JP2003200843A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 左右両方向に操作される操舵手段に操作方向
の如何に拘らず所望の操舵反力を付与することが可能な
簡素な構成の車両用操舵装置を提供する。 【解決手段】 操舵手段としてのステアリングホイール
に連結された回転軸41と、この回転軸41に基部を固定さ
れた揺動アーム42と、移動磁石44及び固定磁石45とを備
え、移動磁石44と揺動アーム42の先端部とを連結リンク
48により連結し、移動磁石44と固定磁石45との間に磁気
反発力として発生する斥力を揺動アーム42に加え、これ
により発生する回転トルクをステアリングホイールに反
力として付与する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者により行わ
れるステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて
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
型の操舵装置が開示されている。

【０００４】この操舵装置は、操舵手段の操作量と操舵
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という利点を有し、また、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
の自由度が増すという利点を有する等、一般的な非分離
型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電動モータ（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。また、
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
反力の検出結果に基づいて制御し、前記操舵手段に操作
方向と逆向きの擬似反力を加えることにより、非分離型
の操舵装置と同等の操舵感が得られるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の如き分離型の操
舵装置においては、前記反力付与手段として、一般的に
電動モータ（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に付与し、該操
舵手段の操作を前記回転力に抗して行わせることにより
所望の反力を体感させる構成としてある。

【０００７】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、電動モータを用いずに構成された反
力付与手段を備える車両用操舵装置も、本願出願人によ
る特開2001−114123号公報等に種々開示されているが、
これらの反力付与手段においても、反力の大きさと共に
方向の制御が必要な構成となっており、前述した問題を
解消し得るものとはなっていない。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、付与すべき反力の大きさのみに基づく制御によ
り、左右両方向に操作される操舵手段に所望の操舵反力
を付与することが可能な車両用操舵装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【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、車両の舵取機構から機械的に分離し
て配された操舵手段と、該操舵手段に操舵反力を付与す
る反力付与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、前記操舵手段に連結され、該操舵手
段の操作に応じて回転する回転軸と、該回転軸に基部を
固定され、１８０°以下の角度範囲内にて揺動する揺動
アームと、前記揺動アームの揺動域から離れた位置に配
してあり、前記揺動域の中心線に沿って該揺動域に向か
う斥力を発生する斥力発生手段と、該斥力発生手段と前
記揺動アームの先端側とを連結する連結リンクとを備え
ることを特徴とする。

【００１１】本発明においては、操舵のための操舵手段
の操作に伴う回転軸の回転に応じて揺動アームが１８０
°以下の角度範囲内にて揺動し、該揺動アームに、連結
リンクを介して連結された斥力発生手段が発生する斥力
の作用により揺動域の中心に戻す回転トルクが加わり、
この回転トルクが前記操舵手段に操舵反力として付与さ
れる。前記回転トルクの方向は、揺動アームの揺動方向
に対して逆向きであり、操舵方向に応じて反力の方向を
切り換える必要がなく、制御系を含めた反力付与手段の
構成の簡素化を図ることができる。

【００１２】また本発明の第２発明に係る車両用操舵装
置は、前記操舵手段の操作量又は前記揺動アームの揺動
角度を検出する操舵位置検出手段と、前記車両の走行状
態を検出する走行状態検出手段と、前記操舵位置検出手
段及び走行状態検出手段の検出結果に基づいて決定され
た操舵反力を付与すべく、前記斥力発生手段が発生する
斥力を増減制御する反力制御手段とを備えることを特徴
とする。

【００１３】この発明においては、操舵位置検出手段に
より検出される操舵の状態及び走行状態検出手段により
検出される車両の走行状態に応じて斥力発生手段が発生
する斥力を増減制御し、操舵手段に適正な操舵反力を付
与する。

【００１４】また本発明の第３発明に係る車両用操舵装
置は、第１発明における斥力発生手段が、前記連結リン
クに連結され、前記揺動域の中心線に沿って移動する移
動磁石と、該移動磁石との間に前記斥力を発生すべく、
前記移動磁石に対向配置された固定磁石とを備えること
を特徴とする。

