JP2004058888A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】応答性低下なく操舵用アクチュエータを小型化でき、ドライバーの操舵フィーリングを低下させることなく確実にフェールセーフ機能を奏する車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操作部材２の操作に応じ回転する操作部材２に機械的に連結された操作側回転部材１２と、操舵用アクチュエータ３の動きによる舵角変化に応じ回転する車輪４に機械的に連結された車輪側回転部材１３を、伝動機構２０により互いに回転伝達可能かつ回転伝達比を変更可能に機械的に連結する。伝動機構２０による回転伝達比の調整用アクチュエータ３９の出力の一部は、車輪側回転部材１３に伝達されると共に操舵用アクチュエータ３の発生出力とにより舵角を変化させる。調整用アクチュエータ３９の出力の残部は操作側回転部材１２に伝達されると共に操作トルクを発生する。舵角の変化時に、車輪側回転部材１３に伝達される調整用アクチュエータ３９の発生出力の一部の大きさが一定以上とされる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの制御により車両の操舵特性を変更可能な車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵用アクチュエータの制御により車両の操舵特性を変更可能な車両用操舵装置がある。そのような操舵装置として、操作部材と車輪とを機械的に連結しない所謂ステアバイワイヤシステムを採用したものと、機械的に連結したものとがある。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、ステアリングホイールを模した操作部材を車輪に機械的に連結することなく、操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達することで操舵特性を変更している。操作部材と車輪とを機械的に連結した操舵装置においては、ステアリングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を遊星ギヤ機構等の伝達比可変機構を介して出力シャフトに伝達し、その出力シャフトの回転を舵角変化が生じるように車輪に伝達し、その遊星ギヤ機構のリングギヤ等を操舵用アクチュエータにより駆動することで操舵特性を変更している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置においては、アクチュエータや制御系の故障時に操作部材により車輪を転舵させるためのフェールセーフ機能が必要になる。そこで、操作部材に機械的に連結された操作側回転部材と車輪に機械的に連結された操作側回転部材とをクラッチ等を介して連結することでフェールセーフ機能を奏することが提案されている。しかし、通常は操作側回転部材と車輪側回転部材とが機械的に連結されていないため、フェールセーフ機能としての確実性が十分なものではなかった。
【０００５】
伝達比可変機構を用いて操作部材と車輪とを機械的に連結した操舵装置においては、路面の凹凸等による舵角変動を補償するための制御を行う際に、車輪の動きと操作部材の動きとが互いに干渉する。そのため、円滑な操舵フィーリングを得るのが困難であった。
【０００６】
また、従来は単一のアクチュエータにより舵角変化に必要な出力を発生させるため、アクチュエータが大型化するために車体内におけるレイアウトが制限され、小型のアクチュエータを用いる場合は出力不足により操舵に対する舵角変化の応答性が低下する。
【０００７】
さらに、従来は路面から車輪に作用する力を操舵特性に十分反映できず、ドライバーが違和感を感じるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用操舵装置は、操作部材と、その操作部材の操作に応じて回転するように、その操作部材に機械的に連結された操作側回転部材と、操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達するステアリングギヤと、その舵角変化に応じて回転するように、その車輪に機械的に連結された車輪側回転部材と、その操作側回転部材と車輪側回転部材とを互いに回転伝達可能かつ回転伝達比を変更可能に機械的に連結する伝動機構と、その伝動機構による回転伝達比の調整用アクチュエータとを備える。
これにより、操作部材に機械的に連結された操作側回転部材と車輪に機械的に連結された車輪側回転部材とが伝動機構を介して互いに回転伝達可能であるので、フェールセーフ機能の確実性を向上することができる。
