(57)【要約】【課題】外乱によるステアリングホイールの振動の問題とステアリングホイールの操舵感の問題とをバランスよく解消する。【解決手段】ラック軸をピニオン軸に押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構と、操舵トルクと付勢力とが関連付けされたトルク−付勢力マップを記憶する記憶部と、ステアリングシャフトの切り増し状態または切り戻し状態を判定する判定部と、トルク−付勢力マップを参照して、検出した操舵トルクに基づいて付勢力を算出し、当該付勢力にしたがって付勢機構を制御する制御部と、を備え、トルク−付勢力マップは、操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り増し状態時のデータＡと、操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り戻し状態時のデータＢと、操舵トルクが閾値Ｔ１以上のデータＣと、を有し、同一の操舵トルクにおいてデータＢの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さく、データＣの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さい。【選択図】図７
2016172518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合し、軸方向に移動することで車輪を転舵するラック軸と、
前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構と、
操舵トルクを検出するトルク検出部と、
操舵トルクと付勢力とが関連付けされたトルク−付勢力マップを記憶する記憶部と、
前記ステアリングシャフトの切り増し状態または切り戻し状態を判定する判定部と、
前記トルク−付勢力マップを参照して、検出した操舵トルクに基づいて付勢力を算出し、当該付勢力にしたがって前記付勢機構を制御する制御部と、
を備え、
前記トルク−付勢力マップは、
操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り増し状態時のデータＡと、
操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り戻し状態時のデータＢと、
操舵トルクが閾値Ｔ１以上のデータＣと、
を有し、
同一の操舵トルクにおいてデータＢの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さく、
データＣの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さい
操舵装置。
【請求項２】
ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合し、軸方向に移動することで車輪を転舵するラック軸と、
前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構と、
操舵トルクを検出するトルク検出部と、
操舵トルクと付勢力とが関連付けされたトルク−付勢力マップを記憶する記憶部と、
前記トルク−付勢力マップを参照して、検出した操舵トルクに基づいて付勢力を算出し、当該付勢力にしたがって前記付勢機構を制御する制御部と、
を備え、
前記トルク−付勢力マップは、
操舵トルクが閾値Ｔ１未満の第１データと、
操舵トルクが閾値Ｔ１以上の第２データと、
を有し、
第２データの付勢力は第１データの付勢力よりも小さい
操舵装置。
【請求項３】
車速を検出する車速検出部を備え、
前記記憶部に、車速と閾値Ｔ１とが関連付けされた車速−閾値マップが記憶され、
前記制御部は、前記車速−閾値マップを参照して、検出した車速に基づいて閾値Ｔ１を算出する請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記車速−閾値マップは、車速が大きいほど閾値Ｔ１が小さくなる領域を有している請求項３に記載の操舵装置。
【請求項５】
前記トルク−付勢力マップは、操舵トルクが大きいほど、段階的に或いは連続的に付勢力が小さくなる領域を有している請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項６】
前記付勢機構は、ソレノイドアクチュエータを備え、
前記制御部は、前記ソレノイドアクチュエータを制御することにより付勢力を変化させる請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の操舵装置。
【請求項７】
ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合し、軸方向に移動することで車輪を転舵するラック軸と、
前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構と、
を備えた操舵装置であって、