【００１５】この発明においては、斥力発生手段が発生
する斥力が、揺動アームの揺動に伴って移動する移動磁
石と、これに対向する固定磁石との間の磁気反発力であ
り、揺動域の中心からの揺動アームの揺動角度の増加、
即ち、操舵手段の操作量の増加に伴って増大し、方向及
び大きさの実質的な制御を必要とせずに所望の反力付与
が可能となる。

【００１６】また本発明の第４発明に係る車両用操舵装
置は、第３発明における移動磁石及び固定磁石の少なく
とも一方が、磁力の増減調節が可能な電磁石により構成
してあることを特徴とする。

【００１７】この発明においては、電磁石として構成さ
れた移動磁石及び／又は固定磁石の磁力調節により、操
舵手段に付与する操舵反力の制御を可能とする。

【００１８】また本発明の第５発明に係る車両用操舵装
置は、前記操舵手段の操作量又は前記移動磁石の移動位
置を検出する操舵位置検出手段と、前記車両の走行状態
を検出する走行状態検出手段と、前記操舵位置検出手段
及び走行状態検出手段の検出結果に基づいて決定された
操舵反力を付与すべく、前記電磁石が発生する磁力を増
減制御する反力制御手段とを備えることを特徴とする。

【００１９】この発明においては、電磁石により構成さ
れた移動磁石及び／又は固定磁石が発生する磁力を、操
舵位置検出手段により検出される操舵の状態及び走行状
態検出手段により検出される車両の走行状態に応じて増
減制御し、操舵手段に適正な操舵反力を付与する。

【００２０】また本発明の第６発明に係る車両用操舵装
置は、前記固定磁石の支持反力を、前記斥力の実際値と
して検出する斥力検出手段を備え、前記反力制御手段
は、前記斥力検出手段の検出結果に基づくフィードバッ
ク制御を行う構成としてあることを特徴とする。

【００２１】この発明においては、固定磁石の支持部に
移動磁石との間の磁気反発力の反作用として加わる支持
反力を、圧力センサ、歪ゲージ等用いてなる斥力検出手
段により検出し、この検出結果に基づくフィードバック
制御により、反力制御手段による操舵反力の制御を高精
度に行わせる。

【００２２】また本発明の第７発明に係る車両用操舵装
置は、第５又は第６発明における反力制御手段が、前記
操舵位置検出手段による中立位置の検出が所定時間に亘
って継続したとき、制御動作を休止する構成としてある
ことを特徴とする。

【００２３】この発明においては、操舵位置検出手段に
より検出される操舵位置が、大なる操舵反力の付与を必
要としない中立位置にあるとき、この状態が所定時間継
続することを条件として操舵反力の制御動作を休止し、
電磁石として構成された移動磁石及び／又は固定磁石へ
の給電停止により省エネを図る。

【００２４】更に本発明の第８発明に係る車両用操舵装
置は、第１又は第２における斥力発生手段が、前記連結
リンクに連結され、前記揺動域の中心線に沿って移動す
る移動体と、該移動体に前記斥力を加えるべく固定部と
の間に介装された付勢ばねとを備えることを特徴とす
る。

【００２５】この発明においては、斥力発生手段が発生
する斥力が、揺動アームの揺動に伴って移動する移動体
に付勢ばねにより加えられるばね力であり、このばね力
が揺動域の中心からの揺動アームの揺動角度の増加、即
ち、操舵手段の操作量の増加に伴って増大する結果、方
向及び大きさの実質的な制御を必要とせずに所望の反力
付与が可能となる。なお、反力制御を行う場合、前記ば
ねの介装長さを調節可能とし、この介装長さを増減制御
すればよい。

【００２６】

【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
用操舵装置の全体構成を示すブロック図である。

【００２７】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の操作に応じて前記舵取機構１
を動作させ、また前記ステアリングホイール２に操舵反
力を加えるべく後述する制御動作を行う操舵制御部３と
を備えてなる。

