JP2005138732A - 車両用操舵装置及びステアリング絶対角検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 速やかにステアリング絶対角を検出することができる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】 ＥＣＵ１４は、ＩＧオン時に残存するＡＣＴ角によりステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域を超える範囲にあり、入力されるアナログ信号Ａsがステアリング絶対角θ０を検出可能な範囲内にない場合には、残存するＡＣＴ角の大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用操舵装置及びステアリング絶対角検出方法に関するものである。

従来、車両状態に応じてステアリングホイールの舵角（操舵角）に対する操舵輪の伝達比を可変させる伝達比可変システムを備えたステアリング装置がある（例えば、特許文献１参照）。

このようなステアリング装置は、ステアリングシャフトに設けられた差動機構（遊星歯車機構やハーモニックドライブ等）と該差動機構を駆動するモータとを有する伝達比可変アクチュエータを備えている。そして、この伝達比可変アクチュエータにて、ステアリング操作に伴うステアリングシャフトの回転を増速（又は減速）することにより、操舵角に対する操舵輪の伝達比を可変させる。

つまり、図９及び図１０に示すように、ステアリング操作に基づく操舵輪の舵角（ステア転舵角θts）に伝達比可変アクチュエータの作動に基づく操舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する操舵輪の伝達比を可変させる。

具体的には、操舵角θsに対する実際の操舵輪の舵角（転舵角θt）を大きくする場合には、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せし、操舵角θsに対して転舵角θtを小さくする場合には、ステア転舵角θtsと反対方向のＡＣＴ角θtaを上乗せする。

そして、操舵角θs、車速及び路面抵抗等に基づいて、目標となる操舵輪の舵角（操舵目標角θtt）を決定し、転舵角θtが操舵目標角θttと一致するよう伝達比可変アクチュエータを作動させることにより、車両状態に応じた良好なステアリング特性を得ることができる。
特開２００２−２４０７３４号公報

ところで、上記のようなステアリング装置では、絶対角センサが出力する操舵角θsに応じて出力値（電位）が変化するアナログ信号に基づいて、ステアリングの中立位置を基準とするステアリング絶対角を演算する。そして、求めたステアリング絶対角にインクリメンタルエンコーダが出力するＡ，Ｂ相のパルス信号を同期させ、以降、該Ａ，Ｂ相のパルス信号をカウントすることにより相対的に求めた操舵角θsに基づいて、上述のような伝達比可変制御を行っている。

しかし、図１１に示すように、通常、絶対角センサは、ステアリングの中立位置が所定角度範囲内にある場合に、操舵角θsに対応する出力値のアナログ信号を出力する。即ち、絶対角センサには、ステアリング絶対角が演算可能な有効領域Ｒｖとステアリング絶対角が演算できない無効領域Ｒｉとがあり、ステアリングの中立位置が有効領域Ｒｖ内を超える角度範囲にある場合には、操舵角θsと出力されるアナログ信号との間の比例関係が失われてしまうためにステアリング絶対角を演算することができない。

従って、例えば、大きな操舵角θsを与えた状態のままイグニッションをオフ（ＩＧオフ）した場合等、始動時（ＩＧオン時）にステアリング中立位置が有効領域Ｒｖ内にない場合には、ステアリング絶対角の演算ができず、結果として伝達比可変制御を開始することができない。そのため、このような場合には、ステアリング絶対角が検出可能な位置、即ちその中立位置が有効領域Ｒｖ内に入る位置までステアリングが操作される必要がある。

しかし、上記従来のステアリング装置では、上記のように伝達比可変制御が開始できない場合、伝達比可変アクチュエータがロックされ、操舵角θsに対する操舵輪の伝達比が固定となる。そのため、ＩＧオフ時にステア転舵角θtsに上乗せされていたＡＣＴ角θtaがそのまま残ってしまうという問題がある。

従って、例えば、ＩＧオフ時に図１０に示すようなステア転舵角θtsと反対方向のＡＣＴ角θtaを上乗せする伝達比可変制御を行っていた場合等には、図１２に示すように転舵角θtをゼロとしても、実際には残存するＡＣＴ角θtaにより相殺されたステア転舵角θtsが残っている。つまり、このような場合には、ステアリングにＡＣＴ角θtaを相殺するための操舵角（ＡＣＴ操舵角θsa）が発生するため、ステアリングの中立位置が有効領域Ｒｖ内に入らない場合がある。

