(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりステアリングと前記転舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置と、前記伝達比可変装置の作動を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置であって、
前記ステアリングが中立位置に復帰されるステアリング戻り状態にあるか否かを判定する判定手段を備え、
前記制御手段は、前記ステアリング戻り状態にあると判定される場合には、
操舵角の減少に応じて前記第２の舵角を低減させる第１の制御成分を演算するとともに、前記第１の制御成分を打ち消す値を有する第２の制御成分を演算すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、前記操舵角が大であるほど、より大きく前記第１の制御成分を打ち消す値を有する前記第２の制御成分を演算すること、を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、前記ステアリングに入力される操舵トルクの寄与が低い場合ほど、より大きく前記第１の制御成分を打ち消す値を有する前記第２の制御成分を演算すること、
を特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、操舵速度又は車速の少なくともに何れか一方に基づいて前記第２の制御成分を演算すること、を特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく転舵輪の第２の舵角（ＡＣＴ角）を上乗せすることにより、ステアリングの舵角（操舵角）と転舵輪の舵角（転舵角）との間の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置がある（例えば特許文献１参照）。そして、このような操舵装置を採用することで、低車速時においてはステアリング操作に対する転舵角の変更量を大として運転者の負担を軽減し、高車速時にはその変更量を小として高い操舵安定性を確保するといった、優れたステアリング特性を実現することができる。
【特許文献１】特開２００５−１７０１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ステアリングを中立位置に復帰させるステアリング操作、即ち所謂ステアリング戻し操作を行う場合、多くの運転者は、転舵輪に作用する路面反力（セルフアライニングトルク）を利用する。つまり、図１４に示すように、走行時、各転舵輪６１には、路面反力に基づき該各転舵輪６１を自律的に中立位置へと復帰させようとする力（セルフアライニングトルク）が作用する。従って、従来のステアリング装置６０では、そのステアリング６２に加える操舵トルクを弱めるだけで、当該ステアリング６２を中立位置へと復帰させることができる。
【０００４】
しかしながら、図１５に示すように、上記のような伝達比可変装置６４を備えた車両用操舵装置６３では、そのモータ駆動に基づく第２の舵角を変化させるべく伝達比可変装置６４が作動する際、ステアリング６２には、同ステアリング６２を当該第２の舵角の変化方向とは逆向きに回転させる力（モータ反力）が作用する。つまり、上記のようなステアリング戻し時、操舵角の減少に伴い第２の舵角が低減される際には、そのステアリング６２に操舵角を増大させる方向、即ちステアリング戻り方向とは逆向きのモータ反力が作用することになる。そして、そのモータ反力によって上記ステアリング戻り方向に作用するセルフアライニングトルクが打ち消されることにより、中立位置へのステアリングの戻り、即ちステアリング戻り特性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、ステアリング戻り特性に優れた伝達比可変装置付きの車両用操舵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】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記転舵輪の第２の舵角を上乗せすることによりステアリングと前記転舵輪との間の伝達比を可変させる伝達比可変装置と、前記伝達比可変装置の作動を制御する制御手段とを備えた車両用操舵装置であって、前記ステアリングが中立位置に復帰されるステアリング戻り状態にあるか否かを判定する判定手段を備え、前記制御手段は、前記ステアリング戻り状態にあると判定される場合には、操舵角の減少に応じて前記第２の舵角を低減させる第１の制御成分を演算するとともに、前記第１の制御成分を打ち消す値を有する第２の制御成分を演算すること、を要旨とする。
【０００７】
即ち、ステアリング戻し操作時、その操舵角の減少に応じて第２の舵角を低減すべく伝達比可変装置が作動する際、ステアリングには、同ステアリングを反ステアリング戻り方向に回転させようとする反力（モータ反力）が作用する。そして、そのモータ反力がステアリング戻り方向に作用するセルフアライニングトルクを打ち消すことにより、ステアリング戻り特性が悪くなる。
【０００８】
しかしながら、上記構成のように、ステアリング戻り方向のモータ反力を発生させるような第２の制御成分を演算し、反ステアリング戻り方向のモータ反力を発生させる第１の制御成分を打ち消すことで、セルフアライニングトルクを弱めることなく、そのステアリング戻り操作に活用することができる。その結果、伝達比可変装置付き車両用操舵装置においても、良好なステアリング戻り特性を実現することができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記操舵角が大であるほど、より大きく前記第１の制御成分を打ち消す値を有する前記第２の制御成分を演算すること、を要旨とする。