【００２８】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。

【００２９】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、これと斜交して操舵モータ
Ｍ₁（ブラシレスモータ）が取り付けられている。該操
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。

【００３０】また、前記ラックハウジングＨ₁ の一部に
は、これと交叉する態様にピニオンハウジングＨ₂ が連
設され、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ラック歯に噛合さ
せてある。

【００３１】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 が取付けてある。該操舵モータＭ
₂ 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Ｍ
₂ 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。

【００３２】以上の如き操舵モータＭ₁ ，Ｍ₂ には、前
記操舵制御部３からの動作指令が、図示しない各別の駆
動回路を介して与えられ、両操舵モータＭ₁ ，Ｍ₂ は、
これらの動作指令に従って各別に駆動制御されるように
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、一方のフェイル時に他方を用い、操舵不能
状態の発生を防止するためである。また操舵モータ
Ｍ₁ ，Ｍ₂ 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。

【００３３】以上の如き操舵モータＭ₁ ，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。

【００３４】以上の如く構成された舵取機構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
回転自在に保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。コラムハウジ
ングＨ₃ の他側には、後述の如く構成された反力付与手
段４が減速装置21を介して取付けられており、ステアリ
ングホイール２の操作に伴うコラム軸20の回転は、減速
装置21による減速を経て反力付与手段４に伝達されるよ
うになしてある。

【００３５】図２は、反力付与手段４の内部構成を示す
模式的断面図である。本図に示す如く反力付与手段４
は、円形断面を有するアーム室 40aの一側に矩形断面を
有するシリンダ室 40bを連設してなるハウジング40を備
えている。

【００３６】前記アーム室 40aの軸心部には、図中に模
式的に示すステアリングホイール２のコラム軸20に前記
減速装置21を介して連結され、該減速装置21を経て伝達
されるステアリングホイール２の回転に応じて、１８０
°以下の角度範囲内にて回転する回転軸41が支持されて
いる。この回転軸41には、揺動アーム42の基部が固定さ
れており、該揺動アーム42は、前記角度範囲内にて回転
する回転軸41と共に、図中に矢符により示す揺動域、即
ち、前記シリンダ室 40bの連設部から離れた側におい
て、１８０°以下の角度範囲を揺動域として揺動するよ
うに構成されている。

【００３７】以上の如きアーム室 40aの一側に連設され
た前記シリンダ室 40bの内部には、前記揺動アーム42の
揺動域の中心線Ａ−Ａの方向への摺動自在にピストン板
43が嵌挿されており、該ピストン板43の一面と、該一面
に対向するシリンダ室 40bの底板の内面とには、互いに
同極性を有する磁石（移動磁石44，固定磁石45）が固着
されており、前記ピストン板43は、移動磁石44と固定磁
石45との間に発生する斥力の作用により前記アーム室 4
0aに向けて押圧付勢されている。

【００３８】前記移動磁石44及び固定磁石45の少なくと
も一方は、外部からの給電により磁力調整が可能な電磁
石とすることができる。図示の反力付与手段４において
は、シリンダ室 40bの底板内面に固着された固定磁石45
がシリンダ室 40bの外側に設けた給電端子46からの給電
により励磁される電磁石としてあり、前記ピストン板43
に加わる斥力を増減可能としてある。前記ピストン板43
の他面中央部には連結ブラケット47が突設してあり、該
連結ブラケット47は、アーム室 40a内に延設された連結
リンク48を介して前記揺動アーム42の先端部に連結され
ている。

【００３９】図３は、以上の如く構成された反力付与手
段４の動作説明図である。操舵のためのステアリングホ
イール２の回転操作に応じて前記アーム室 40a内部の前
述した揺動域内にて揺動する揺動アーム42は、ステアリ
ングホイール２が中立状態にあるとき、図３（ａ）に示
す如く、揺動域の中心線Ａ−Ａ上にてシリンダ室 40bか
ら離れて位置する。このとき前記ピストン板43は、連結
リンク48を介してアーム室 40aの側に引かれ、ピストン
板43側の移動磁石44は、シリンダ室 40b底面の固定磁石
45から離反して位置し、両者間の斥力Ｆは最小となる。