そして、車両が高速道路等のような直線走行、或いは極めてそれに近い走行状態におかれる場合には、ほとんどステアリング操作がなされないために、いつまでもステアリング絶対角を検出することができず、結果としてステアリングがオフセットされた状態のままとなってしまうという問題がある。

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、その目的は、速やかにステアリング絶対角を検出することができる車両用操舵装置及びステアリング絶対角検出方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に設けられモータ駆動により前記操舵輪の転舵角を変更可能な駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて出力値が変化するアナログ信号を出力する絶対角センサとを備えた車両用操舵装置であって、前記絶対角センサは、前記操舵角が所定角度範囲内にある場合に該操舵角に対応する出力値の前記アナログ信号を出力し、前記制御手段は、前記所定角度範囲に対応する前記アナログ信号に基づいてステアリング絶対角を検出し、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応しない場合には、前記転舵角を徐々に変化させることにより、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応するように前記操舵角が変更されるべく前記駆動手段を制御することを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に設けられモータ駆動により前記操舵輪の転舵角を変更可能な駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて出力値が変化するアナログ信号を出力する絶対角センサとを備えた車両用操舵装置であって、
前記絶対角センサは、前記操舵角と前記アナログ信号の出力値とが対応する有効領域と、前記操舵角と前記アナログ信号の出力値とが対応しない無効領域とを有し、
前記制御手段は、前記有効領域に対応するアナログ信号に基づいてステアリング絶対角を検出し、前記アナログ信号が前記有効領域に対応しない場合には、前記転舵角を徐々に変化させることにより、前記アナログ信号が前記有効領域に対応するように前記操舵角が変更されるべく前記駆動手段を制御することを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、 前記駆動手段は、前記ステアリングホイールの操作に基づく前記操舵輪の第１の舵角に前記モータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより、前記ステアリングホイールの操舵角に対する操舵輪の伝達比を可変させる伝達比可変装置であって、前記制御手段は、前記第２の舵角が小さくなるように前記駆動手段を制御することを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記第２の舵角がゼロになるように前記駆動手段を制御することを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記ステアリング絶対角を検出した後、伝達比可変制御において前記第２の舵角の目標となる第３の舵角と前記第２の舵角とが一致するように前記駆動手段を制御することを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、前記駆動手段は、車両の操舵系に前記ステアリングホイールの操作を補助するアシスト力を付与するための操舵力補助装置であって、前記制御手段は、前記転舵角が小さくなるよう前記駆動手段を制御することを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、前記制御手段は、入力される前記アナログ信号と前記対応するアナログ信号の範囲値との比較に基づいて前記駆動手段を制御することを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、前記制御手段は、少なくとも車速及び路面抵抗に基づいて徐変量を決定することを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、ステアリングホイールの操舵角に応じて出力値が変化し、該出力値は前記操舵角が所定角度範囲内にある場合に前記操舵角に対応するアナログ信号に基づいてステアリング絶対角を検出するステアリング絶対角検出方法であって、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応しない場合には、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応するように前記操舵角が変更されるべく前記操舵輪の転舵角を徐々に変化させることを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ステアリングの操舵角が所定角度範囲を超える範囲にあり、入力されるアナログ信号が操舵角に対応しない場合であっても、操舵輪の転舵角の変更により、入力されるアナログ信号が所定角度範囲に対応するようにステアリングの操舵角が変更される。その結果、速やかにステアリング絶対角を検出することが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、ステアリングの操舵角が有効領域を超える範囲にあり、入力されるアナログ信号が操舵角に対応しない場合であっても、操舵輪の転舵角の変更により、入力されるアナログ信号が有効領域に対応するようにステアリングの操舵角が変更される。その結果、速やかにステアリング絶対角を検出することが可能になる。

請求項３に記載の発明によれば、操舵輪の第２の舵角の減少により該第２の舵角に相殺されていた操舵の第１舵角が表面化し、これにより、車両の進行方向が、残存していた第２の舵角に起因するステアリングの操舵角の方向に向かって変更される。つまり、車両の進行方向の変更を修正しようとする運転者の修正操舵を誘引することにより、アナログ信号が有効領域に対応するように操舵角を変更させる。従って、速やかにステアリング絶対角を検出することが可能になる。