【００１０】
即ち、第１の制御成分に基づく反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響によるステアリング戻りの遅れは、大きな舵角が発生している場合ほど、より顕著なものとなる。しかしながら、上記構成によれば、その反ステアリング戻り方向に作用するモータ反力の影響を適切に排除することができるとともに、ステアリング中立近傍においては、速やかにモータ駆動に基づく第２の舵角を低減することができる。その結果、より良好なステアリング戻り特性を実現することができるようになる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記ステアリングに入力される操舵トルクの寄与が低い場合ほど、より大きく前記第１の制御成分を打ち消す値を有する前記第２の制御成分を演算すること、を要旨とする。
【００１２】
即ち、第１の制御成分に基づく反ステアリング方向のモータ反力の影響は、そのステアリング戻し操作において、運転者がステアリングに入力する操舵トルクが小さい場合、つまり当該操舵トルクの寄与が低い場合ほど顕著なものとなる。しかしながら、上記構成によれば、より適切に、モータ駆動に基づく第２の舵角を低減すべく伝達比可変装置が作動する際に発生する反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響を排除することができる。その結果、より良好なステアリング戻り特性を実現することができるようになり、特に、所謂「手放し状態」でのステアリング戻り状態において、より顕著な効果を得ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、操舵速度又は車速の少なくともに何れか一方に基づいて前記第２の制御成分を演算すること、を要旨とする。
即ち、第１の制御成分に基づく反ステアリング方向のモータ反力の影響は、そのステアリング戻し操作においてステアリングに入力する操舵トルクの寄与に依存する。そして、当該操舵トルクの寄与の大小は、操舵速度又は車速により推定することが可能である。従って、上記構成によれば、より適切に、反ステアリング戻り方向に作用するモータ反力の影響を排除することができ、これにより、優れたステアリング戻り特性を実現することができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステアリング戻り特性に優れた伝達比可変装置付きの車両用操舵装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明をギヤ比可変システムを備えた車両用操舵装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の車両用操舵装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング（ハンドル）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラック＆ピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラック＆ピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により転舵輪６の舵角、即ち転舵角が可変することにより、車両の進行方向が変更されるようになっている。
【００１６】
本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリング２の舵角（操舵角）に対する転舵輪６の伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ７と、該ギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御する制御手段としてのＩＦＳＥＣＵ８とを備えている。
【００１７】
詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト９とラック＆ピニオン機構４に連結される第２シャフト１０とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ７は、第１シャフト９及び第２シャフト１０を連結する差動機構１１と、該差動機構１１を駆動するモータ１２とを備えている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ７は、ステアリング操作に伴う第１シャフト９の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト１０に伝達することにより、ラック＆ピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）する。
【００１８】
つまり、図２及び図３に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ７は、ステアリング操作に基づく転舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく転舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する転舵輪６の転舵角θtの比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させる。そして、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ１２に対する駆動電力の供給を通じてギヤ比可変アクチュエータ７の制御を制御し、これにより操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比（ギヤ比）を制御する（ギヤ比可変制御）。