【００４０】図３（ｂ）は、ステアリングホイール２が
中立位置の一側に回転操作された状態を示し、図３
（ｃ）は、同じく他側に回転操作された状態を示してい
る。これらの状態において前記揺動アーム42は、夫々の
図中に矢符により示す如く逆向きに回転するが、該揺動
アーム42の先端に連結リンク48を介して連結されたピス
トン板43は、いずれの場合においてもシリンダ室 40bの
内部に押し込まれ、移動磁石44と固定磁石45とが接近す
る結果、両者間の斥力Ｆが増大する。

【００４１】このとき、前記揺動アーム42は、連結リン
ク48を介して加わる前記斥力Ｆの作用により回転トルク
が加わるが、これらの回転トルクの方向は、図３（ｂ）
及び図３（ｃ）中に白抜矢符にて示す如く、夫々の揺動
アーム42の揺動方向と逆向きとなる。従って、揺動アー
ム42の回転軸41に連結されたステアリングホイール２に
は、その回転操作の方向と逆向きの回転トルクが反力と
して付与される。

【００４２】前記斥力Ｆは、移動磁石44と固定磁石45と
の間の磁気反発力として発生するから、該斥力Ｆの大き
さ、即ち、ステアリングホイール２に加わる反力トルク
の大きさは、前記中心線Ａ−Ａからの揺動アーム42の揺
動角度の増加、即ち、中立位置からのステアリングホイ
ール２の操作角度の増加に伴って増大する。従ってステ
アリングホイール２には、回転操作の方向と逆向きに、
操作角度の増加に応じて増大する反力トルクが付与され
ることとなる。

【００４３】また、揺動アーム42の揺動角度の増加に対
する移動磁石44と固定磁石45との間の離隔距離の減少割
合、即ち、前記斥力Ｆの増加割合は、揺動域の中央から
両端部に至るに従って三角関数的に大きくなり、ステア
リングホイール２を操作する運転者に、操舵角度の増加
に伴って増大する適正な反力トルクを体感させることが
できる。

【００４４】なお、ステアリングホイール２が中立位置
にある図３（ａ）に示す状態においては、揺動アーム42
と連結リンク48とが前記中心線Ａ−Ａ上にて重なり、前
記斥力Ｆの作用によりステアリングホイール２に加わる
回転トルクは略０となり、いずれか一方へのステアリン
グホイール２の操作により回転トルクが発生する。これ
により、中立位置にあるステアリングホイール２に所定
のクリック感が付与され、ステアリングホイール２を操
作する運転者に中立位置を正しく知らしめることができ
る。

【００４５】以上の如く構成された反力付与手段４によ
れば、操舵のために左右両方向に操作されるステアリン
グホイール２に対し、何らの制御を要することなく所望
の反力トルクを付与することができる。

【００４６】前記固定磁石45を電磁石としてある場合、
該固定磁石45の励磁電流の増減制御により走行状態に応
じた反力付与が可能となる。反力付与手段４には、前記
操舵制御部３からの動作指令が与えられており、この動
作指令に従って前記固定磁石45の励磁電流を増減する反
力制御が行われる。

【００４７】図２に示す如く、固定磁石45とシリンダ室
40bの底板内面との間には、以上の如く増減される斥力
Ｆの実際値を検出する斥力センサ（斥力検出手段）５が
介装されている。この斥力センサ５は、前記斥力Ｆの反
作用として固定磁石45の支持部に加わる支持反力を検出
する圧力センサとして構成されており、該斥力センサ５
による斥力Ｆの検出結果は、操舵制御部３に与えられて
いる。