請求項４に記載の発明によれば、車両が直進状態にある場合には、運転者の修正操舵により、残存する第２の舵角に起因する操舵角を解消し、ステアリングのオフセット状態を解消することが可能になる。その結果、速やかに通常の伝達比可変制御を開始することが可能になる。

請求項５に記載の発明によれば、実際の第２の舵角と目標となる第３の舵角とが一致するため、速やかに通常の伝達比可変制御を開始することが可能になる。
請求項６に記載の発明によれば、転舵角の変更に連動して操舵角が変更されることにより、操舵角が絶対角センサの所定角度範囲に変更される。その結果、確実にステアリング絶対角を検出することが可能になる。また、運転者によるステアリング操作を必要としないため、特に、制御時にステアリング絶対角の検出を必要とする自動操舵制御等に好適である。

請求項７に記載の発明によれば、車両が直進状態になく、転舵角がゼロではない場合であっても、確実に残存する第２の舵角の大きさを徐々に小さくすることが可能になる。
請求項８に記載の発明によれば、少なくとも車速Ｖ及び路面抵抗μに基づいて第２の舵角の単位時間当たりの変化量を決定するため、運転者に違和感を与えることなくスムーズに操舵角を変更することが可能になる。

請求項９に記載の発明によれば、ステアリングの操舵角が所定角度範囲を超える範囲にあり、アナログ信号が操舵角に対応しない場合であっても、操舵輪の転舵角の変更により、アナログ信号が所定角度範囲に対応するようにステアリングの操舵角が変更される。従って、速やかにステアリング絶対角を検出することが可能になる。

本発明によれば、速やかにステアリング絶対角を検出することができる車両用操舵装置及びステアリング絶対角検出方法を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を伝達比可変システムを備えたステアリング装置に具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。

図１は、本実施形態のステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ラック５はタイロッド６を介してナックル７に連結されている。

即ち、ステアリングシャフト３、ラックアンドピニオン機構４、ラック５及びタイロッド６により車両の操舵伝達系が構成されており、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、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換され、タイロッド６を介してナックル７に伝達される。そして、ナックル７に連結された操舵輪８の角度、即ち転舵角θtが可変することにより、車両の進行方向が変更される（図９参照）。

また、本実施形態のステアリング装置１は、操舵角θs（図９参照）に対する操舵輪８の伝達比を可変させる伝達比可変アクチュエータ１３と、車両状態に応じて伝達比可変アクチュエータ１３の作動を制御するＥＣＵ１４とを備えている。尚、本実施形態では、伝達比可変アクチュエータ１３が駆動手段を構成し、ＥＣＵ１４が制御手段を構成する。

伝達比可変アクチュエータ１３は、ステアリングシャフト３に設けられている。本実施形態では、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１５とラックアンドピニオン機構４に連結される第２シャフト１６とからなり、第１シャフト１５及び第２シャフト１６は、伝達比可変アクチュエータ１３を介して連結されている。

伝達比可変アクチュエータ１３は、第１シャフト１５及び第２シャフト１６を連結する差動機構２１と、該差動機構２１を駆動するモータ２２とを備えている。モータ２２は、ＥＣＵ１４に制御されることにより正逆回転し、差動機構２１は、第１シャフト１５の回転を第２シャフト１６に伝達するとともに、モータ２２の回転を減速し第２シャフト１６に伝達する。

即ち、伝達比可変アクチュエータ１３は、差動機構２１に入力されたステアリング操作に伴う第１シャフト１５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１６に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構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。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。

つまり、伝達比可変アクチュエータ１３は、ＥＣＵ１４に制御され、ステアリング操作に基づく操舵輪８の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく操舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する操舵輪８の伝達比を可変させる（図９及び図１０参照）。尚、本実施形態では、ステア転舵角θtsが第１の舵角を、ＡＣＴ角θtaが第２の舵角を構成する。

ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ２５と、駆動回路２６とを備えている。ＣＰＵ２５は、メモリ２７に記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動回路２６に対しモータ制御信号を出力する。そして、駆動回路２６は、ＣＰＵ２５から入力されたモータ制御信号に基づいてモータ２２に駆動電力の供給を行う。即ち、ＥＣＵ１４は、モータ２２への駆動電力の供給を通じてモータ２２の回転を制御することで、伝達比可変アクチュエータ１３の作動を制御する。

ＥＣＵ１４には、車両状態を検出するための複数のセンサが接続されており、ＥＣＵ１４は、各センサから入力される信号に基づいて車両状態を検出する。そして、ＥＣＵ１４は、検出された車両状態に応じて良好なステアリング特性が得られるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する（伝達比可変制御）。