そのフェールセーフ機能は、例えば調整用アクチュエータ、操舵用アクチュエータ、制御系の中の少なくとも一つの異常の検知手段と、その異常検知時に操作側回転部材と車輪側回転部材との間の回転伝達比の変化を規制する手段とを備える構成により奏することができる。その異常検知時においては、両アクチュエータの駆動を解除して操舵装置をマニュアルタイプのステアリング装置として機能させてもよいし、調整用アクチュエータの異常時は操舵用アクチュエータにより操舵補助力を発生し、操舵用アクチュエータの異常時は調整用アクチュエータにより操舵補助力を発生することで操舵装置をパワーステアリング装置として機能させてもよい。
【００１０】
本発明の一つの特徴は、その伝動機構を介して調整用アクチュエータの出力の一部が車輪側回転部材に伝達されると共に残部が操作側回転部材に伝達され、その操舵用アクチュエータの発生出力と車輪側回転部材に伝達される調整用アクチュエータの発生出力の一部とにより舵角が変化し、その調整用アクチュエータの発生出力の残部により操作トルクが発生するように、その調整用アクチュエータと操舵用アクチュエータを制御可能な制御系を備える点にある。
これにより、車輪側回転部材に伝達される調整用アクチュエータの出力の一部と操舵用アクチュエータの出力により舵角を変化させ、操作側回転部材に伝達される調整用アクチュエータの出力の残部により操作部材にトルクを作用させることができる。その舵角変化に調整用アクチュエータの発生出力の一部が用いられることで、操舵用アクチュエータの発生出力だけで舵角を変化させるのに比べ、操舵用アクチュエータは発生出力が少なくてよいので小型化できる。また、調整用アクチュエータにより車輪側回転部材と操作側回転部材との間の回転伝達比を変化させることで、円滑に操作トルクを変化させることができる。
【００１１】
本発明の別の一つの特徴は、路面から車輪に作用する力と目標操作トルクとの間の関係を記憶する手段と、路面から車輪に作用する力に対応する値を検出する手段と、その記憶した関係と検出した力に対応する値とから目標操作トルクを演算する手段と、その操作部材の操作トルクを求める手段とを備え、その目標操作トルクと操作トルクとの偏差を低減するように前記調整用アクチュエータが制御可能とされている点にある。
これにより、路面状況に応じた操作トルクを付与することができる。
【００１２】
その操作トルクの発生タイミングと舵角の変化タイミングとのずれを低減できるように、その調整用アクチュエータの起動タイミングを設定された時間だけ遅れさせる遅延手段が設けられているのが好ましい。
これにより、操作トルクの作用開始時点に対して舵角変化開始時点が路面と車輪との間の摩擦により遅れるのを防止し、操作トルクの作用開始時点と車両の挙動変化開始時点とを同期させ、ドライバーが違和感を感じるのを防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両用操舵装置１は、ステアリングホイールを模した操作部材２と、操舵用アクチュエータ３と、その操舵用アクチュエータ３の動きを舵角変化が生じるように左右車輪４に伝達するステアリングギヤ５とを備える。その操舵用アクチュエータ３は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータや油圧モータにより構成できる。そのステアリングギヤ５は、その操舵用アクチュエータ３の出力シャフト３ａの回転運動をステアリングロッド７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７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達されることで車輪４のトー角が変化する。その運動変換機構は、本実施形態では、操舵用アクチュエータ３の出力シャフト３ａに取り付けられたピニオン１０と、このピニオン１０に噛み合うラック１１とから構成され、そのラック１１はステアリングロッド７に形成されている。その操舵用アクチュエータ３の動きを舵角が変化するように車輪４に伝達できればステアリングギヤ５の構成は特に限定されない。車輪４はセルフアライニングトルクが生じるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１４】
操作部材２の操作に応じて回転するように、その操作部材２にシャフト状の操作側回転部材１２が機械的に連結されている。本実施形態の操作側回転部材１２は操作部材２に同行回転するように取り付けられている。なお、操作側回転部材１２は、操作部材２の操作に応じて回転するように操作部材２に機械的に連結されていればよく、例えば変速ギヤ機構を介して連結されてもよい。
【００１５】
舵角の変化に応じて回転するように、車輪４に車輪側回転部材１３が機械的に連結されている。本実施形態の車輪側回転部材１３は、上記ラック１１に噛み合うピニオン１４に同行回転するよう連結されている。なお、車輪側回転部材１３は、舵角の変化に応じて回転するように車輪４に機械的に連結されていればよく、車輪４との連結はラック１１とピニオン１４を用いるものに限定されない。