前記付勢機構は、ロッドが伸縮するソレノイドアクチュエータと、前記ラック軸に押し付けられるヨークと、常時前記ヨークを前記ラック軸に付勢する弾性体とを備え、
前記ロッドが伸びた状態の場合、前記ロッドが前記ヨークを押し付け、
前記ロッドが縮んだ状態の場合、前記ロッドが前記ヨークから離れる
操舵装置。
【請求項８】
ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸と、
前記ピニオン軸と噛合し、軸方向に移動することで車輪を転舵するラック軸と、
前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構と、
を備えた操舵装置であって、
前記付勢機構は、ロッドが伸縮するソレノイドアクチュエータと、前記ラック軸に押し付けられるヨークと、常時前記ヨークを前記ラック軸に付勢する弾性体とを備え、
前記ロッドの伸縮により前記弾性体の圧縮長さが調節される
操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールの回転力を、ピニオンとラックとの噛合によりラック軸の左右方向の往復運動力に変換するラックアンドピニオン式の操舵装置では、一般に、ラック軸をピニオン軸に常時付勢することでピニオンとラックの適正な噛合状態を維持している。
【０００３】
ラック軸の付勢機構として、付勢力を調節できるようにしたものが知られている。特許文献１には、ラック軸の振動数に応じて付勢力を調節する技術が記載されている。特許文献２には、ラック軸の振動によって生じるエネルギーの大きさに応じて付勢力を調節する技術が記載されている。特許文献３には、車両の走行速度に応じて付勢力を調節する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５６２６４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３６５６５号公報
【特許文献１】特開平１１−２５５１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
路面状況等に起因して車輪から外力（外乱）が入力されると、ラックとピニオンとの間にがたつきが生じて、ステアリングホイールに不快な振動を生じるおそれがある。ラックとピニオンとのフリクションを大きくすれば、がたつきを抑制できるため、ステアリングホイールの振動を低減できる。しかし、ラックとピニオンとのフリクションが大きくなると、ステアリングホイールの操舵トルクが大きくなって操舵感が重くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、外乱によるステアリングホイールの振動の問題とステアリングホイールの操舵感の問題とをバランスよく解消し得る操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、ステアリングシャフトに連結されるピニオン軸と、前記ピニオン軸と噛合し、軸方向に移動することで車輪を転舵するラック軸と、前記ラック軸を前記ピニオン軸に押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構と、操舵トルクを検出するトルク検出部と、操舵トルクと付勢力とが関連付けされたトルク−付勢力マップを記憶する記憶部と、前記ステアリングシャフトの切り増し状態または切り戻し状態を判定する判定部と、前記トルク−付勢力マップを参照して、検出した操舵トルクに基づいて付勢力を算出し、当該付勢力にしたがって前記付勢機構を制御する制御部と、を備え、前記トルク−付勢力マップは、操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り増し状態時のデータＡと、操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り戻し状態時のデータＢと、操舵トルクが閾値Ｔ１以上のデータＣと、を有し、同一の操舵トルクにおいてデータＢの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さく、データＣの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さい操舵装置とした。
【０００８】
本発明によれば、操舵トルクが比較的大きい場合において、データＣの付勢力を小さくしたことにより、ステアリングホイールの操舵感を軽くして、操舵感を向上させることができる。操舵トルクが比較的小さく、かつ切り増し状態の場合においては、データＡの付勢力を大きくしたことにより、車輪からの外力に起因するステアリングホイールの不快な振動を低減できる。操舵トルクが比較的小さく、かつ切り戻し状態の場合においては、データＢの付勢力を小さくしたことにより、ステアリングホイールの戻り性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外乱によるステアリングホイールの振動の問題とステアリングホイールの操舵感の問題とをバランスよく解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】操舵装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態の付勢機構の側断面図であり、（ａ）、（ｂ）はソレノイドアクチュエータのロッドが伸びた状態、縮んだ状態を示す。