詳述すると、本実施形態のステアリング装置１は、操舵角センサ３１、車輪速センサ３３、及び伝達比可変アクチュエータ１３の駆動源であるモータ２２の回転を検出する回転センサ３４を備えている。

操舵角センサ３１は、絶対角センサ３５と、インクリメンタルエンコーダ３６とにより構成され、これら絶対角センサ３５及びインクリメンタルエンコーダ３６は、ステアリングシャフト３（第１シャフト１５）に設けられている。

絶対角センサ３５は、ステアリング操作に伴う第１シャフト１５の回転角、即ち操舵角θsに応じて出力値（電位）が変化するアナログ信号ＡsをＥＣＵ１４に出力しインクリメンタルエンコーダ３６は、第１シャフト１５の回転に対応してＡ，Ｂ相の２相のパルス信号ＰsをＥＣＵ１４に出力する。

尚、本実施形態のステアリング装置１では、図９に示すように、ステアリング２の中立位置は、車両前方方向と一致するよう設定されている。つまり、ステア転舵角θts及びＡＣＴ角θtaが共にゼロの場合に操舵角θsがゼロとなるよう設定されている。そして、ステアリング２及び操舵輪８の各舵角の方向について、ステアリング中立位置を基準とした場合、図９中、右側に向かう方向をプラス、左側に向かう方向をマイナスとしている。そして、絶対角センサ３５は、ステアリング２がマイナス側の舵角を有しているほど低く、プラス側の舵角を有しているときほど高い電位のアナログ信号Ａsを出力するように設定されている（図１１参照）。そして、絶対角センサ３５は、ステアリングの中立位置が所定角度範囲内、即ち操舵角θsが有効領域Ｒｖにある場合に操舵角θsに対応する出力値のアナログ信号Ａsを出力する。

ＥＣＵ１４は、絶対角センサ３５から入力されたアナログ信号Ａsに基づいてステアリング２の中立位置を基準とするステアリング絶対角θ０を演算する。詳しくは、有効領域Ｒｖに対応するアナログ信号Ａsに基づいてステアリング絶対角θ０を検出する。そして、ＥＣＵ１４は、検出したステアリング絶対角θ０にインクリメンタルエンコーダ３６から入力されるパルス信号Ｐsを同期させ、以降、このパルス信号Ｐsをカウントすることにより相対的に操舵角θsを検出する（図９参照）。

車輪速センサ３３は、操舵輪８を含む車両の車輪に設けられ、車輪の回転数に応じてレベルが変化するパルス信号ＰtをＥＣＵ１４に出力する。そして、ＥＣＵ１４これらの各車輪速センサ３３から入力されたパルス信号Ｐtに基づいて車速Ｖ及び路面抵抗μを検出する。

回転センサ３４は、ロータリーエンコーダにより構成され、モータ２２の回転に応じて、Ａ，Ｂ相の２相と基準回転位置を示すゼロ相を含むパルス信号ＰmをＥＣＵ１４に出力する。そして、ＥＣＵ１４は、回転センサ３４から入力されたパルス信号Ｐmに基づいてモータ２２の回転位置を検出する。尚、イグニッションがオフされた場合（ＩＧオフ時）には、ＥＣＵ１４は、ＩＧオフ時点でのモータ２２の回転位置をメモリ２７に記憶し、ＩＧオン時には、このメモリ２７に記憶された値を現在のモータ２２の回転位置とする。

そして、ＥＣＵ１４は、上記のように各センサから入力された信号により、車両状態として検出される操舵角θs、車速Ｖ、路面抵抗μ及びモータ２２の回転位置に基づいて伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

具体的には、ＥＣＵ１４は、操舵角θs及びモータ２２の回転位置に基づいてステア転舵角θts及びＡＣＴ角θtaを演算する（図９参照）。そして、車速Ｖ及び路面抵抗μに基づいて操舵目標角θttを決定し、転舵角θtが操舵目標角θttと一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

詳しくは、目標となるＡＣＴ角、即ち第３の舵角としての目標ＡＣＴ角を決定し、ＡＣＴ角θtaがこの目標ＡＣＴ角と一致するようにモータ２２の回転を制御する。尚、ＡＣＴ角θtaは、あくまでも相対的なものであり、ＡＣＴ角θtaの大きさがゼロであっても、その方向は必ずしもステアリング中立位置と一致しないことはいうまでもない。