【００４８】また、このような操舵反力に抗して操作さ
れるステアリングホイール２の操作量（操舵位置）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23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の入力側に
は、車速、ヨーレート、横加速度等、走行状態センサ24
により検出される車両の走行状態を示す種々の信号が与
えられている。

【００４９】操舵制御部３による操舵モータＭ₁ ，Ｍ₂
の制御は、例えば、前記操舵角センサ23により検出され
るステアリングホイール２の操作量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。

【００５０】前記走行状態センサ24により検出される走
行状態は、前記目標舵角の算出に際し、前記ステアリン
グホイール２の操作量に乗じる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、ヨーレート及び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。この場合、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
特性が得られるようになる。

【００５１】また操舵制御部３による反力付与手段４の
制御は、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に実際に加わる操舵反力を求め、基
本的には、求められた操舵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に加える基礎反力を算出
し、この基礎反力に対応する斥力Ｆを得るべく、前記反
力付与手段４に動作指令を発し、電磁石として構成され
た前記固定磁石45の励磁電流を増減すべく行われる。

【００５２】前記走行状態センサ24により検出される走
行状態は、前記基礎反力の算出に際し、操舵反力の検出
値に乗じる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に応じて前記比例ゲインを大と
するように行われ、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操舵感を体感さ
せることができる。

【００５３】前記斥力センサ５から操舵制御部３に与え
られる斥力Ｆの検出値は、前記揺動アーム42の長さ及び
揺動角度と共に、ステアリングホイール２に実際に加え
られる操舵反力の算出に用いられ、算出された操舵反力
は、以上の如く行われる反力制御に際し、反力付与手段
４が実際に発生している反力のフィードバック信号とし
て用いられる。なお、操舵反力の算出に用いる揺動アー
ム42の揺動角度は、前記操舵角センサ23により検出され
るステアリングホイール２の操作量から求めることがで
き、同じく揺動アーム42の長さは固定値である。

【００５４】また前記揺動アーム42の揺動角度を、これ
に付設された適宜の検出手段により直接的に検出するこ
とも可能である。この検出結果は、操舵位置の検出結果
として利用でき、この場合、操舵角センサ23が不要とな
り、また操舵角センサ23のフェイル時に代替使用するこ
とも可能となる。

【００５５】ステアリングホイール２に加えられる実操
舵反力は、コラム軸20の中途に前記操舵角センサ23にト
ルクセンサを並設し、該トルクセンサによる検出トルク
を用いて算出することもできるが、前記斥力センサ５を
用いることにより、簡素な構成にて実操舵反力を求める
ことができる。

【００５６】本発明に係る車両用操舵装置においては、
反力付与手段４の前述した構成により、ステアリングホ
イール２の操作方向の如何に拘らず対応する向きの反力
付与がなされ、また付与される反力トルクは、ステアリ
ングホイール２の操作量の増加に伴って増大するから、
以上の如く行われる反力制御において、必要となる制御
量は、ステアリングホイール２に付与すべき基礎反力の
大きさのみであり、操舵制御部３における反力制御のた
めの制御系の構成を大幅に簡素化することができる。

【００５７】なお、操舵角センサ23により検出されるス
テアリングホイール２の操作量を前記基礎反力の補正に
用い、反力付与手段４により付与される反力トルクの増
加特性を変更するようにすることも可能である。この場
合においても、ステアリングホイール２の操作方向に応
じた制御動作は不要であり、反力制御系の構成を簡素化
し得ることは言うまでもない。

【００５８】操舵制御部３における反力付与手段４の制
御は、タイロッド軸力センサ16，16からの入力に基づい
て求まる舵取機構１に実際に加わる操舵反力を用いず、
以下の如く求められる操舵反力（トルク）を付与すべく
行わせるようにしてもよい。