【００１９】
尚、この場合における「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する転舵角θtのギヤ比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／転舵角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（転舵角θt大、図２参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（転舵角θt小、図３参照）。そして、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第１の舵角を構成し、ＡＣＴ角θtaが第２の舵角を構成する。
【００２０】
また、図１に示すように、車両用操舵装置１は、操舵系にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するＥＰＳアクチュエータ１７と、該ＥＰＳアクチュエータ１７の作動を制御するＥＰＳＥＣＵ１８とを備えている。
【００２１】
本実施形態のＥＰＳアクチュエータ１７は、その駆動源であるモータ２２がラック５に設けられた所謂ラックアシスト型のＥＰＳアクチュエータであり、モータ２２が発生するアシストトルクは、ボール螺子機構（図示略）を介してラック５に伝達される。そして、ＥＰＳＥＣＵ１８は、このモータ２２が発生するアシストトルクを制御することにより、操舵系に付与するアシスト力を制御する（パワーアシスト制御）。
【００２２】
本実施形態では、上記のギヤ比可変アクチュエータ７を制御するＩＦＳＥＣＵ８、及びＥＰＳアクチュエータ１７を制御するＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク（CAN：Controller Area Network）２３を介して接続されており、該車内ネットワーク２３には、車両状態量を検出するための複数のセンサが接続されている。具体的には、車内ネットワーク２３には、操舵角センサ２４、トルクセンサ２５、車輪速センサ２６ａ，２６ｂ、横Ｇセンサ２８、車速センサ２９、ブレーキセンサ３０、及びヨーレイトセンサ３１が接続されている。そして、上記各センサにより検出される複数の車両状態量、即ち操舵角θs、操舵トルクτ、車輪速Ｖtr，Ｖtl、転舵角θt、スリップ角θsp、車速Ｖ、ブレーキ信号Ｓbk、及びヨーレイトＲyは、車内ネットワーク２３を介してＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８に入力される。
【００２３】
尚、本実施形態では、転舵角θtは、操舵角θsにラック＆ピニオン機構４のベースギヤ比を乗じた値、即ちステア転舵角θtsにＡＣＴ角θtaを加算することにより求められ、スリップ角θspは、横Ｇセンサ２８により検出される横方向加速度及びヨーレイトＲyに基づいて求められる。また、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク２３を介した相互通信により、制御信号の送受信を行う。そして、ＩＦＳＥＣＵ８及びＥＰＳＥＣＵ１８は、車内ネットワーク２３を介して入力された上記各車両状態量及び制御信号に基づいて、上記のギヤ比可変制御及びパワーアシスト制御を統合的に実行する。
【００２４】
次に、本実施形態の車両用操舵装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
図４は、本実施形態の車両用操舵装置の制御ブロック図である。同図に示すように、ＩＦＳＥＣＵ８は、モータ制御信号を出力するマイコン３３と、モータ制御信号に基づいてモータ１２に駆動電力を供給する駆動回路３４とを備えている。
【００２５】
尚、本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ７の駆動源であるモータ１２には、ブラシレスモータが採用されており、駆動回路３４は、マイコン３３から入力されるモータ制御信号に基づいてモータ１２に三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。そして、マイコン３３は、同図中の各制御ブロックに示される演算（コンピュータプログラム）の実行により、上記駆動回路３４に出力するモータ制御信号を生成する。
【００２６】
詳述すると、マイコン３３は、ＩＦＳ制御演算部３５、ギヤ比可変制御演算部３６、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７、及びステアリング戻り制御演算部３８を備えており、各制御演算部は、それぞれ入力される車両状態量に基づいて、その目的に応じたＡＣＴ角θtaの制御成分（及び制御信号）を演算する。そして、マイコン３３は、その演算された各制御成分に基づいて、モータ１２、即ちギヤ比可変アクチュエータ７の作動を制御するためのモータ制御信号を生成する。
【００２７】
ＩＦＳ制御演算部３５には、操舵角θs、転舵角θt、車速Ｖ、車輪速Ｖtr，Ｖtl、ブレーキ信号Ｓbk、ヨーレイトＲy及びスリップ角θspが入力される。そして、ＩＦＳ制御演算部３５は、これらの車両状態量に基づいて、所謂アクティブステア機能、即ち車両モデルに基づき車両のヨーモーメントを制御するためのＡＣＴ角θtaの制御成分の演算、並びに関連する制御信号の演算を行う。
【００２８】