そして、例えば、車速Ｖが低速領域にある場合には、操舵角θsに対する実際の転舵角θtが大きくなり、車速Ｖが高速領域にある場合には、操舵角θsに対する実際の転舵角θtが小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

尚、車速Ｖ及び路面抵抗μと操舵目標角θttとの関係は、予め実験やシミュレーション等により求められ、三次元マップの形式でメモリ２７に記憶されており、ＥＣＵ１４は、この三次元マップに基づいて、検出された車速Ｖ及び路面抵抗μに応じた操舵目標角θttを決定する。

また、本実施形態では、ＥＣＵ１４は、ＩＧオン時に残存するＡＣＴ角θtaによりステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖを超える角度範囲にあり（図１１参照）、入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応しない場合、即ち入力されるアナログ信号Ａsがステアリング絶対角θ０を検出可能な範囲にない場合には、伝達比可変アクチュエータ１３を作動させることにより転舵角θtを徐々に変化させる。

そして、運転者のステアリング操作により操舵角θsが変更される、即ちステアリング２の中立位置を絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖ内に移動させることによりステアリング絶対角θ０を検出可能とし、検出されたステアリング絶対角θ０にパルス信号Ｐsを同期させる（絶対角同期処理）。

次に、本実施形態のステアリング装置における絶対角同期処理について説明する。
［絶対角同期処理］
本実施形態では、ＥＣＵ１４は、ＩＧオン時に残存するＡＣＴ角θtaによりステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖを超える角度範囲にあり（図１１参照）、入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応しない場合には、残存するＡＣＴ角θtaの大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。具体的には、ＡＣＴ角θtaがゼロになるように徐々に変化させる（徐変する）。

そして、残存するＡＣＴ角θtaにより相殺されていたステア転舵角θts（図１２参照）を表面化させ、車両の進行方向をＡＣＴ操舵角θsaの方向に向かって変更することにより、該進行方向の変更を修正しようとする運転者のステアリング操作（修正操舵）を誘引する。そして、このときの運転者の修正操舵により、ステアリング２の中立位置を絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖ内に移動させることで、ステアリング絶対角θ０を検出可能とする。そして、検出されたステアリング絶対角θ０にパルス信号Ｐsを同期させる。

詳述すると、図２に示すように、ＥＣＵ１４は、先ず、ステアリング絶対角θ０とパルス信号Ｐsとの同期完了を示す同期フラグがセット（同期フラグＯＮ）されているか否か、即ちステアリング絶対角θ０が既に検出されているか否かについて判定する（ステップ１０１）。

そして、ＥＣＵ１４は、このステップ１０１において同期フラグがセットされていないと判定した場合には、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応するか否か、即ちステアリング２の中立位置が有効領域Ｒｖ内にあるか否かについて判定する（ステップ１０２）。そして、アナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応する範囲、即ちステアリング絶対角θ０を検出可能な範囲内にない場合には、以下に示す、ＡＣＴ角θtaをゼロに徐変する処理を実行する（ステップ１０３）。

図３に示すように、ＡＣＴ角θtaをゼロに徐変する処理において、ＥＣＵ１４は、先ず、検出された車速Ｖ及び路面抵抗μに基づいて、ＡＣＴ角θtaの単位時間当たりの変化量（微分変化量）である徐変量Ｍａを決定する（ステップ２０１）。

尚、車速Ｖ及び路面抵抗μと徐変量Ｍａとの関係は、上述の操舵目標角θttと同様に、予め実験やシミュレーション等により求められ、三次元マップの形式でメモリ２７に記憶されている。そして、ＥＣＵ１４は、その三次元マップに基づいて、検出された車速Ｖ及び路面抵抗μに応じた徐変量Ｍａを決定する。

次に、ＥＣＵ１４は、モータ２２の回転位置に基づいて検出されたＡＣＴ角θtaをＡＣＴ(n-1)として、ＡＣＴ(n-1)がゼロよりも小さいか、或いはゼロよりも大きいかについて判定する（ステップ２０２，２０３）。

そして、ＥＣＵ１４は、ステップ２０２においてＡＣＴ(n-1)がゼロよりも小さいと判定した場合、ＡＣＴ(n-1)に徐変量Ｍａを加算することにより、このＡＣＴ角θtaの徐変処理一工程分の制御目標値、即ち微分目標値であるＡＣＴ(n)を算出する（ステップ２０４）。そして、更に算出されたＡＣＴ(n)がゼロ以上である場合には、ＡＣＴ(n)をゼロとする（ステップ２０５，２０６）。