【図３】第１実施形態の付勢機構の平断面図である。
【図４】制御装置のブロック図である。
【図５】第１実施形態のトルク−付勢力マップの説明図である。
【図６】車速−閾値マップの説明図である。
【図７】第１実施形態の操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態の付勢機構の側断面図であり、（ａ）、（ｂ）はソレノイドアクチュエータのロッドが伸びた状態、縮んだ状態を示す。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第３実施形態のトルク−付勢力マップの説明図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は第３実施形態のトルク−付勢力マップの説明図である。
【図１１】第４実施形態のトルク−付勢力マップの説明図である。
【図１２】第４実施形態の操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】第４実施形態のトルク−付勢力マップの変形例の説明図である。
【図１４】第４実施形態のトルク−付勢力マップの変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１において、操舵装置５０は、左右方向に延びるラック軸５９を有するステアリング機構５０Ａと、補助トルク機構５０Ｂと、を備えるラックアシスト型の装置である。
【００１２】
＜ステアリング機構５０Ａ＞
ステアリング機構５０Ａは、運転者が操作するステアリングホイール５１と、ステアリングシャフト（コラム軸５２、連結軸５４）と、ピニオン軸５８と、ラック軸５９とを備えている。
【００１３】
コラム軸５２は、図示しない軸受を介して車体に回転自在に支持されている。コラム軸５２の上端はステアリングホイール５１に連結されており、コラム軸５２はステアリングホイール５１と一体に回転する。コラム軸５２の下端は継手５３を介して連結軸５４の上端に連結されている。連結軸５４の下端は、トーションバー５７を介してピニオン軸５８の上端に連結されている。ピニオン軸５８の下端寄りにはピニオン５８Ａが形成されている。ラック軸５９は、左右方向（車幅方向）に延び、ブッシュ等を介してハウジング２（図２）に摺動自在に支持されている。ラック軸５９には、ピニオン５８Ａに噛合するラック５９Ａが形成されている。ラック軸５９の両端にはタイロッド６０を介して左右の車輪６１が連結されている。
【００１４】
以上により、運転者がステアリングホイール５１を操作すると、その回転力はコラム軸５２、連結軸５４、トーションバー５７を介してピニオン軸５８に伝達されて、ピニオン軸５８が回転する。ピニオン軸５８の回転運動は、ピニオン５８Ａとラック５９Ａとの噛合部でラック軸５９の左右方向の直線運動に変換され、ラック軸５９が左右方向に移動することにより車輪６１が転舵される。
【００１５】
＜補助トルク機構５０Ｂ＞
補助トルク機構５０Ｂは、ステアリングホイール５１に加えられた運転者の操作力に対する補助力として、車輪６１を転舵する力を発生する装置である。補助トルク機構５０Ｂとしては、例えばベルトラック式が挙げられる。ベルトラック式の補助トルク機構５０Ｂは、制御装置であるＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０の指令にしたがって駆動するモータ３１と、ベルト伝達機構３２と、ボールねじ３３とを備えて構成される。
【００１６】
ベルト伝達機構３２は、モータ３１により駆動される駆動プーリ３４と、従動プーリ３６と、駆動プーリ３４と従動プーリ３６とに掛け回されるベルト３５と、を備えて構成される。ボールねじ３３は、ラック軸５９と一体に移動するねじ軸３７と、ボール３８と、ねじ軸３７に螺合し、前記従動プーリ３６と一体に回転するナット３９と、を備えて構成される。モータ３１が駆動して駆動プーリ３４が回転すると、ベルト３５を介して従動プーリ３６が回転し、ナット３９も従動プーリ３６と一体に回転する。ナット３９が回転することにより、ボールねじ３３の送りねじ作用によりねじ軸３７（ラック軸５９）が左右方向に移動する。
【００１７】
そして、ステアリングホイール５１に加えられた操舵トルクが後記するトルクセンサ８で検出され、ＥＣＵ４０に出力される。ＥＣＵ４０は、入力された操舵トルクに基づいてモータ３１を駆動制御する。これにより、モータ３１の発生トルクは、ベルト伝達機構３２およびボールねじ３３を介して、ラック軸５９に、ステアリングホイール５１に加えられた運転者の操作力に対する補助力として伝達される。
【００１８】
なお、補助トルク機構５０Ｂとしては、モータ３１の発生トルクをラック軸５９（或いはピニオン軸５８）に伝達可能であれば、ベルトラック式に限られず、例えばウォーム減速機構を備えたものであってもよい。