【００５９】移動磁石44の初期変位をｘ₀ 、磁界距離
（移動磁石44と固定磁石45との離隔距離）をｘ、揺動ア
ーム42の長さをＲ、揺動アーム42の揺動角度をθ、連結
リンク48の長さをＬとした場合、電磁石として構成され
た固定磁石45に励磁電流Ｉを流した場合の磁束密度Ｂ
は、磁束密度比例定数Ｋ_B を用いて、 Ｂ＝Ｋ_B Ｉ となり、移動磁石44と固定磁石45との間に発生する斥力
Ｆは、 Ｆ＝Ｂ／ｘ² となる。

【００６０】また、移動磁石44の移動変位Δｘは、 Δｘ＝√（Ｌ² −Ｒ² ｓｉｎ² θ）＋Ｒ（１−ｃｏｓ
θ）−Ｌ であり、磁界距離ｘは、 ｘ＝ｘ₀ −Δｘ である。

【００６１】更に、揺動アーム42の回転軸41を介してス
テアリングホイール２に加わる操舵反力トルクＴは、下
式にて表される。 Ｔ＝Ｆ・Ｒｓｉｎθ

【００６２】従って、前記励磁電流Ｉを、 Ｉ＝Ｋ_i ｘ² 但し、Ｋ_i は、車速等の走行状態に応じて変更される比
例定数となるように制御を行えば、斥力Ｆは、 Ｆ＝Ｋ_B ・Ｋ_i ｘ² ／ｘ² ＝Ｋ_B ・Ｋ_i となり、操舵反力（トルク）Ｔは、 Ｔ＝Ｋ_B ・Ｋ_i ・Ｒｓｉｎθ となる。

【００６３】このようにして求めた操舵反力トルクを制
御目標値とすることにより、正弦波に比例した操舵反力
を得ることができる。この場合においても、前記斥力セ
ンサ５の検出結果に基づいて算出される実反力をフィー
ドバック信号として用いることにより、高精度の反力制
御が可能となる。

【００６４】なお以上の如き反力制御の実施中、操舵制
御部３は、操舵角センサ23により検出されるステアリン
グホイール２の操作量（操舵位置）を監視し、中立位置
の検出が所定時間に亘って継続したとき、固定磁石45へ
の励磁電流の通電を停止して制御動作を休止する。この
休止により、長期の走行期間中における通電時間の総量
を大きく削減することができ、省エネを図ることが可能
である。固定磁石45への通電の停止下にあっても、中立
位置にあるステアリングホイール２には、前述した反力
付与手段４の構造上の特徴によりクリック感が付与され
るから、操舵制御部３の動作休止により運転者に違和感
を与える虞れはない。

【００６５】図４は、反力付与手段の他の実施の形態を
示す模式的断面図である。本図に示す反力付与手段4a
は、円形断面を有するアーム室 40aの一側に矩形断面を
有するシリンダ室 40bを連設してなるハウジング40を備
え、アーム室 40aの内部に、回転軸41回りに揺動する揺
動アーム42を配し、またシリンダ室 40bの内部に、揺動
アーム42の揺動域の中心線Ａ−Ａの方向への摺動自在に
ピストン板43を嵌挿して、該ピストン板43と前記揺動ア
ーム42の先端とを連結リンク48を介して連結した構成と
なっている。

【００６６】図４に示す反力付与手段4aの特徴は、前記
ピストン板43とシリンダ室 40bの底板の内面との間に付
勢ばね（コイルばね）49が介装されており、該付勢ばね
49のばね力により前記ピストン板43にアーム室 40aに向
かう斥力Ｆを加えるようにしたところにある。

【００６７】この構成においても、ピストン板43に加え
られる斥力Ｆは、揺動アーム42の揺動によるシリンダ室
40bの底板内面との離隔距離の減少に伴って増大し、揺
動アーム42の回転軸41に連結されたステアリングホイー
ル２を操作する運転者に、操舵角度の増加に伴って増大
する適正な反力トルクを体感させることができる。な
お、反力制御を行う場合、例えば、シリンダ室 40bの底
板の移動により前記付勢ばね49の介装長さを増減調節可
能とし、この介装長さを増減制御すればよい。