具体的には、ＩＦＳ制御演算部３５は、車両のステア特性を示すＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_stを演算するとともに、そのステア特性に応じたアクティブステア機能を実現するためのＡＣＴ角θtaの制御成分として、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*を演算する（ＩＦＳ制御演算）。そして、このＩＦＳ制御演算によって、ステア特性がアンダーステア（ＵＳ）である場合には、転舵輪６の切れ角を小さくするための、またステア特性がオーバーステア（ＯＳ）である場合には、転舵輪６にヨーモーメントの方向と逆方向の舵角（カウンタステア）を与えるためのＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*が演算される構成となっている。
【００２９】
尚、本実施形態では、上記ＩＦＳ制御演算により演算されたＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_st、及びＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*は、車内ネットワーク２３を介してＥＰＳＥＣＵ１８にも入力される（図１参照）。そして、ＥＰＳＥＣＵ１８は、これらＯＳ／ＵＳ特性値Ｖal_st、及びＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*に基づいて、そのステア特性に応じた、及びギヤ比可変アクチュエータ７の作動と協調したパワーアシスト制御を実行する構成となっている。
【００３０】
一方、ギヤ比可変制御演算部３６には、操舵角θs、転舵角θt及び車速Ｖが入力される。そして、ギヤ比可変制御演算部３６は、これらの車両状態量（及び制御信号）に基づいて、車速Ｖに応じてギヤ比を可変させるための制御成分としてギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算する。
【００３１】
図５に示すように、本実施形態のギヤ比可変制御演算部３６は、低・中速領域では、その入力される車速Ｖが低いほど、従来のステアリングギヤ比と比較して、よりクイックな（小さな操舵角θsで大きな転舵角θtが発生するような）ステアリングギヤ比となるように、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算する。そして、高車速領域では、その入力される車速Ｖが高いほど、従来のステアリングギヤ比と比較して、よりスローな（大きな操舵角θsで小さな転舵角θtが発生するような）ステアリングギヤ比となるように、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を演算する構成となっている。尚、図５において、破線は、伝達比可変装置のない通常型のステアリング装置のステアリングギヤ比を示している。
【００３２】
ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７には、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。尚、操舵速度ωsは、操舵角θsを微分することにより演算される（以下同様）。そして、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７は、これら車速Ｖ及び操舵速度ωsに基づいて操舵速度に応じて、車両の応答性を向上させるための制御成分としてＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*を演算する（ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算）。
【００３３】
また、ステアリング戻り制御演算部３８には、操舵角θs、車速Ｖ及び操舵速度ωsが入力される。そして、これらの各状態量に基づいて、ステアリング２の中立位置（θs＝０）への復帰を円滑なものとするための、即ちステアリング戻り特性の向上を図るための制御成分としてステアリング戻り指令角θsb**を演算する。
【００３４】
上記ＩＦＳ制御演算部３５、ギヤ比可変制御演算部３６、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算部３７及びステアリング戻り制御演算部３８は、その対応する各制御演算により算出された各制御目標成分、即ちＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、ＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*、ステアリング戻り指令角θsb**を加算器３９に出力する。そして、本実施形態のマイコン３３では、この加算器３９において、これらＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、ＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*、及びステアリング戻り指令角θsb**が重畳されることによりＡＣＴ角θtaの制御目標であるＡＣＴ指令角θta*が演算される構成となっている。
【００３５】
加算器３９において演算されたＡＣＴ指令角θta*は、Ｆ／Ｆ制御演算部４０及びＦ／Ｂ制御演算部４１に入力される。また、Ｆ／Ｂ制御演算部４１には、モータ１２に設けられた回転角センサ４２により検出されるＡＣＴ角θtaが入力される。そして、Ｆ／Ｆ制御演算部４０は、入力されたＡＣＴ指令角θta*に基づくフィードフォワード演算により制御量εffを演算し、Ｆ／Ｂ制御演算部４１は、ＡＣＴ指令角θta*及びＡＣＴ角θtaに基づくフィードバック演算により制御量εfbを演算する。
【００３６】
Ｆ／Ｆ制御演算部４０及びＦ／Ｂ制御演算部４１において演算された制御量εff及び制御量εfbは、加算器４３に入力される。そして、同加算器４３において、これら制御量εff及び制御量εfbが重畳されることにより電流指令が演算され、当該電流指令は、モータ制御信号出力部４４へと出力される。そして、モータ制御信号出力部４４は、その入力された電流指令に基づいてモータ制御信号を生成し駆動回路３４に出力する。