【００１６】
操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３とは伝動機構２０により互いに回転伝達可能に連結されている。その伝動機構２０は操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比を変更可能である。すなわち図２に示すように、伝動機構２０はハウジング２３と、このハウジング２３により覆われる遊星ギヤ機構３０を有する。ハウジング２３は操作側回転部材１２をベアリング２１、２２を介して支持し、車輪側回転部材１３をベアリング２４、２５を介して支持する。車輪側回転部材１３と操作側回転部材１２は同軸心に隙間を介して配置される。その遊星ギヤ機構３０を介して操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間で回転伝達が行われる。
【００１７】
その遊星ギヤ機構３０は、３つの相対回転可能な構成要素としてサンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを有し、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により保持している。サンギヤ３１は、操作側回転部材１２の端部に同行回転するように連結されている。キャリア３４は、車輪側回転部材１３に同行回転するように連結されている。リングギヤ３２は、操作側回転部材１２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、操作側回転部材１２を囲むようにハウジング２３に固定された筒状部材３５によりベアリング２９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２３により支持されている。そのウォーム３８がハウジング２３に取り付けられた調整用アクチュエータ３９により駆動されることで、遊星ギヤ機構３０の構成要素であるリングギヤ３２が調整用アクチュエータ３９により駆動される。その調整用アクチュエータ３９は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータや油圧モータにより構成できる。その調整用アクチュエータ３９によりリングギヤ３２の回転速度を変化させることで、操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比を変更できる。
【００１８】
その操舵用アクチュエータ３と調整用アクチュエータ３９の制御系が設けられている。本実施形態では、図１に示すように、操作部材２の操作量δｈとして操作側回転部材１２の回転角を求める操作量センサ４１と、実舵角δとして車輪４の転舵量に対応する車輪側回転部材１３の回転角を求める舵角センサ４２と、車両の走行状態を表す変量として車速Ｖを検出する速度センサ４３と、調整用アクチュエータ３９の出力回転角を検出する回転角センサ４４と、操作部材２の操作トルクＴｈを検出する操作側トルクセンサ４６と、調整用アクチュエータ３９の発生トルクＴｒを検出する調整側トルクセンサ４９が、コンピュータにより構成される制御装置４５に接続されている。
【００１９】
その制御系により操舵用アクチュエータ３を駆動回路４７を介して制御し、調整用アクチュエータ３９を駆動回路４８を介して制御することで、操作部材２の操作に応じて舵角を変化させ、伝動機構２０による回転伝達比を変化させることができる。その制御系による操舵用アクチュエータ３と調整用アクチュエータ３９の制御時においては、伝動機構２０を介して調整用アクチュエータ３９の出力の一部が車輪側回転部材１３に補助駆動トルクＴｄとして伝達され、残部が操作側回転部材１２に操作トルクＴｈを発生するように伝達される。
【００２０】
その調整用アクチュエータ３９と駆動回路４８との間の信号伝送路に遅延回路６０が設けられ、その遅延回路６０を設けることで設定された時間だけ調整用アクチュエータ３９の起動タイミングが遅れるものとされている。その遅れ時間は、操作トルクＴｈの発生タイミングと舵角δの変化タイミングとのずれを可及的に低減できるように予め設定されている。これにより、操作トルクＴｈの作用開始時点に対して舵角δの変化開始時点が路面と車輪４との間の摩擦により遅れるのを防止し、操作トルクＴｈの作用開始時点と車両の挙動変化開始時点とを同期させ、ドライバーが違和感を感じるのを防止できる。
【００２１】