【００６８】

【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、操舵方向に基づく制御を必要とせずに所望の操舵反
力を付与することが可能となり、制御系を含めた反力付
与手段の構成の簡素化を図ることができる。

【００６９】また、操舵位置及び走行状態の検出結果に
基づいて斥力発生手段の制御を行うことにより、適正な
操舵反力の付与がなされ、一層良好な操舵感が得られる
ようになる等、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全体構成を示す
ブロック図である。

【図２】反力付与手段の内部構成を示す模式的断面図で
ある。

【図３】反力付与手段の動作説明図である。

【図４】反力付与手段の他の実施の形態を示す模式的断
面図である。

【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 ５ 斥力センサ（斥力検出手段） 23 操舵角センサ（操舵位置検出手段） 24 走行状態センサ（走行状態検出手段） 41 回転軸 42 揺動アーム 44 移動磁石（斥力発生手段） 45 固定磁石（斥力発生手段） 48 連結リンク 49 付勢ばね（斥力発生手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嘉田 友保 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 葉山 良平 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 (72)発明者 神田 尚武 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D032 CC03 DA03 DA15 DA28 DA33 DD17 EB04 EB12 EB15 GG01 3D033 CA02 CA16 CA17

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の舵取機構から機械的に分離して配
   された操舵手段と、該操舵手段に操舵反力を付与する反
   力付与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、前記操舵手段に連結され、該操舵
   手段の操作に応じて回転する回転軸と、 該回転軸に基部を固定され、１８０°以下の角度範囲内
   にて揺動する揺動アームと、 前記揺動アームの揺動域から離れた位置に配してあり、
   前記揺動域の中心線に沿って該揺動域に向かう斥力を発
   生する斥力発生手段と、 該斥力発生手段と前記揺動アームの先端側とを連結する
   連結リンクとを備えることを特徴とする車両用操舵装
   置。
2. 【請求項２】 前記操舵手段の操作量又は前記揺動アー
   ムの揺動角度を検出する操舵位置検出手段と、 前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、 前記操舵位置検出手段及び走行状態検出手段の検出結果
   に基づいて決定された操舵反力を付与すべく、前記斥力
   発生手段が発生する斥力を増減制御する反力制御手段と
   を備える請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 【請求項３】 前記斥力発生手段は、前記連結リンクに
   連結され、前記揺動域の中心線に沿って移動する移動磁
   石と、該移動磁石との間に前記斥力を発生すべく、前記
   移動磁石に対向配置された固定磁石とを備える請求項１
   記載の車両用操舵装置。
4. 【請求項４】 前記移動磁石及び固定磁石の少なくとも
   一方は、磁力の増減調節が可能な電磁石により構成して
   ある請求項３記載の車両用操舵装置。
5. 【請求項５】 前記操舵手段の操作量又は前記移動磁石
   の移動位置を検出する操舵位置検出手段と、 前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、 前記操舵位置検出手段及び走行状態検出手段の検出結果
   に基づいて決定された操舵反力を付与すべく、前記電磁
   石が発生する磁力を増減制御する反力制御手段とを備え
   る請求項４記載の車両用操舵装置。
6. 【請求項６】 前記固定磁石の支持反力を、前記斥力の
   実際値として検出する斥力検出手段を備え、前記反力制
   御手段は、前記斥力検出手段の検出結果に基づくフィー
   ドバック制御を行う構成としてある請求項５記載の車両
   用操舵装置。
7. 【請求項７】 前記反力制御手段は、前記操舵位置検出
   手段による中立位置の検出が所定時間に亘って継続した
   とき、制御動作を休止する構成としてある請求項５又は
   請求項６記載の車両用操舵装置。
8. 【請求項８】 前記斥力発生手段は、前記連結リンクに
   連結され、前記揺動域の中心線に沿って移動する移動体
   と、該移動体に前記斥力を加えるべく固定部との間に介
   装された付勢ばねとを備える請求項１又は請求項２記載
   の車両用操舵装置。