【００３７】
即ち、図６のフローチャートに示すように、マイコン３３は、車両状態量として上記各センサからセンサ値を取り込むと（ステップ１０１）、先ずＩＦＳ制御演算を行い（ステップ１０２）、続いてギヤ比可変制御演算（ステップ１０３）、ＬｅａｄＳｔｅｅｒ制御演算（ステップ１０４）、及びステアリング戻り制御演算（ステップ１０５）を実行する。そして、上記ステップ１０２〜ステップ１０５の各演算処理を実行することにより演算されたＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、ＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*、及びステアリング戻り指令角θsb**を重畳し、これにより制御目標であるＡＣＴ指令角θta*を演算する。
【００３８】
次に、マイコン３３は、上記のように演算されたＡＣＴ指令角θta*に基づいてフィードフォワード演算（ステップ１０６）及びフィードバック演算（ステップ１０７）を実行する。そして、これら各制御演算により演算される電流指令に基づいてモータ制御信号の出力を実行する（ステップ１０８）。
【００３９】
（ステアリング戻り制御）
次に、本実施形態におけるステアリング戻り制御の態様について説明する。
上述のように、伝達比可変装置付きの車両用操舵装置においては、そのモータ駆動に基づく第２の舵角（ＡＣＴ角θta）を変化させるべくギヤ比可変アクチュエータ７が作動する際、ステアリングには、同ステアリングを当該第２の舵角の変化方向とは逆向きに回転させる力（モータ反力）が作用する。そのため、ステアリング戻し時、操舵角の減少に伴い第２の舵角が低減される際には、ステアリング戻り方向とは逆向きのモータ反力が作用することになり、当該モータ反力によってセルフアライニングトルクが打ち消されることにより、中立位置（θs＝０）へのステアリングの戻り、即ちステアリング戻り特性が悪くなるという問題がある（図１５参照）。
【００４０】
この点を踏まえ、本実施形態のＩＦＳＥＣＵ８では、マイコン３３に設けられた判定手段としての上記ステアリング戻り制御演算部３８が、現在のステアリング操作状態が、当該ステアリング２が中立位置（θs＝０）に復帰される所謂ステアリング戻り状態にあるか否かを判定する。そして、ステアリング戻り状態にあると判定した場合、ステアリング戻り制御演算部３８は、当該ステアリング戻り状態におけるステアリング戻り特性を向上させるための制御成分として、ステアリング戻り指令角θsb**を生成する。
【００４１】
詳述すると、図７に示すように、ステアリング戻り制御演算部３８は、上記ステアリング戻り状態にあるか否かの判定を行うステアリング戻り判定部５１と、ステアリング戻り指令角θsb*の演算を実行するステアリング戻り指令角演算部５２とを備えている。
【００４２】
本実施形態では、ステアリング戻り判定部５１には、操舵角θs及び操舵速度ωsが入力されるようになっており、同ステアリング戻り判定部５１は、その入力される操舵角θs及び操舵速度ωsの符号が互いに異符号であるか否かを判定する（図８参照、ステップ２０１）。そして、これらの符号が互いに異なる場合（操舵角θsが「＋」で操舵速度ωs「−」の場合、又は操舵角θsが「−」で操舵速度ωs「＋」の場合、ステップ２０１：ＹＥＳ）、即ちステアリング２に与えられた舵角方向とその変化方向とが逆向きである場合に、ステアリング戻り状態にあると判定する（ステップ２０２）。尚、ステアリング戻り判定部５１は、入力される操舵角θs及び操舵速度ωsの符号が同符号である場合（ステップ２０１：ＮＯ）、即ちステアリング２に与えられた舵角方向とその変化方向とが同一である場合には、非ステアリング戻り状態であると判定する（ステップ２０３）。
【００４３】
一方、本実施形態のステアリング戻り指令角演算部５２には、操舵速度ωs及び車速Ｖが入力されるようになっている。そして、本実施形態のステアリング戻り指令角演算部５２は、その入力される操舵速度ωs及び車速Ｖに基づいて、上記ギヤ比可変制御演算部３６により演算される第１の制御成分としてのギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すような値を有する第２の制御成分として、ステアリング戻り指令角θsb*を演算する。
【００４４】
即ち、図９に示すように、ステアリング戻し操作時、その操舵角θsの減少に応じてＡＣＴ角θtaを低減すべくギヤ比可変アクチュエータ７が作動する際、ステアリング２には、同ステアリング２を当該ステアリング戻り方向とは反対側に回転させようとするモータ反力が作用する（同図中、モータ反力Ａ）。
【００４５】
これに対し、ステアリング戻り指令角演算部５２は、そのＡＣＴ角θtaを低減すべく演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すような値を有するステアリング戻り指令角θsb*、即ち、ステアリング戻り方向に作用するモータ反力（同図中、モータ反力Ｂ）が発生するようなステアリング戻り指令角θsb*を演算する。
【００４６】
つまり、ステアリング戻り方向のモータ反力（同図中、モータ反力Ｂ）を発生させるステアリング戻り指令角θsb*を演算し、反ステアリング戻り方向のモータ反力（同図中、モータ反力Ａ）を発生させるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すことで、セルフアライニングトルクを弱めることなく、そのステアリング戻し操作に活用することができる。そして、本実施形態の車両用操舵装置１は、これにより、そのステアリング戻り性能の向上を図る構成となっている。
【００４７】