図３に示すように、操作量δｈに対する目標舵角δ^＊　のゲインをＫ１として、制御装置４５は操作量δｈと目標舵角δ^＊　との間の予め設定した関係としてδ^＊　＝Ｋ１・δｈの関係を記憶し、検出操作量δｈと記憶した関係とから車両１００の目標舵角δ^＊　を演算する。そのゲインＫ１を車速の関数として低速である程に大きくなるように設定してもよく、これによって図４の（１）に示すように、操作量δｈと目標舵角δ^＊　とは比例し、その比例定数は低速である程に大きくなる。その目標舵角δ^＊　と検出実舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ３を制御する。例えば制御装置４５は、目標舵角δ^＊　と実舵角δとの偏差に対する目標駆動トルクＴ^＊　の伝達関数Ｇ１を記憶し、Ｔ^＊　＝Ｇ１・（δ^＊　−δ）の関係と求めた偏差（δ^＊　−δ）とからＴ^＊　を演算する。その伝達関数Ｇ１は、例えばＰＩ制御を行う場合、Ｋａをゲイン、τａを時定数、ｓをラプラス演算子として、Ｇ１＝Ｋａ〔１＋１／（τａ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫａおよび時定数τａは最適な制御を行えるように調整される。その目標駆動トルクＴ^＊　と補助駆動トルクＴｄとの偏差（Ｔ^＊　−Ｔｄ）を低減するように操舵用アクチュエータ３を制御する。例えば制御装置４５は、その偏差（Ｔ^＊　−Ｔｄ）に対する操舵用アクチュエータ３の目標駆動電流Ｉ^＊　の伝達関数Ｇ２を記憶し、Ｉ^＊　＝Ｇ２・（Ｔ^＊　−Ｔｄ）の関係と求めた偏差（Ｔ^＊　−Ｔｄ）とからＩ^＊　を演算し、操舵用アクチュエータ３を駆動する。その伝達関数Ｇ２は、例えばＰＩ制御を行う場合、Ｋｂをゲイン、τｂを時定数、ｓをラプラス演算子として、Ｇ２＝Ｋｂ〔１＋１／（τｂ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｂおよび時定数τｂは最適な制御を行えるように調整される。これにより、操舵用アクチュエータ３の発生出力と補助駆動トルクＴｄに対応する調整用アクチュエータ３９の発生出力の一部とにより舵角が変化する。なお、操作側回転部材１２の回転角δｈ、車輪側回転部材１３の回転角δ、調整用アクチュエータ３９の発生トルクＴｒは操作量センサ４１、舵角センサ４２、調整側トルクセンサ４９により検出できることから、補助駆動トルクＴｄは調整用アクチュエータ３９の発生トルクＴｒと伝動機構２０の減速比δｈ／δ＝Ｎとの関係を表す関数やテーブルから求めることができ、その関数やテーブルが制御装置４５に記憶される。例えば、Ｔｄ＝Ｔｒ・Ｎ／（Ｎ−１）とされる。
【００２２】
伝動機構２０による回転伝達比の変化により、調整用アクチュエータ３９の発生出力の残部により操作部材２に作用させるトルクが変化する。すなわち、操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比は、リングギヤ３２を駆動する調整用アクチュエータ３９の回転速度に応じて定まる。ドライバーが操作部材２を操作することにより回転する操作側回転部材１２と、舵角δの変化により回転する車輪側回転部材１３との間の回転伝達比が、調整用アクチュエータ３９の回転速度に応じて定まる回転伝達比に一致する場合、調整用アクチュエータ３９が操作部材２に作用させるトルクは零になる。よって、その回転伝達比を調整用アクチュエータ３９により変化させることで操作部材２の操作トルクＴｈが変化する。
【００２３】
例えば、操作量δｈに対する目標操作トルクＴｈ^＊　のゲインをＫ２、αを一定値として、制御装置４５は、操作量δｈの大きさが零を超える一定値δｈｏ未満の場合はＴｈ^＊　＝αの関係により目標操作トルクＴｈ^＊　を求め、操作量δｈの大きさが一定値δｈｏ以上の場合はＴｈ^＊　＝Ｋ２・δｈの関係により目標操作トルクＴｈ^＊　を求める。その検出操作量δｈと目標操作トルクＴｈ^＊　の関係は予め設定して制御装置４５に記憶される。これによって、図４の（２）に示すように、操作量δｈの大きさが一定値δｈｏ未満の場合は目標操作トルクＴｈ^＊　が一定となり、操作量δｈの大きさが一定値δｈｏ以上の場合は操作量δｈと目標操作トルクＴｈ^＊　とが比例する。その目標操作トルクＴｈ^＊　と検出した操作トルクＴｈとの偏差を低減するように調整用アクチュエータ３９を制御することで、操作部材２に中立位置復帰方向のトルクが作用する。例えば制御装置４５は、目標操作トルクＴｈ^＊　と操作トルクＴｈとの偏差に対する調整用アクチュエータ３９の目標駆動電流Ｉｈ^＊　の伝達関数Ｇｈを記憶し、Ｉｈ^＊　＝Ｇｈ・（Ｔｈ^＊　−Ｔｈ）の関係と求めた偏差（Ｔｈ^＊　−Ｔｈ）とからＩｈ^＊　を演算し、調整用アクチュエータ３９を駆動する。その伝達関数Ｇｈは、例えばＰＩ制御を行う場合、Ｋｃをゲイン、τｃを時定数、ｓをラプラス演算子として、Ｇｈ＝Ｋｃ〔１＋１／（τｃ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｃおよび時定数τｃは最適な制御を行えるように調整される。これにより、調整用アクチュエータ３９の発生トルクＴｒの残部により操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比を変化させることで、操作トルクＴｈを目標操作トルクＴｈ^＊　に追従させることができる。また、操作部材δｈが僅かでも操作されたならば目標操作トルクＴｈ^＊　は一定値α以上とされるので、舵角変化に用いられる調整用アクチュエータ３９の発生トルクＴｒの大きさを一定以上にすることができる。