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
「第１実施形態」
＜付勢機構１＞
操舵装置５０は、図２に示すように、ラック軸５９のラック５９Ａをピニオン軸５８のピニオン５８Ａに常時押し付ける付勢力を調節可能な付勢機構１を備えている。付勢機構１は、ハウジング２と、ラック軸５９を押し付けるヨーク３と、ヨーク３をラック軸５９に常時付勢する弾性体である圧縮コイルばね４と、付勢力を変化させる駆動源としてのソレノイドアクチュエータ５と、を備えて構成されている。
【００２０】
ハウジング２は、ピニオン軸５８やラック軸５９等を収容する筺体部材である。ハウジング２には、ラック軸５９の収容位置から、ピニオン軸５８とは反対側に向けて、ラック軸５９の軸心Ｏ１と直交する軸心Ｏ２に沿って延びる略円筒状の付勢機構収容部２Ａが形成されている。
【００２１】
付勢機構収容部２Ａの内部には、ヨーク３と、圧縮コイルばね４とが収容されている。ヨーク３は、略円柱状を呈した部材であり、その外周面が付勢機構収容部２Ａの内周面にガイドされる態様で軸心Ｏ２に沿って移動自在に付勢機構収容部２Ａに収容されている。ヨーク３の一端面には、ラック軸５９の背面と摺接する略半円状の摺接面３Ａが形成されている。摺接面３Ａには、ラック軸５９との摩擦を低減させるための樹脂部６が層状に形成されている。ヨーク３の他端面には、軸心Ｏ２を中心とする円柱空間状のばね収容穴３Ｂが形成されている。ばね収容穴３Ｂの底面には、軸心Ｏ２を中心とする環状の凸部３Ｃが突設されている。凸部３Ｃは、圧縮コイルばね４の一端側の径方向の位置ずれ防止の機能も担っている。
【００２２】
圧縮コイルばね４は、一端がばね収容穴３Ｂの底面に当接し、他端がソレノイドアクチュエータ５の一端面５Ｂに当接して、伸縮方向を軸心Ｏ２方向に沿う方向としてばね収容穴３Ｂに圧縮された状態で収容されている。
【００２３】
ソレノイドアクチュエータ５は、例えば電磁ソレノイドであって、通電のＯＮ・ＯＦＦによりロッド５Ａが伸縮する。この場合、ソレノイドアクチュエータ５は、非通電時にロッド５Ａが伸びた状態を保ち、通電時にロッド５Ａが縮むノーマルプッシュタイプでもよいし、非通電時にロッド５Ａが縮んだ状態を保ち、通電時にロッド５Ａが伸びるノーマルプルタイプでもよい。
【００２４】
ロッド５Ａは、軸心Ｏ２を中心として、圧縮コイルばね４の内部を挿通するようにしてばね収容穴３Ｂに収容されている。ソレノイドアクチュエータ５の本体部は、図３に示すように、フランジ部を介して付勢機構収容部２Ａの他端側にボルト７により締結固定されている。ロッド５Ａは、図２（ａ）に示すように、伸びた状態のときにヨーク３の凸部３Ｃを押圧し、図２（ｂ）に示すように、縮んだ状態のときにはロッド５Ａの一端と凸部３Ｃとが離れる。これにより、ロッド５Ａが伸びた状態では、圧縮コイルばね４の弾性復元力と、ロッド５Ａの押圧力とが、ヨーク３を介して、ラック５９Ａをピニオン５８Ａに押し付ける付勢力、すなわち大きな付勢力として作用する。ロッド５Ａが縮んだ状態では、圧縮コイルばね４の弾性復元力のみが、ヨーク３を介して、ラック５９Ａをピニオン５８Ａに押し付ける付勢力、すなわち小さな付勢力として作用する。このように、本実施形態では、付勢力の値が２段階に切り替わる構成である。
【００２５】
＜トルクセンサ８、舵角センサ９、車速センサ１０＞
操舵装置５０は、図１、図４に示すように、操舵トルクを検出するトルク検出部としてのトルクセンサ８と、ステアリングシャフトの切り増し状態および切り戻し状態を検出する舵角センサ９と、車速センサ１０と、を備えている。
【００２６】
トルクセンサ８は、トーションバー５７の捩れにより連結軸５４とピニオン軸５８との間に生じる回転方向の位相変化に基づき、ステアリングホイール５１に加えられた操舵トルクを検出してＥＣＵ４０に出力する。
車速センサ１０は、車両の速度を検出してＥＣＵ４０に出力する。
【００２７】
舵角センサ９は、ステアリングホイール５１を操舵していない位置、つまり操舵角度が０°である中立位置を基準として、左右に操舵した際のステアリングシャフトの舵角を検出してＥＣＵ４０に出力する。ＥＣＵ４０に出力された舵角情報には、中立位置から左方向、右方向のどちらに操舵しているかの情報と、切り増し状態であるか切り戻し状態であるかの情報とが含まれている。
【００２８】
切り増し状態とは、ステアリングホイール５１を中立位置から左回り或いは右回りに回転させる操作状態であり、操舵角度が増加していく状態である。切り戻し状態とは、ステアリングホイール５１を中立位置に近づける側へ回転させる操舵状態であり、操舵角度が減少していく状態である。
【００２９】
＜制御装置（ＥＣＵ４０）＞