同様に、ＥＣＵ１４は、ステップ２０３においてＡＣＴ(n-1)がゼロよりも大きいと判定した場合、ＡＣＴ(n-1)から徐変量Ｍａを減算することにより、微分目標値であるＡＣＴ(n)を算出し（ステップ２０７）、算出されたＡＣＴ(n)がゼロ以下である場合には、ＡＣＴ(n)をゼロとする（ステップ２０８，２０９）。

そして、ＥＣＵ１４は、上記ステップ２０２〜ステップ２０９において算出された微分目標値であるＡＣＴ(n)とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する（ステップ２１０）。

そして、図２に示すように、ＥＣＵ１４は、上記ステップ１０２において、アナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応すると判定される、即ち運転者の修正操舵によりステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖ内に移動するまで、上記ステップ１０１〜１０３（ステップ２０１〜２１０）の処理を繰り返す。そして、ＥＣＵ１４は、その過程においてＡＣＴ角θtaをゼロまで徐変する。

そして、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応するものとなった場合には、ＥＣＵ１４は、アナログ信号Ａsからステアリング絶対角θ０を演算する（ステップ１０４）。そして、パルスカウンタ値をクリアすることによりステアリング絶対角θ０にインクリメンタルエンコーダ３６から入力されるパルス信号Ｐsを同期させ（ステップ１０５）、同期フラグをセットする（ステップ１０６）。そして、以降、このパルス信号Ｐsをカウントすることにより操舵角θsを検出する（ステップ１０７）。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ステアリング装置１は、ステアリング操作に基づくステア転舵角θtsにモータ駆動に基づくＡＣＴ角θtaを上乗せすることにより操舵角θsに対する操舵輪８の伝達比を可変させる伝達比可変アクチュエータ１３と、該伝達比可変アクチュエータ１３を制御するＥＣＵ１４とを備える。また、ステアリング装置１は、操舵角θsに応じて出力値（電位）が変化するアナログ信号Ａsを出力する絶対角センサ３５を備え、ＥＣＵ１４は、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsに基づいてステアリング絶対角θ０を検出する。

そして、ＥＣＵ１４は、ＩＧオン時に残存するＡＣＴ角θtaによりステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖを超える角度範囲にあり、入力されるアナログ信号Ａsがステアリング絶対角θ０を検出可能な範囲内にない場合には、残存するＡＣＴ角θtaの大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

このような構成とすれば、残存するＡＣＴ角θtaの減少により該ＡＣＴ角θtaに相殺されていたステア転舵角θtsが表面化し、車両の進行方向が残存するＡＣＴ角θtaに起因するＡＣＴ操舵角θsaの方向に向かって変更される。つまり、車両の進行方向の変更を修正しようとする運転者の修正操舵を誘引することにより、ステアリング２の中立位置を絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖ内に移動させる。その結果、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応するものとなるため、速やかにステアリング絶対角θ０を検出可能とすることができる。

（２）ＥＣＵ１４は、ＡＣＴ角θtaがゼロになるように伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。従って、車両が直進状態にある場合には、運転者の修正操舵により、残存するＡＣＴ角θtaに起因するＡＣＴ操舵角θsaを解消し、ステアリング２のオフセット状態を解消することができる。これにより、速やかに通常の伝達比可変制御を開始することができる。

（３）ＥＣＵ１４は、検出された車速Ｖ及び路面抵抗μに基づいて、ＡＣＴ角θtaの単位時間当たりの変化量である徐変量Ｍａを決定する。このような構成とすれば、違和感を与えることなくスムーズに運転者の修正操舵を誘引することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を伝達比可変システムを備えたステアリング装置に具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図４に示す本実施形態のステアリング装置４０では、制御手段としてのＥＣＵ４４は、ステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖを超える角度範囲にある場合には、絶対角センサ３５から出力されるアナログ信号Ａsに基づいて、ＡＣＴ角θtaの大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。そして、第１の実施形態と同様に、運転者による修正操舵を誘引することにより、ステアリング絶対角θ０の検出を可能とする。