【００２４】
調整用アクチュエータ３９の異常検知手段が設けられている。例えば、制御装置４５から調整用アクチュエータ３９への指令回転角と回転角センサ４４の検出値から求めた調整用アクチュエータ３９の出力回転角との偏差を制御装置４５はモニターし、その偏差が設定値以上であれば調整用アクチュエータ３９が異常であると判断する。
【００２５】
操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比の変化を規制可能な規制機構５０が設けられている。その規制機構５０は、両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化を規制できれば構成は特に限定されない。本実施形態では、図５に示すように、ハウジング２３に駆動装置５２を介して取り付けられる押し付け部材５１を有する。その押し付け部材５１はウォームホイール３７の外周に対向する。その駆動装置５２は、例えば押し付け部材５１にウォームホイール３７から離れる方向の力を作用させるソレノイドと、制御装置４５からの異常検知信号によりソレノイドへの通電が解除されると、押し付け部材５１をウォームホイール３７の外周に押しつけるバネとで構成される。その押し付け部材５１にウォームホイール３７の歯３７ａに噛み合う歯５１ａが形成されている。その押し付け部材５１とウォームホイール３７とが噛み合うことで、ウォームホイール３７と一体のリングギヤ３２の回転はロックされるので、操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比の変化は規制され、遊星ギヤ機構は減速比一定の回転伝達機構として機能する。
【００２６】
調整用アクチュエータ３９の異常検知時に、制御装置４５は規制機構５０により両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化を規制し、通電を遮断することで調整用アクチュエータ３９の駆動を解除し、操舵補助トルクを作用させることができるように操舵用アクチュエータ３を制御する。例えば図６に示すように、操舵補助トルクの作用により目標操舵トルクＴａ^＊　の大きさは操作量δｈが大きくなる程に大きくなり、また、車速Ｖが小さくなる程に小さくなるものとされ、この関係が制御装置４５に記憶される。その記憶した関係と、操作量センサ４１により検出した操作量δｈと、速度センサ４３により検出した車速Ｖとから目標操舵トルクＴａ^＊　を演算し、その演算した目標操舵トルクＴａ^＊　と操作側トルクセンサ４６により検出した操作トルクＴｈとの偏差を低減するように制御装置４５は操舵用アクチュエータ３を制御する。
【００２７】
操舵用アクチュエータ３の異常検知手段が設けられている。例えば、制御装置４５から操舵用アクチュエータ３への指令値と舵角センサ４２の検出値から求めた操舵用アクチュエータ３の出力値との偏差を制御装置４５はモニターし、その偏差が設定値以上であれば操舵用アクチュエータ３が異常であると判断する。
【００２８】
その操舵用アクチュエータ３の異常検知時に、制御装置４５は規制機構５０により両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化を規制し、通電を遮断することで操舵用アクチュエータ３の駆動を解除し、操舵補助トルクを作用させることができるように調整用アクチュエータ３９を制御する。例えば図６に示すように、操舵補助トルクの作用により目標操舵トルクＴａ^＊　の大きさは操作量δｈが大きくなる程に大きくなり、また、車速Ｖが小さくなる程に小さくなるものとされ、この関係が制御装置４５に記憶される。その記憶した関係と、操作量センサ４１により検出した操作量δｈと、速度センサ４３により検出した車速Ｖとから目標操舵トルクＴａ^＊　を演算し、その演算した目標操舵トルクＴａ^＊　と操作側トルクセンサ４６により検出した操作トルクＴｈとの偏差を低減するように制御装置４５は調整用アクチュエータ３９を制御する。
【００２９】
また、調整用アクチュエータ３９と操舵用アクチュエータ３の両方の異常検知時に、制御装置４５は規制機構５０により両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化を規制し、通電を遮断することで操舵用アクチュエータ３と調整用アクチュエータ３９の駆動を解除する。これにより、操舵装置は通常のマニュアルタイプのステアリング装置として機能する。
