップ１０１）。次に、検出した回転角δｈと車速Ｖに対応する目標ヨーレートγ* を記憶した関係から演算し（ステップ１０２）、その目標ヨーレートγ* と検出したヨーレートγとの偏差に対応する目標舵角δ* を記憶した関係から演算し（ステップ１０３）、その目標舵角δ* と検出した舵角δとの偏差に対応する操舵用モータ１０２の目標駆動電流ｉ* を記憶した関係から演算する（ステップ１０４）。次に、舵角センサ１１３の検出値から操作部材１０１を舵角が減少するようにしているか否かを判断する（ステップ１０５）。ステップ１０５において操作部材１０１を舵角が減少するように操作している時（ステップ１０５でＹＥＳ）、操作部材１０１の操作速度ｄ（δｈ）／ｄｔを求め（ステップ１０６）、検出車速Ｖが記憶した設定値α以上であって且つ操作部材１０１の操作速度ｄ（δｈ）／ｄｔが記憶した設定値β以上である揺り戻し抑制必要状態であるか否かを判断する（ステップ１０７）。ステップ１０７において揺り戻し抑制必要状態であると判断した場合（ステップ１０７でＹＥＳ）、ブレーキランプの点灯信号が入力され、且つ、操作部材１０１の操作速度ｄ（δｈ）／ｄｔが第２設定値ζ以上である危険回避操舵状態であるか否かを判断する（ステップ１０８）。ステップ１０５において操作部材１０１を舵角が減少するように操作していない時（ステップ１０５でＮＯ）、ステップ１０７において揺り戻し抑制必要状態ではないと判断した場合（ステップ１０７でＮＯ）、ステップ１０８において危険回避操舵状態であると判断された時（ステップ１０８でＹＥＳ）、前輪１０４の転舵速度を設定上限値η以下に制限する操舵用モータ１０２の制御を解除し（ステップ１０９）、ステップ１０４で求めた目標駆動電流ｉ* に基づき操舵用モータ１０２を駆動する（ステップ１１０）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両１００のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１１１）、終了しない場合はステップ１０１に戻る。ステップ１０８において危険回避操舵状態ではないと判断された時（ステップ１０８でＮＯ）、ステップ１０４で求めた目標駆動電流ｉ* に基づき操舵用モータ１０２を駆動した場合の前輪１０４の転舵速度ｓを演算し（ステップ１１２）、その演算した前輪転舵速度ｓが設定上限値ηを超えるか否かを判断する（ステップ１１３）。ステップ１１３において前輪転舵速度ｓが設定上限値η以下であれば（ステップ１１３でＮＯ）ステップ１１０において目標駆動電流ｉ* に基づき操舵用モータ１０２を駆動する。ステップ１１３において前輪転舵速度ｓが設定上限値ηを超える場合（ステップ１１３でＹＥＳ）、前輪転舵速度が設定上限値ηになるように操舵用モータ１０２を制御し（ステップ１１４）、ステップ１１１において制御を終了するか否かを判断する。
【００２９】
上記第２実施形態によれば、操作部材１０１と前輪１０４とが機械的に連結されていない車両において、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、車両が制動状態である時、あるいは、操作部材の操作速度が第２設定値以上である時の何れかの場合に危険回避操舵状態であると判断してもよい。また、第１実施形態において車両の走行状態を表す変量としてステアリングホイールＨの操作量を用い、モータ３９を車速に代えて、あるいは車速と共に、舵角センサ４２により検出されるステアリングホイールＨの操作量に応じて制御するようにしてもよい。その操作量が大きい場合は小さい場合よりも入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比を大きくすることで車両の旋回性を向上できる。また、第１実施形態における入力シャフト２に遊星ギヤ機構３０のリングギヤ３２あるいはキャリア３４を連結し、出力シャフト１１に連結される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入力シャフト２に連結されていないサンギヤ３１あるいはリングギヤ３２とし、モータ３９により駆動される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入出力シャフト２、１１に連結されていないサンギヤ３１あるいはキャリア３４としてもよい。すなわち、サンギヤ３１、リングギヤ３２、キャリア３４の各遊星ギヤ要素の中の何れかを入力シャフト２に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入力シャフト２に連結されていない何れかを出力シャフト１１に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入出力シャフトに連結されていないものをモータ３９により回転駆動してもよい。さらに、遊星ギヤ機構３０以外の回転伝達機構、例えば遊星コーン式回転伝達機構を用いてもよい。また、各実施形態において電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御する際に、その変量に応じて操作部材の操作量と前輪の転舵量との比を変化させることができるならば、制御系の構成は特に限定されない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の舵角減少時における揺り戻しを複雑な制御を要することなく、タイヤの負担を増大させることなく防止でき、さらに危険回避操舵に影響を与えることのない車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の操舵装置の縦断面図
【図２】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御構成の説明図
【図３】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図４】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御系における比例ゲインＫ（Ｖ）と車速Ｖとの関係一例を示す図
【図５】本発明の実施形態の操舵装置における車速の設定値とステアリングホイールＨの操作速度の設定値との関係を示す図
【図６】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の第２実施形態の操舵装置の構成説明図
【図８】本発明の第２実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図９】本発明の第２実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図１０】（１）は前輪の転舵角θと時間ｔとの関係を示す図、（２）は前輪のコーナリングフォースＦｆと時間ｔとの関係を示す図、（３）は後輪のコーナリングフォースＦｒと時間ｔとの関係を示す図、（４）は車両のヨーレートγと時間ｔとの関係を示す図
【符号の説明】
２  入力シャフト
１１  出力シャフト
３０  遊星ギヤ機構
３９  モータ
４０  制御装置
４１  車速センサ
４２  舵角センサ
４３  回転角センサ
１０１  操作部材
１０２  操舵用モータ
１０３  ステアリングギヤ
１０４  前輪
１１１  角度センサ
１１３  舵角センサ
１１４  速度センサ
１１６  ヨーレートセンサ
１２０  制御装置
Ｈ  ステアリングホイール
【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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