また、本実施形態のＥＣＵ４４は、ステアリング絶対角θ０にパルス信号Ｐsを同期させる処理（絶対角同期処理）を行った後、更に通常の伝達比可変制御において制御目標となるＡＣＴ角、即ち目標ＡＣＴ角とＡＣＴ角θtaとを同期させる処理（ＡＣＴ角同期処理）を行う。具体的には、ＥＣＵ４４は、上記絶対角同期処理の後、ＡＣＴ角θtaが目標ＡＣＴ角に徐々に近づくよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。そして、最終的にＡＣＴ角θtaと目標ＡＣＴ角とを一致させる。

詳述すると、図５に示すように、ＥＣＵ４４は、先ず、検出された車速Ｖ及び路面抵抗μに基づいてＡＣＴ角θtaの徐変量Ｍａを決定し（ステップ３０１）、次に、ステアリング絶対角θ０とパルス信号Ｐsとの同期完了を示す同期フラグがセットされているか否かについて判定する（ステップ３０２）。そして、ＥＣＵ４４は、このステップ３０２において同期フラグがセットされていないと判定した場合には、以下に示す絶対角同期処理（ステップ３０３）を実行する。そして、上記ステップ３０２において、同期フラグがセットされたと判定するまで、上記ステップ３０１〜ステップ３０３の処理を繰り返す。

図６に示すように、絶対角同期処理において、ＥＣＵ４４は、先ず、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応するものであるか否か、即ちステアリング絶対角θ０を検出可能な範囲内にあるか否かについて判定する（ステップ４０１）。

そして、ステップ４０１において、アナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応するものではないと判定した場合、ＥＣＵ４４は、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsが、有効領域Ｒｖに対応するアナログ信号Ａsの範囲の下限よりも小さいか、或いはその上限よりも大きいかについて判定する（ステップ４０２，４０３、図１１参照）。

そして、ＥＣＵ４４は、ステップ４０２において、入力されたアナログ信号Ａsが下限よりも小さいと判定した場合には、検出された直前のＡＣＴ角θtaであるＡＣＴ(n-1)に徐変量Ｍａを加算することにより、微分目標値であるＡＣＴ(n)を算出する（ステップ４０４）。同様に、ＥＣＵ４４は、ステップ４０３において、アナログ信号Ａsが上限よりも大きいと判定した場合には、ＡＣＴ(n-1)から徐変量Ｍａを減算することにより、微分目標値であるＡＣＴ(n)を算出する（ステップ４０５）。

次に、ＥＣＵ４４は、上記ステップ４０２〜ステップ４０５において算出された微分目標値であるＡＣＴ(n)とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する（ステップ４０６）。

そして、ＥＣＵ４４は、上記ステップ４０１において、アナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応すると判定される、即ち、運転者のステアリング操作によりステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖ内に移動するまで、上記ステップ４０１〜ステップ４０６（及びステップ３０１，３０２）の処理を繰り返す。

つまり、ＥＣＵ４４は、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsと有効領域Ｒｖに対応するアナログ信号Ａsの範囲値との比較に基づいて、ＡＣＴ角θtaの方向を判定し、その大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

そして、上記ステップ４０１において、入力されたアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応すると判定された場合には、アナログ信号Ａsからステアリング絶対角θ０を演算する（ステップ４０７）。そして、パルスカウンタ値をクリアすることにより、ステアリング絶対角θ０にインクリメンタルエンコーダ３６から入力されるパルス信号Ｐsを同期させる（ステップ４０８）。そして、同期フラグをセットし、以降、このパルス信号Ｐsをカウントすることにより操舵角θsを検出する（ステップ４０９）。

図５に示すように、上記ステップ３０１〜ステップ３０３の処理を繰り返すことにより、ステアリング絶対角θ０とパルス信号Ｐsとの同期が完了し、上記ステップ３０２において同期フラグがセットされたと判定されると、ＥＣＵ４４は、次に、以下に示すＡＣＴ角同期処理（ステップ３０４）を実行する。そして、上記ステップ４０１，４０２及び４０３を繰り返すことにより、ＡＣＴ角θtaと目標ＡＣＴ角とを同期させる。

図７に示すように、ＡＣＴ角同期処理において、ＥＣＵ４４は、先ず、パルス信号Ｐsに基づいて操舵角θsを検出し（ステップ５０１）、検出された操舵角θsと車速Ｖ及び路面抵抗μとに基づいて、目標ＡＣＴ角としてＡＣＴa(n)を演算する（ステップ５０２）。