【００３０】
上記制御系の異常検知手段が設けられている。本実施形態では、制御装置４５に第２制御装置５６と第３制御装置５７とが接続され、各制御装置４５、５６、５７は互いに独立して同一の演算を行い、その演算結果を互いに比較する。制御装置４５のみの演算結果が異なると、第２制御装置５６は異常検知信号を出力する。その異常検知信号により操舵用アクチュエータ３と調整用アクチュエータ３９が通電遮断により駆動解除され、規制機構５０は両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化を規制する。これにより、制御系の異常検知時に操舵装置は通常のマニュアルタイプのステアリング装置として機能する。
【００３１】
図７のフローチャートを参照して制御装置４５、５６、５７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Ｓ１）。次に、異常フラグがオンか否かを判断する（ステップＳ２）。異常フラグがオンでなければ、上記のように求めた目標舵角δ^＊　と実舵角δとの偏差を低減するように操舵用アクチュエータ３を制御する（ステップＳ３）。また、上記のように求めた目標操作トルクＴｈ^＊　と操作トルクＴｈとの偏差を低減するように調整用アクチュエータ３９を制御する（ステップＳ４）。しかる後に異常検知信号の有無を判断し（ステップＳ５）、異常検知信号がなければ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する（ステップＳ６）。終了する場合は異常フラグをオフし（ステップＳ７）、しかる後に制御を終了する。制御を終了しない場合はステップＳ１に戻る。ステップＳ２において異常フラグがオンである場合、ステップＳ５において異常検知信号が出力されている場合、異常対応処理を行う（ステップＳ８）。すなわち、調整用アクチュエータ３９の異常が検知された場合は、規制機構５０により両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化が規制され、通電が遮断されることで調整用アクチュエータ３９の駆動が解除され、操舵用アクチュエータ３は操舵補助トルクを作用させるように制御される。操舵用アクチュエータ３の異常が検知された場合は、規制機構５０により両回転部材１２、１３の間の回転伝達比の変化が規制され、通電が遮断されることで操舵用アクチュエータ３の駆動が解除され、調整用アクチュエータ３９は操舵補助トルクを作用させるように制御される。調整用アクチュエータ３９と操舵用アクチュエータ３の両方の異常が検知された場合と、制御系の異常が検知された場合は、上記のように規制機構５０により操作側回転部材１２と車輪側回転部材１３との間の回転伝達比の変化が規制され、通電が遮断されることで操舵用アクチュエータ３と調整用アクチュエータ３９の駆動が解除される。しかる後に異常フラグをオンし（ステップＳ９）、ステップＳ６で終了するか否かを判断する。
【００３２】
上記実施形態によれば、車輪側回転部材１３に伝達される調整用アクチュエータ３９の出力の一部と操舵用アクチュエータ３の出力により舵角を変化させ、操作側回転部材１２に伝達される調整用アクチュエータ３９の出力の残部により操作部材２にトルクを作用させることができる。その舵角変化に調整用アクチュエータ３９の発生出力の一部が用いられることで、操舵用アクチュエータ３の発生出力だけで舵角を変化させるのに比べ、操舵用アクチュエータ３は発生出力が少なくてよいので小型化できる。また、操作部材２に機械的に連結された操作側回転部材１２と車輪４に機械的に連結された車輪側回転部材１３とが伝動機構２０を介して互いに回転伝達可能であるので、フェールセーフ機能の確実性を向上することができる。さらに、調整用アクチュエータ３９の制御により車輪側回転部材１３と操作側回転部材１２との間の回転伝達比を変化させることで、操作部材２に作用する操作トルクを円滑に変化させることができる。さらに、調整用アクチュエータ３９または操舵用アクチュエータ３の異常検知時に操舵装置はパワーステアリング装置として機能することができ、調整用アクチュエータ３９と操舵用アクチュエータ３の両方の異常や制御系の異常が生じてもマニュアルタイプのステアリング装置として機能することができる。その伝動機構２０を遊星ギヤ機構３０と、その遊星ギヤ機構３０の構成要素の一つを駆動する調整用アクチュエータ３９とにより構成し、構成の簡単化を図ることができる。
【００３３】
