JP2003237612A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 舵取機構から分離された操舵手段への適正な
中立剛性の付与を、大なるエネルギ消費を強いることな
く、簡素な構成にて実現する。 【解決手段】 操舵手段としてのステアリングホイール
２のコラム軸20に、変速装置40及び電磁クラッチ41を介
して回生モータＭ₄ を連結する。ステアリングホイール
２が中立位置近傍にあるとき、電磁クラッチ41を係合状
態とし、ステアリングホイール２の回転操作に応じて回
生モータＭ₄ を増速回転させ、この回生モータＭ₄ の発
電動作に伴う抵抗をコラム軸20に加え、ステアリングホ
イール２に中立剛性を付与する。回生モータＭ₄ による
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、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、増減調節が可能な抵抗を前記回転軸に加える抵抗
付与手段とを備えることを特徴とする。

【００１４】本発明においては、抵抗付与手段により操
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し、反力モ
ータの回転力による操舵反力の付与を、所定以上の操舵
が行われた場合に限って行わせる。

【００１５】また本発明の第２発明に係る車両用操舵装
置は、第１発明における抵抗付与手段が、前記回転軸に
クラッチを介して連結された回生モータを備え、前記制
御手段が、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し、第３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し得
る。第３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。更に前記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。

【００１７】また本発明の第４発明に係る車両用操舵装
置は、第１発明における抵抗付与手段が、前記回転軸に
連結されたブレーキであり、前記制御手段が、前記ブレ
ーキの制動力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。

【００１８】この発明においては、操舵手段の回転軸
に、パウダブレーキ等の制動力の増減が可能なブレーキ
を付設し、該ブレーキの制動力を前記回転軸に加えて中
立剛性を付加する。この中立剛性の強弱制御は、前記ブ
レーキの制動力を増減制御することにより、大なるエネ
ルギ消費を要さずに実現し得る。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を付与
する。

【００１９】更に本発明の第５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２つの反力モータを備
え、前記制御手段は、両方の反力モータの駆動及び停止
制御と、少なくとも一方の反力モータの給電制御とを行
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を２つ備え、一方の反力モー
タを中立剛性の付加のために駆動し、他方の反力モータ
又は両方の反力モータを操舵時の反力付与のために駆動
する。２つの反力モータの一方又は両方は、給電制御に
より回転力を増減して少なくとも操舵時における付与反
力の制御を可能とし、望ましくは、中立剛性の強弱制御
も可能とする。中立剛性を付加するために実質的に連続
駆動される一方の反力モータは、他方の反力モータに対
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。

【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Ｍ
₄ 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Ｍ
₁ （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θ
₀ 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Ｍ
₆ 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Ｍ
₅ 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、また中立剛性の付加をブレーキにより行
わせたから、簡易な制動力の増減制御により適正な中立
剛性を付加することができ、更に中立剛性の付加のため
に小出力の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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｂ６２Ｄ 113:00 137:00 137:00 (72)発明者 飯野 武夫 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 西崎 勝利 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 東 賢司 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 DA16 DA23 DA25 DA29 DA33 EB05 EB12 EC23 EC29 EC31 3D033 CA02 CA04 CA13 CA14 CA16 CA17 CA22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 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】 前記抵抗付与手段は、前記回転軸にクラ
   ッチを介して連結された回生モータを備え、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
   てある請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 【請求項３】 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２記載の車両用操舵装置。
4. 【請求項４】 前記抵抗付与手段は、前記回転軸に連結
   されたブレーキであり、前記制御手段は、前記ブレーキ
   の制動力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。
5. 【請求項５】 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２つの反力モータを備
   え、前記制御手段は、両方の反力モータの駆動及び停止
   制御と、少なくとも一方の反力モータの給電制御とを行
   う構成としてあることを特徴とする車両用操舵装置。