さらに詳述すると、本実施形態のステアリング戻り指令角演算部５２は、図１０に示されるような、ステアリング戻り指令角θsb*と操舵速度ωs及び車速Ｖとが関連付けられたマップ（三次元マップ）５２ａを備えている。そして、その入力される操舵速度ωs及び車速Ｖを、このマップ５２ａに参照することにより、ステアリング戻り指令角θsb*の演算を実行する構成となっている。
【００４８】
図１１に示すように、同マップ５２ａにおいて、ステアリング戻り指令角θsb*は、操舵速度ωsの符号が「＋」である場合には「−」の値、操舵速度ωsの符号が「−」である場合には「＋」の値となるように設定されている。つまり、マップ５２ａは、操舵角θs（の絶対値）を減少させる方向（ステアリング戻り方向）の操舵速度ωsが発生するステアリング戻り状態においては、ＡＣＴ角θta（の絶対値）を増加させる方向の値を有するステアリング戻り指令角θsb*が演算されるように設計されている。
【００４９】
具体的には、マップ５２ａは、操舵速度ωsの絶対値が所定値ω０以下の操舵速度領域（−ω０≦ωs≦ω０）において、「０」以外の値を有するステアリング戻り指令角θsb*、即ち有効なステアリング戻り指令角θsb*が演算されるように設計されている。より具体的には、同マップ５２ａにおいて、ステアリング戻り指令角θsb*は、操舵速度ωsの絶対値が所定値ω１よりも小さな操舵速度領域（−ω１＜ωs＜ω１）では、当該操舵速度ωsの絶対値が大となるほど、その絶対値が大となるように設定されている。そして、操舵速度ωsの絶対値が所定値ω１以上、所定値ω２以下の操舵速度領域（ω１≦|ω|≦ω２）で、同ステアリング戻り指令角θsb*は、その絶対値が最大となり、所定値ω２を超える操舵速度領域（ω２＜|ω|≦ω０）では、当該操舵速度ωsの絶対値が大となるほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。
【００５０】
また、図１２に示すように、マップ５２ａは、車速Ｖが所定の車速Ｖ１以下の車速領域（Ｖ≦Ｖ０）において、「０」以外の値を有するステアリング戻り指令角θsb*、即ち有効なステアリング戻り指令角θsb*が演算されるように設計されている。
【００５１】
具体的には、同マップ５２ａにおいて、ステアリング戻り指令角θsb*は、所定の車速Ｖ１よりも遅い速度領域（Ｖ＜Ｖ１）では、車速Ｖが速いほど、その絶対値が大となるように設定されている。そして、所定の車速Ｖ１以上、所定の車速Ｖ２以下の車速領域（Ｖ１≦Ｖ≦Ｖ２）で、同ステアリング戻り指令角θsb*は、その絶対値が最大となり、所定の車速Ｖ２よりも速い車速領域（Ｖ２＜Ｖ≦Ｖ０）では、その車速Ｖが速いほど、その絶対値が小さくなるように設定されている。
【００５２】
ここで、同マップ５２ａにおいて、上記操舵速度ωsに関する各所定値ω１，ω２、及び各所定の車速Ｖ１，Ｖ２は、それぞれ、ステアリング戻し操作においてステアリング２に入力される操舵トルクの寄与が最も低くなると推定される操舵速度領域、及び車速領域に対応するように設定されている。
【００５３】
即ち、ＡＣＴ角θtaを低減すべく演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*に基づくモータ反力（図９参照、モータ反力Ａ）の影響は、そのステアリング戻し操作において、運転者がステアリング２に入力する操舵トルクが小さい場合、即ち当該操舵トルクの寄与が低い場合ほど顕著なものとなる。
【００５４】
この点を踏まえ、マップ５２ａは、ステアリング戻し操作においてステアリング２に入力される操舵トルクの寄与が低いと推定される場合ほど、より大きくギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すような値を有するステアリング戻り指令角θsb*が演算されるように設計されている。
【００５５】
つまり、本実施形態のステアリング戻り指令角演算部５２（ステアリング戻り制御演算部３８）は、ステアリング戻し操作においてステアリング２に入力される操舵トルクの寄与が低い場合ほど、より大きくギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すような値を有するステアリング戻り指令角θsb*（θsb**）を演算する。そして、これにより、ステアリング戻し操作時、ＡＣＴ角θtaを低減させるべくギヤ比可変アクチュエータ７が作動する際に発生する反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響を適切に排除して、より良好なステアリング戻り特性の実現を図る構成となっている。
【００５６】
尚、本実施形態では、上記操舵速度ωsに関する各所定値ω１，ω２、及び各所定の車速Ｖ１，Ｖ２は、例えば、交差点旋回時等のように、運転者がステアリング２から手を離した状態でのステアリング戻し操作が行われやすいと想定される操舵速度領域、及び車速領域に対応して設定されている。
【００５７】
また、操舵角θsの発生方向と反対方向の操舵速度ωsが発生するステアリング操作とは、本来、所謂「切り戻し操作」のことであり、上記のようなステアリングを中立位置に復帰させる「ステアリング戻し操作」以外にも、ステアリング中立位置を超えて反対方向の舵角を発生させるような「切り返し操作」も含まれる。従って、上記ステアリング戻り判定部５１におけるステアリング戻り判定は、厳密には「切り戻し判定」とするべきであるが、本実施形態では、このマップ５２ａにおいて、「切り返し操作」に該当する高速操舵領域を除外することにより、当該ステアリング戻り判定部５１による「ステアリング戻し判定」の妥当性を担保する構成となっている。
【００５８】
また、図７に示すように、本実施形態のステアリング戻り制御演算部３８は、操舵角θsに応じた操舵角ゲインＫsを演算する操舵角ゲイン演算部５３を備えている。本実施形態の操舵角ゲイン演算部５３は、図１３に示すような操舵角θsと操舵角ゲインＫsとが関連付けられたマップ５３ａを有しており、そのマップ５３ａに基づいて操舵角ゲインＫsの演算を実行する。