上記実施形態では目標操作トルクＴｈ^＊　は操作量δｈに対応するものとしたが、変形例として路面から車輪に作用する力に対応するように設定してもよい。例えば、操舵用アクチュエータ３の駆動電流Ｉと駆動電流の単位時間あたりの変化量ΔＩとに対応するものでもよい。すなわち、Ｋｐ、Ｋｑを係数として、Ｔｈ^＊　＝Ｋｐ・Ｉ＋Ｋｑ・ΔＩの関係を制御装置４５は記憶し、また、操舵用アクチュエータ３の駆動電流Ｉを時系列に検出する電流検出センサ７０を制御装置４５に接続し、その記憶した関係と時系列に検出した駆動電流Ｉとから目標操作トルクＴｈ^＊　を演算する。その駆動電流Ｉと駆動電流の単位時間あたりの変化量ΔＩは路面の凹凸に基づき変動することから、路面状況に応じた操作トルクＴｈを付与することができる。この場合も、操作量δｈが零を超える一定値δｈｏ未満の場合はＴｈ^＊　＝αの関係により目標操作トルクＴｈ^＊　を求めるようにしてもよい。また、操作量δｈが零を超える一定値δｈｏ未満の場合においてもＴｈ^＊　＝Ｋｐ・Ｉ＋Ｋｑ・ΔＩの関係から目標操作トルクＴｈ^＊　を求めるようにしてもよい。
なお、路面から車輪に作用する力に対応する値は駆動電流Ｉや駆動電流の単位時間あたりの変化量ΔＩに限定されない。例えば車輪４に連結された軸として両タイロッド８に作用する軸力Ｆｒ、Ｆｌを検出する軸力センサを設け、両軸力センサ４９の出力値Ｆｒ、Ｆｌの平均値を検出軸力Ｆとし、その軸力の単位時間あたりの変化量をΔＦとし、Ｋｒ、Ｋｓを係数として、Ｔｈ^＊　＝Ｋｒ・Ｆ＋Ｋｓ・ΔＦの関係を制御装置４５に記憶させてもよい。他は上記実施形態と同様とする。
【００３４】
本発明は上記実施形態や変形例に限定されない。
例えば、操作側回転部材１２にサンギヤ３１を連結し、車輪側回転部材１３にリングギヤ３２を連結し、キャリア３４を調整用アクチュエータ３９により駆動してもよいし、操作側回転部材１２にリングギヤ３２あるいはキャリア３４を連結し、車輪側回転部材１３に連結される遊星ギヤ機構３０の構成要素を操作側回転部材１２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、調整用アクチュエータ３９により駆動される遊星ギヤ機構３０の構成要素を両回転部材１２、１３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の各遊星ギヤ構成要素の中の何れかを操作側回転部材１２に連結し、各遊星ギヤ構成要素の中で操作側回転部材１２に連結されていない何れかを車輪側回転部材１３に連結し、各遊星ギヤ構成要素の中で両回転部材１２、１３に連結されていないものを調整用アクチュエータ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、例えば遊星コーン式回転伝達機構、遊星ローラ式回転伝達機構、ディファレンシャルギヤ機構、波動歯車減速機構、ボール減速機のような、相対的に回転する３つの構成要素を有すると共に、その構成要素の中の一つの回転速度の相違に応じて他の構成要素間での回転伝達比を変更可能な回転伝達機構を用い、その３つの構成要素の中の何れかを操作側回転部材１２に連結し、操作側回転部材１２に連結されていない何れかを車輪側回転部材１３に連結し、残りの構成要素を調整用アクチュエータ３９により駆動するようにしてもよい。
また、上記実施形態では操作部材２の操作量δｈとして操作側回転部材１２の回転角を操作量センサ４１によって検出したが、それに代えて調整用アクチュエータ３９の回転角を検出するセンサを設けてもよく、調整用アクチュエータ３９としてブラシレスモータを用いる場合はモータロータの位置検出用センサにより調整用アクチュエータ３９の回転角を検出できる。この場合、調整用アクチュエータ３９の回転角と舵角センサ４２により求められる車輪側回転部材１３の回転角とから、操作側回転部材１２の回転角を求める関係式を制御装置４５に記憶させればよい。例えば、操作側回転部材１２にキャリアを連結し、車輪側回転部材１３にサンギヤを連結し、調整用アクチュエータ３９によりリングギヤを駆動する遊星ギヤ機構を伝動機構として用いる場合、Ｒｃをキャリアの回転数、Ｒｓをサンギヤの回転数、Ｒｒをリングギヤの回転数、Ｎ＝Ｒｃ／Ｒｓを遊星ギヤ機構の減速比として、Ｒｃ＝Ｒｓ／Ｎ＋Ｒｒ・（Ｎ−１）／Ｎの関係を記憶すれば、センサによりＲｓ、Ｒｒを求めてＲｃを演算することで操作側回転部材１２の回転角を求めることができる。
さらに、車両の走行状態を表す変量として、例えば操作部材２の操作量のような車速以外の変量を、車速に代えて、あるいは車速と共に用い、その変量に応じて操舵用アクチュエータの異常検知時に両回転部材の間の回転伝達比を変化させるように調整用アクチュエータ３９を制御してもよい。その操作量が大きい場合は小さい場合よりも操作側回転部材１２の回転数に対する車輪側回転部材１３の回転数の比を大きくすることで車両の旋回性を向上できる。