ＥＣＵ４０は、図４に示すように、記憶部１１と、判定部１２と、制御部１３とを備えている。記憶部１１は、ＲＯＭ等により構成されている。記憶部１１には、操舵トルクと付勢機構１の付勢力とが関連付けされたトルク−付勢力マップ１４が記憶されている。判定部１２は、ＣＰＵ等から構成されている。判定部１２は、舵角センサ９からの舵角に基づいてステアリングホイール５１の切り増し状態または切り戻し状態を判定する。制御部１３は、ＣＰＵ等により構成されている。制御部１３は、トルク−付勢力マップ１４を参照して、検出した操舵トルクに基づいて付勢力を算出し、当該付勢力にしたがってソレノイドアクチュエータ５を制御する。
【００３０】
＜トルク−付勢力マップ１４＞
トルク−付勢力マップ１４は、図５に示すように、操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り増し状態時のデータＡと、操舵トルクが閾値Ｔ１未満で、切り戻し状態時のデータＢと、操舵トルクが閾値Ｔ１以上のデータＣとを有している。
【００３１】
同一操舵トルクにおいて、データＢの付勢力は、データＡの付勢力よりも小さい。そして、データＣの付勢力は、データＡの付勢力よりも小さい。「データＣの付勢力は、データＡの付勢力よりも小さい」とは、データＣの全範囲の付勢力が、データＡの全範囲の付勢力よりも小さいことを意味する。したがって、データＣの付勢力の一部でもデータＡの付勢力よりも大きい場合にはこれに該当しない。
【００３２】
本実施形態では、前記したように、付勢機構１はその付勢力が２段階に切り替わる構成となっている。したがって、トルク−付勢力マップ１４は、大きな付勢力であるデータＡの付勢力はその全範囲において同じ値であり、小さな付勢力であるデータＢとデータＣの付勢力も各全範囲において互いに同じ値である。
【００３３】
路面状況等に起因して車輪６１から外力（外乱）が入力されると、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとの間にがたつきが生じ、ステアリングホイール５１に不快な振動を生じるおそれがある。この場合、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションを大きくすれば、がたつきを抑えてステアリングホイール５１の振動を低減できる。しかし、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションが大きくなると、ステアリングホイール５１の操舵トルクが大きくなって操舵感が重くなるという問題がある。
【００３４】
本発明は、トルクセンサ８で検出した操舵トルクが閾値Ｔ１以上の比較的大きなトルクである場合には、外乱の問題よりも操舵感を優先させる。すなわち、小さな付勢力であるデータＣで付勢機構１を制御することにより、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションを小さくし、ステアリングホイール５１の操舵感を軽くする。これにより、ステアリングホイール５１の操舵感を向上させることができる。
【００３５】
一方、トルクセンサ８で検出した操舵トルクが閾値Ｔ１未満の比較的小さなトルクである場合には、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションを大きくしたとしても、元々の操舵トルクが小さいことから、さほど操舵感を損なわずに外乱の問題を抑制できる。ただし、例えばカーブ走行状態、または右折状態や左折状態から車両が直進態勢に戻ろうとする場合等、つまりステアリングホイール５１が切り戻し状態にある場合においても、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションが大きいと、ステアリングホイール５１の操舵トルクが大きくなって、ステアリングホイール５１の中立位置への戻り性が低下しやすい。
【００３６】
この問題に対し、本発明は、トルクセンサ８で検出した操舵トルクが閾値Ｔ１未満で切り増し状態の場合には、大きな付勢力であるデータＡで付勢機構１を制御する。これにより、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションが大きくなり、車輪６１からの外力に起因するステアリングホイール５１の不快な振動を低減できる。そして、トルクセンサ８で検出した操舵トルクが閾値Ｔ１未満で切り戻し状態の場合には、ステアリングホイール５１の振動の問題よりもステアリングホイール５１の戻り性を優先させる。すなわち、小さな付勢力であるデータＢで付勢機構１を制御する。これにより、ラック５９Ａとピニオン５８Ａとのフリクションが小さくなり、ステアリングホイール５１の戻り性を向上させることができる。
【００３７】
したがって、閾値Ｔ１は、操舵トルクが大きいときには、操舵感を軽くすること、操舵トルクが小さいときにおいて、切り増し状態のときにはステアリングホイール５１の不快な振動を抑制すること、切り戻し状態のときにはステアリングホイール５１の戻り性を向上させることを、いずれもバランスよく満足する値として設定される。
【００３８】
＜車速−閾値マップ１５＞