【００５９】
具体的には、同マップ５３ａにおいて、操舵角ゲインＫsは、操舵角θsの絶対値が所定値θ０以上である場合には「１」となるように設定されている。そして、操舵角θsの絶対値が所定値θ０よりも小さい場合には、当該操舵角θsの絶対値が小さいほど小さくなり、操舵角θsが「０」、即ち中立位置に対応する場合には「０」となるように設定されている。
【００６０】
図７に示すように、ステアリング戻り指令角演算部５２において演算されたステアリング戻り指令角θsb*は、操舵角ゲイン演算部５３により演算された操舵角ゲインＫsとともに、乗算器５４に入力される。そして、この乗算器５４において、操舵角ゲインＫsが乗ぜられることにより、その操舵角θs（の絶対値）が大であるほど、より大きくギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すような値を有するステアリング戻り指令角θsb**が演算されるようになっている。
【００６１】
即ち、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*に基づく反ステアリング戻り方向のモータ反力（図９参照、モータ反力Ａ）の影響によるステアリング戻りの遅れは、大きな舵角が発生している場合ほど、より顕著なものとなる。
【００６２】
この点を踏まえ、本実施形態のステアリング戻り制御演算部３８は、上記のように、操舵角θs（の絶対値）が大であるほど、より大きくギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消す値を有するステアリング戻り指令角θsb**を演算する。そして、これにより、ステアリング戻し操作時、ＡＣＴ角θtaを低減させる際に発生する反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響を適切に排除するとともに、ステアリング中立近傍においては、速やかにＡＣＴ角θtaを低減して、より良好なステアリング戻り特性の実現を図る構成となっている。
【００６３】
図７に示すように、本実施形態では、操舵角ゲインＫsが乗ぜられた後のステアリング戻り指令角θsb**は、上記ステアリング戻り判定部５１における判定結果を示す判定信号Ｓdとともに切替制御部５５に入力される。本実施形態の切替制御部５５は、ステアリング戻り判定部５１から入力される判定信号Ｓdが、ステアリング戻り状態であることを示す場合には、ステアリング戻り指令角θsb**を出力し、当該判定信号Ｓdが、ステアリング戻り状態であることを示す場合には、「０」を出力するように構成されている。そして、本実施形態のステアリング戻り制御演算部３８は、この切替制御部５５の出力する判定信号Ｓd又は「０」を、上記ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、ＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*が入力される加算器３９へと出力する構成となっている。
【００６４】
以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）ＩＦＳＥＣＵ８（マイコン３３）は、ステアリング戻り制御演算部３８を備え、同ステアリング戻り制御演算部３８は、現在のステアリング操作状態がステアリング戻り状態にあるか否かを判定する。そして、ステアリング戻り状態にある場合には、その操舵角θsの減少に伴いＡＣＴ角θtaを減少すべく演算されたギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消す値を有するステアリング戻り指令角θsb**を演算する。
【００６５】
即ち、ステアリング戻し操作時、その操舵角θsの減少に応じてＡＣＴ角θtaを減少すべくギヤ比可変アクチュエータ７が作動する際、ステアリング２には、同ステアリング２を反ステアリング戻り方向に回転させようとするモータ反力が作用する。そして、そのモータ反力がステアリング戻り方向に作用するセルフアライニングトルクを打ち消すことにより、ステアリング戻り特性が悪くなる。
【００６６】
しかしながら、上記構成のように、ステアリング戻り方向のモータ反力を発生させるようなステアリング戻り指令角θsb**を演算し、反ステアリング戻り方向のモータ反力を発生させるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すことで、セルフアライニングトルクを弱めることなく、そのステアリング戻り操作に活用することができる。その結果、伝達比可変装置付き車両用操舵装置においても、良好なステアリング戻り特性を実現することができるようになる。
【００６７】
（２）ステアリング戻り制御演算部３８は、操舵角θs（の絶対値）が大であるほど、より大きくギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消す値を有するステアリング戻り指令角θsb**を演算する。
【００６８】
即ち、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*に基づく反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響によるステアリング戻りの遅れは、大きな舵角が発生している場合ほど、より顕著なものとなる。しかしながら、上記構成によれば、その反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響を適切に排除することができるとともに、ステアリング中立近傍においては、速やかにＡＣＴ角θtaを低減することができる。その結果、より良好なステアリング戻り特性を実現することができるようになる。