また、制御系の構成は本発明の作用効果を奏することができれば特に限定されない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、アクチュエータの制御により舵角を変化させる車両用操舵装置において、応答性を低下させることなく操舵用アクチュエータを小型化でき、ドライバーの操舵フィーリングを低下させることなく確実にフェールセーフ機能を奏することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両用操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両用操舵装置における伝動機構の断面図
【図３】本発明の実施形態の車両用操舵装置の制御構成を示すブロック線図
【図４】本発明の実施形態の車両用操舵装置における（１）は操作部材の操作量と目標舵角との関係を示す図、（２）は操作部材の操作量と目標操作トルクとの関係を示す図
【図５】本発明の実施形態の車両用操舵装置における規制機構の構成説明図
【図６】本発明の実施形態の車両用操舵装置における目標操舵トルクと操作部材の操作量と車速との関係を示す図
【図７】本発明の実施形態の車両用操舵装置における制御装置の制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
２　操作部材
３　操舵用アクチュエータ
４　車輪
５　ステアリングギヤ
１２　操作側回転部材
１３　車輪側回転部材
２０　伝動機構
３９　調整用アクチュエータ
４５　制御装置
４６　トルクセンサ
６０　遅延回路
７０　電流検出センサ

Claims (4)

1. 操作部材と、
   その操作部材の操作に応じて回転するように、その操作部材に機械的に連結された操作側回転部材と、
   操舵用アクチュエータと、
   その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達するステアリングギヤと、
   その舵角変化に応じて回転するように、その車輪に機械的に連結された車輪側回転部材と、
   その操作側回転部材と車輪側回転部材とを互いに回転伝達可能かつ回転伝達比を変更可能に機械的に連結する伝動機構と、
   その伝動機構による回転伝達比の調整用アクチュエータと、
   その伝動機構を介して調整用アクチュエータの出力の一部が車輪側回転部材に伝達されると共に残部が操作側回転部材に伝達され、その操舵用アクチュエータの発生出力と車輪側回転部材に伝達される調整用アクチュエータの発生出力の一部とにより舵角が変化し、その調整用アクチュエータの発生出力の残部により操作トルクが発生するように、その調整用アクチュエータと操舵用アクチュエータを制御可能な制御系とを備え、
   その舵角の変化時においては、その車輪側回転部材に伝達される調整用アクチュエータの発生出力の一部の大きさが一定以上とされる車両用操舵装置。
2. 路面から車輪に作用する力と目標操作トルクとの間の関係を記憶する手段と、
   路面から車輪に作用する力に対応する値を検出する手段と、
   その記憶した関係と検出した力に対応する値とから目標操作トルクを演算する手段と、
   その操作部材の操作トルクを求める手段とを備え、
   その目標操作トルクと操作トルクとの偏差を低減するように前記調整用アクチュエータが制御可能とされている請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 操作部材と、
   その操作部材の操作に応じて回転するように、その操作部材に機械的に連結された操作側回転部材と、
   操舵用アクチュエータと、
   その操舵用アクチュエータの動きを舵角変化が生じるように車輪に伝達するステアリングギヤと、
   その舵角変化に応じて回転するように、その車輪に機械的に連結された車輪側回転部材と、
   その操作側回転部材と車輪側回転部材とを互いに回転伝達可能かつ回転伝達比を変更可能に機械的に連結する伝動機構と、
   その伝動機構による回転伝達比の調整用アクチュエータと、
   路面から車輪に作用する力と目標操作トルクとの間の関係を記憶する手段と、
   路面から車輪に作用する力に対応する値を検出する手段と、
   その記憶した関係と検出した力に対応する値とから目標操作トルクを演算する手段と、
   その操作部材の操作トルクを求める手段とを備え、
   その目標操作トルクと操作トルクとの偏差を低減するように前記調整用アクチュエータが制御可能とされている車両用操舵装置。
4. その操作トルクの発生タイミングと舵角の変化タイミングとのずれを低減できるように、その調整用アクチュエータの起動タイミングを設定された時間だけ遅れさせる遅延手段が設けられている請求項１〜３の中の何れかに記載の車両用操舵装置。

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