閾値Ｔ１は、車速によって変化させることができる。例えば、図４に示すように、記憶部１１には、車速と閾値Ｔ１とが関連付けされた車速−閾値マップ１５が記憶されている。制御部１３は、この車速−閾値マップ１５を参照して、車速センサ１０で検出した車速に基づいて閾値Ｔ１を算出する。車速−閾値マップ１５は、図６に示すように、車速が大きいほど閾値Ｔ１が小さくなる領域Ｌを有している。この領域Ｌによって、車速が上がるほど閾値Ｔ１が小さくなり、図５に示すデータＡの範囲が小さくなる。つまり、切り増し状態のときに、ステアリングホイール５１の操舵感が軽くなる範囲が大きくなる。これにより、ステアリングホイール５１の操舵感の向上を図ることができる。ただし、領域Ｌは例えば時速１００ｋｍ程度までの範囲とし、時速１００ｋｍ程度以上については閾値Ｔ１を略一定にすることが好ましい。
【００３９】
＜操舵装置５０の動作＞
図７を参照して操舵装置５０の動作例を説明する。ステップＳ１において、制御部１３は、車速−閾値マップ１５を参照して、車速センサ１０で検出した車速に基づいて閾値Ｔ１を算出する。
【００４０】
ステップＳ２において、制御部１３は、トルクセンサ８で検出した操舵トルクが閾値Ｔ１未満であるか否か判定し、閾値Ｔ１未満でない（Ｎｏ）と判定した場合、制御部１３は、トルク−付勢力マップ１４のデータＣに基づいて付勢機構１の付勢力を制御する（ステップＳ６）。具体的には、制御部１３は、図２（ｂ）に示すようにソレノイドアクチュエータ５のロッド５Ａを縮んだ状態とする。これにより、ロッド５Ａがヨーク３から離れ、圧縮コイルばね４の弾性復元力のみが、ヨーク３を介して、ラック５９Ａをピニオン５８Ａに小さな付勢力として押し付ける。ステップＳ６の終了後はステップＳ１に戻る。
【００４１】
ステップＳ２において、操舵トルクが閾値Ｔ１未満である（Ｙｅｓ）と判定された場合、ステップＳ３において、判定部１２は、舵角センサ９からの舵角情報に基づいてステアリングホイール５１が切り増し状態であるか否か判定する。ステップＳ３において、切り増し状態でない（Ｎｏ）と判定した場合、制御部１３は、トルク−付勢力マップ１４のデータＢに基づいて付勢機構１の付勢力を制御する（ステップＳ５）。つまり、データＣに基づく制御と同様に、制御部１３は、図２（ｂ）に示すようにソレノイドアクチュエータ５のロッド５Ａを縮んだ状態とする。ステップＳ５の終了後はステップＳ１に戻る。
【００４２】
ステップＳ３において、切り増し状態である（Ｙｅｓ）と判定した場合、制御部１３は、トルク−付勢力マップ１４のデータＡに基づいて付勢機構１の付勢力を制御する（ステップＳ４）。具体的には、制御部１３は、図２（ａ）に示すようにソレノイドアクチュエータ５のロッド５Ａを伸びた状態とする。これにより、圧縮コイルばね４の弾性復元力と、ロッド５Ａの押圧力とが、ヨーク３を介して、ラック５９Ａをピニオン５８Ａに大きな付勢力として押し付ける。ステップＳ４の終了後はステップＳ１に戻る。
【００４３】
以上のように、トルク−付勢力マップ１４を記憶する記憶部１１と、ステアリングホイール５１の切り増し状態または切り戻し状態を判定する判定部１２と、トルク−付勢力マップ１４を参照して、検出した操舵トルクに基づいて付勢力を算出し、当該付勢力にしたがって付勢機構１を制御する制御部１３と、を備え、トルク−付勢力マップ１４において、同一の操舵トルクにおいてデータＢの付勢力をデータＡの付勢力よりも小さく、データＣの付勢力をデータＡの付勢力よりも小さくすれば、次のような効果が奏される。
【００４４】
操舵トルクが比較的大きい場合において、データＣの付勢力を小さくしたことにより、ステアリングホイール５１の操舵感を軽くして、操舵感を向上させることができる。
操舵トルクが比較的小さく、かつ切り増し状態の場合において、データＡの付勢力を大きくしたことにより、車輪６１からの外力に起因するステアリングホイール５１の不快な振動を低減できる。
操舵トルクが比較的小さく、かつ切り戻し状態の場合において、データＢの付勢力を小さくしたことにより、ステアリングホイール５１の戻り性を向上させることができる。
【００４５】
また、記憶部１１に車速−閾値マップ１５を記憶させ、制御部１３が、車速−閾値マップ１５を参照して、検出した車速に基づいて閾値Ｔ１を算出する構成とすれば、車速に応じて閾値Ｔ１を変化させることで、走行状況に適したトルク−付勢力マップ１４となる。
【００４６】
車速−閾値マップ１５において、車速が大きいほど閾値Ｔ１が小さくなる領域Ｌを有する構成とすれば、切り増し、切り戻しの状態を問わないデータＣの範囲が、車速が大きいほど広がるので、ステアリングホイール５１の操舵感の向上を図ることができる。
【００４７】
付勢機構１としてソレノイドアクチュエータ５を備える構成とし、制御部１３がソレノイドアクチュエータ５を制御することにより付勢力を変化させる構成とすれば、付勢機構１を簡単な構造で実現できる。本実施形態のように、通電のＯＮ・ＯＦＦによりロッド５Ａが伸縮するソレノイドアクチュエータ５を用いた場合、安価で仕様の豊富な汎用品を使用できる。
【００４８】
また、ロッド５Ａが伸縮するソレノイドアクチュエータ５と、ラック軸５９を押し付けるヨーク３と、常時ヨーク３をラック軸５９に付勢する圧縮コイルばね４とを備え、ロッド５Ａが伸びた状態の場合、ロッド５Ａがヨーク３を押し付け、ロッド５Ａが縮んだ状態の場合、ロッド５Ａがヨーク３から離れる構造とすれば、簡単な構造で付勢機構１の付勢力を変化させることができる。