【００６９】
（３）ステアリング戻り制御演算部３８は、ステアリング戻し操作においてステアリング２に入力される操舵トルクの寄与が低い場合ほど、より大きくギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*を打ち消すような値を有するステアリング戻り指令角θsb**を演算する。
【００７０】
即ち、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*に基づく反ステアリング方向のモータ反力の影響は、そのステアリング戻し操作において、運転者がステアリング２に入力する操舵トルクが小さい場合、つまり当該操舵トルクの寄与が低い場合ほど顕著なものとなる。しかしながら、上記構成によれば、より適切に、ＡＣＴ角θtaを低減させるべくギヤ比可変アクチュエータ７が作動する際に発生する反ステアリング戻り方向のモータ反力の影響を排除することができる。その結果、より良好なステアリング戻り特性を実現することができるようになり、特に、所謂「手放し状態」でのステアリング戻り状態において、より顕著な効果を得ることができる。
【００７１】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ステアリング戻り判定部５１は、操舵角θs及び操舵速度ωsの符号が互いに異符号であるか否かに基づいて、ステアリング戻り状態の判定を行うこととした。しかし、これに限らず、ステアリング戻り状態の判定は、これ以外の態様により行うこととしてもよい。例えば、操舵トルクの微分値、即ちステアリングに入力される操舵トルクの変化の観点を加えてもよく、これにより、より精度よく、ステアリング戻り状態を判定することができるようになる。
【００７２】
・本実施形態では、ステアリング戻り指令角演算部５２におけるマップ演算において「切り返し操作」に該当する高速操舵領域を除外することにより、ステアリング戻り判定部５１による「ステアリング戻し判定」の妥当性を担保する構成としたが、ステアリング戻り判定部５１において、より厳密な「ステアリング戻し判定」を行う構成としてもよい。
【００７３】
・本実施形態では、ステアリング戻り指令角演算部５２は、操舵速度ωs及び車速Ｖに基づくマップ演算により第２の制御成分としてのステアリング戻り指令角θsb*を演算することとした。しかし、ステアリング戻り指令角θsb*の演算方法については、操舵速度ωs又は車速Ｖの何れかにより行うこととしてもよく、また、これら操舵速度ωs及び車速Ｖ以外の状態量に基づき行うこととしてもよい。
【００７４】
・本実施形態では、マイコン３３は、ＩＦＳ＿ＡＣＴ指令角θifs*、ギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*、ＬＳ＿ＡＣＴ指令角θls*、及びステアリング戻り指令角θsb**を重畳することにより、第２の舵角の制御目標であるＡＣＴ指令角θta*を演算することとした。しかし、これに限らず、本発明は、ステアリング戻し操作時、その操舵角θsの減少に応じてＡＣＴ角θtaを減少させるべく演算されるギヤ比可変ＡＣＴ指令角θgr*に相当する制御成分を演算するものであれば、その他の構成に具体化してもよい。
【００７５】
・本実施形態では、ステアリング戻り制御演算部３８が、ステアリング戻り状態にあるか否かを判定する判定手段を構成することとしたが、当該判定手段がマイコン３３、及びＩＦＳＥＣＵ８の外部に設けられる構成に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】車両用操舵装置の概略構成図。
【図２】ギヤ比可変制御の説明図。
【図３】ギヤ比可変制御の説明図。
【図４】車両用操舵装置の制御ブロック図。
【図５】ギヤ比可変制御の態様を示す説明図。
【図６】ＩＦＳＥＣＵにおける演算処理の処理手順を示すフローチャート。
【図７】ステアリング戻り制御演算部の制御ブロック図。
【図８】ステアリング戻り判定の処理手順を示すフローチャート。
【図９】本実施形態のステアリング戻り制御の作用説明図。
【図１０】ステアリング戻り指令角の演算に用いられるマップの概略構成図。
【図１１】ステアリング戻り指令角の演算に用いられるマップの概略構成図。
【図１２】ステアリング戻り指令角の演算に用いられるマップの概略構成図。
【図１３】操舵角ゲインの演算に用いられるマップの概略構成図。
【図１４】通常のステアリング装置におけるステアリング戻り状態を示す説明図。
【図１５】伝達比可変装置付きの車両用操舵装置におけるステアリング戻り状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００７７】
１…車両用操舵装置、２…ステアリング、６…転舵輪、７…ギヤ比可変アクチュエータ、８…ＩＦＳＥＣＵ、３３…マイコン、３６…ギヤ比可変制御演算部、３８…ステアリング戻り制御演算部、３９…加算器、５１…ステアリング戻り判定部、５２…ステアリング戻り指令角演算部、５２ａ…マップ、５３…操舵角ゲイン演算部、５３ａ…マップ、５５…切替制御部、θs…操舵角、θ０…所定値、ωs…操舵速度、ω０，ω１，ω２…所定値、Ｖ，Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２…車速、θt…転舵角、θts…ステア転舵角、θta…ＡＣＴ角、θta*…ＡＣＴ指令角、θgr*…ギヤ比可変ＡＣＴ指令角、θsb*，θsb**…ステアリング戻り指令角、Ｋs…操舵角ゲイン、Ｓd…判定信号。
【図１】
0004978347.tif 000002
【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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