弾性体としては、圧縮コイルばね４に限定されず、例えば円筒状のゴム材等であってもよい。
【００４９】
「第２実施形態」
図８を参照して第２実施形態を説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して付勢機構１の構造が異なっている。なお、第１実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５０】
図８において、付勢機構１は、ハウジング２と、ラック軸５９を押し付けるヨーク３と、ヨーク３をラック軸５９に常時付勢する弾性体である圧縮コイルばね４と、付勢力を変化させる駆動源であり、ロッド５Ａが伸縮するソレノイドアクチュエータ５と、を備えて構成されている。ロッド５Ａの一端には押圧板２１が形成されている。圧縮コイルばね４は、一端がばね収容穴３Ｂの底面に当接し、他端が押圧板２１に当接した態様で、ばね収容穴３Ｂに圧縮された状態で収容されている。
【００５１】
図８（ａ）に示すように、ロッド５Ａが伸びた状態のとき、圧縮コイルばね４は押圧板２１に強く押されることで、大きく縮んでばね長が短くなる。これにより、圧縮コイルばね４の弾性復元力が大きくなるので、当該弾性復元力は、ヨーク３を介して、ラック５９Ａをピニオン５８Ａに大きな付勢力として押し付ける。図８（ｂ）に示すように、ロッド５Ａが縮んだ状態のとき、圧縮コイルばね４は押圧板２１に弱く押されることで、小さく縮んでばね長が長くなる。これにより、圧縮コイルばね４の弾性復元力が小さくなるので、当該弾性復元力は、ヨーク３を介して、ラック５９Ａをピニオン５８Ａに小さな付勢力として押し付ける。
【００５２】
本実施形態のように、ロッド５Ａの伸縮により圧縮コイルばね４の圧縮長さを調節する構成によっても、簡単な構造で付勢機構１の付勢力を変化させることができる。
【００５３】
「第３実施形態」
図９、図１０を参照して第３実施形態を説明する。第１実施形態および第２実施形態では、付勢機構１の付勢力を変化させる駆動源として通電のＯＮ・ＯＦＦにより作動するソレノイドアクチュエータ５を用いて、付勢力を２段階に変化させる構成としたが、例えば、比例ソレノイドやリニアアクチュエータ等を用いることで付勢力を３段階以上、または無段階に変化させることができる。比例ソレノイドは、ソレノイドを通電するソレノイド電流値に対応して内部の可動コアの位置が任意に制御され、ロッドの伸縮量が無段階に変化する。リニアアクチュエータは、例えばステッピングモーターとボールねじとを組み込んだものであり、この場合、ソレノイドアクチュエータ５のロッド５Ａに代えて、ボールねじの先端でヨーク３を押し付ける構造とする。そして、ボールねじを３段階以上または無段階に移動させることで、ラック軸５９をピニオン軸５８に付勢する付勢力として、３段階以上、または無段階に変化させることができる。
【００５４】
付勢力を３段階以上に変化させる構成とした場合のトルク−付勢力マップ１４の例を図９に示す。図９（ａ）のトルク−付勢力マップ１４は、付勢力が３段階に設定されたマップであり、図５のトルク−付勢力マップ１４に対して、データＣの付勢力をデータＢの付勢力よりも小さくした例を示す。これにより、操舵トルクが閾値Ｔ１以上の比較的大きな場合において、ステアリングホイール５１の操舵感を軽くして、操舵感の向上を図ることができる。
【００５５】
図９（ｂ）のトルク−付勢力マップ１４は、付勢力が４段階に設定されたマップであり、図５のトルク−付勢力マップ１４に対して、データＣの付勢力をデータＢの付勢力よりも小さくしたうえで、切り増し状態のデータＣ１と切り戻し状態のデータＣ２とに分けた例を示す。これにより、操舵トルクが閾値Ｔ１以上の比較的大きな場合において、切り戻し時には、ステアリングホイール５１の操舵感を一層軽くできる。
【００５６】
図９（ｃ）のトルク−付勢力マップ１４は、付勢力が７段階に設定されたマップであり、データＡ、データＢ、データＣの各付勢力をそれぞれ変化させた例である。データＡ、データＢ、データＣはそれぞれ、操舵トルクが大きくなるほど、段階的に付勢力が小さくなるように設定されている。これにより、データＡ、データＢ、データＣのそれぞれにおいて、操舵トルクの上昇に合わせて操舵感を向上させることができる。
【００５７】
付勢力を無段階に変化させる構成とした場合のトルク−付勢力マップ１４の例を図１０に示す。図１０（ａ）のトルク−付勢力マップ１４は、データＡ、データＢ、データＣのそれぞれにおいて、操舵トルクが大きいほど、連続的に付勢力が小さくなるように設定されている。これにより、データＡ、データＢ、データＣのそれぞれにおいて、操舵トルクの上昇に合わせて操舵感を向上させることができる。
【００５８】
図１０（ｂ）のトルク−付勢力マップ１４は、データＡ、データＢのそれぞれにおいて、操舵トルクが大きいほど、連続的に付勢力が小さくなるように設定され、データＣは付勢力が一定に設定されている。このように、閾値Ｔ１以上の比較的大きな操舵トルクのときには付勢力の下限を設けるようにしてもよい。
【００５９】
以上の図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と図１０（ａ）、（ｂ）の各トルク−付勢力マップ１４は、いずれも、同一の操舵トルクにおいてデータＢの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さく、データＣの付勢力はデータＡの付勢力よりも小さいという要件を満たすものである。
図９（ｃ）のように、操舵トルクが大きいほど、段階的に付勢力が小さくなる領域を有しているトルク−付勢力マップ１４や、図１０（ａ）、（ｂ）のように、操舵トルクが大きいほど、連続的に付勢力が小さくなる領域を有しているトルク−付勢力マップ１４によれば、操舵トルクの大小に合わせて操舵感を細かく設定できる。
【００６０】
「第４実施形態」
図１１〜図１４を参照して第４実施形態を説明する。第１実施形態と第３実施形態のトルク−付勢力マップ１４では、操舵トルクが閾値Ｔ１未満のときに、切り増し状態時のデータＡと、切り戻し状態時のデータＢとに分けたが、第４実施形態のトルク−付勢力マップ１４は、操舵トルクが閾値Ｔ１未満のとき、切り増し、切り戻しに拘わりなく、１つのデータで対応する。すなわち、第４実施形態のトルク−付勢力マップ１４は、図１１に示すように、操舵トルクが閾値Ｔ１未満の第１データ２１と、操舵トルクが閾値Ｔ１以上の第２データ２２とを有する。
【００６１】
閾値Ｔ１は、操舵トルクが大きいときには、操舵感を軽くすること、操舵トルクが小さいときには、ステアリングホイール５１の不快な振動を低減すること、を満足する値として設定される。
【００６２】
図１１は、付勢力が２段階に切り替わる場合のトルク−付勢力マップ１４である。第２データ２２の付勢力は第１データ２１の付勢力よりも小さく設定されている。なお、付勢機構１としては、第１実施形態や第２実施形態で示した付勢機構１を利用できる。また、車速に応じて閾値Ｔ１を変える構成として、記憶部１１に車速−閾値マップ１５を備える構成にしてもよい。
【００６３】
付勢機構１として比例ソレノイドやリニアアクチュエータ等を用いることで、付勢力を３段階以上、または無段階に変化させるようにしてもよい。図１３のトルク−付勢力マップ１４は、第１データ２１において付勢力が２段階、第２データ２２において付勢力が３段階に設定されたマップであり、操舵トルクが大きいほど付勢力が段階的に小さくなる例を示している。図１４のトルク−付勢力マップ１４は、操舵トルクが大きいほど付勢力が連続的に小さくなる例を示している。
【００６４】
図１２を参照して操舵装置５０の動作例を説明する。車速−閾値マップ１５を備える場合、ステップＳ１１において、制御部１３は、車速−閾値マップ１５を参照して、車速センサ１０で検出した車速に基づいて閾値Ｔ１を算出する。
【００６５】
ステップＳ１２において、制御部１３は、トルクセンサ８で検出した操舵トルクが閾値Ｔ１未満であるか否か判定し、閾値Ｔ１未満でない（Ｎｏ）と判定した場合、制御部１３は、トルク−付勢力マップ１４の第２データ２２に基づいて付勢機構１の付勢力を制御する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の終了後はステップＳ１１に戻る。
【００６６】
ステップＳ１２において、操舵トルクが閾値Ｔ１未満である（Ｙｅｓ）と判定された場合、ステップＳ１４において、制御部１３は、トルク−付勢力マップ１４の第１データ２１に基づいて付勢機構１の付勢力を制御する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の終了後はステップＳ１１に戻る。
【００６７】
以上のように、第２データ２２の付勢力を第１データ２１の付勢力よりも小さくすれば、操舵トルクが比較的大きい場合において、第２データ２２の付勢力を小さくしたことにより、ステアリングホイール５１の操舵感を軽くして、操舵感を向上させることができる。そして、操舵トルクが比較的小さい場合には、車輪６１からの外力に起因するステアリングホイール５１の不快な振動を低減できる。
【００６８】
「変形例」
付勢機構１は、ソレノイドアクチュエータ、リニアアクチュエータに限定されず、油圧機構や空圧機構を用いたものであってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１      付勢機構
２      ハウジング
３      ヨーク
４      圧縮コイルばね
５      ソレノイドアクチュエータ
１１      記憶部
１２      判定部
１３      制御部
１４      トルク−付勢力マップ
１５      車速−閾値マップ
２１      第１データ
２２      第２データ
５８      ピニオン軸
５９      ラック軸
【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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