次に、ＥＣＵ４４は、既にＡＣＴ角θtaと目標ＡＣＴ角との同期完了をしめすＡＣＴ同期フラグがセット（ＡＣＴ同期フラグＯＮ）されているか否かについて判定する（ステップ５０３）。

そして、このステップ５０３においてＡＣＴ同期フラグがセットされていないと判定した場合には、ＥＣＵ４４は、直前のＡＣＴ角θtaと目標ＡＣＴ角との差がゼロよりも小さいか、或いはゼロよりも大きいかについて判定する。具体的には、直前のＡＣＴ角θtaをＡＣＴ(n-1)として、ＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n-1)がゼロよりも小さいか、或いはゼロよりも大きいかについて判定する（ステップ５０４，５０５）。

次に、ＥＣＵ４４は、ステップ５０４においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n-1)がゼロよりも小さいと判定した場合には、ＡＣＴ(n-1)に徐変量Ｍａを加算することにより、微分目標値であるＡＣＴ(n)を算出し（ステップ５０６）、更にＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n)がゼロ以上であるか否かについて判定する（ステップ５０７）。

同様に、ステップ５０５においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n-1)がゼロよりも大きいと判定した場合には、ＥＣＵ４４は、ＡＣＴ(n-1)から徐変量Ｍａを減算することにより、微分目標値であるＡＣＴ(n)を算出し（ステップ５０８）、更にＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n)がゼロ以下であるか否かについて判定する（ステップ５０９）。

そして、ＥＣＵ４４は、上記ステップ５０４及び５０５においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n-1)がゼロ、上記ステップ５０７においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n)がゼロ以上、又は上記ステップ５０９においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n)がゼロ以下であると判定された場合には、ＡＣＴ(n)をＡＣＴa(n)とする（ステップ５１０）。そして、ＥＣＵ４４は、ＡＣＴ角同期フラグをセットし（ステップ５１１）、微分目標値であるＡＣＴ(n)とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する（ステップ５１２）。

尚、上記ステップ５０７においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n)がゼロ以下、又は上記ステップ５０９においてＡＣＴa(n)−ＡＣＴ(n)がゼロ以上であると判定された場合には、ＥＣＵ４４は、上記ステップ５１０，５１１の処理を実行することなく、上記ステップ５１２においてＡＣＴ(n)とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

そして、ＥＣＵ４４は、上記ステップ５１１においてＡＣＴ角同期フラグがセットされるまで、上記ステップ５０１〜ステップ５１２（及びステップ３０１，３０２、図５参照）の処理を繰り返す。そして、ＡＣＴ角同期フラグがセットされた後は、上記ステップ５０１〜５０３を実行し、ステップ５１３においてＡＣＴ(n)をＡＣＴa(n)として上記ステップ５１２を実行することにより、ＡＣＴ(n)とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ＥＣＵ４４は、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsと有効領域Ｒｖに対応するアナログ信号Ａsの範囲値との比較に基づいて、ＡＣＴ角θtaの方向を判定し、その大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。このような構成とすれば、車両が直進状態になく、必ずしも転舵角θtがゼロではない場合であっても、確実に残存するＡＣＴ角θtaの大きさを徐々に小さくすることができる。その結果、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応するものとなるため、速やかにステアリング絶対角θ０を検出可能とすることができる。

（２）ＥＣＵ４４は、ステアリング絶対角θ０を検出した後、該ステアリング絶対角θ０にパルス信号Ｐsを同期させる。そして、通常の伝達比可変制御において制御目標となるＡＣＴ角とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御する。このような構成とすれば、ステアリング絶対角θ０の検出後、速やかに通常の伝達比可変制御を開始することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明を電動パワーステアリング装置に具体化した第３の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図８に示すように、本実施形態の電動パワーステアリング装置５０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５１と、車両状態に応じてＥＰＳアクチュエータ５１の作動を制御するＥＣＵ５２とを備えている。尚、本実施形態では、ＥＰＳアクチュエータ５１が駆動手段を構成し、ＥＣＵ５２が制御手段を構成する。

ＥＰＳアクチュエータ５１は、ラック５と同軸に配置されたモータ５４と、ボール送り機構５５とを備えており、モータ５４の図示しない出力軸は、ボール送り機構５５を介してラック５と連結されている。そして、ＥＰＳアクチュエータ５１は、モータ５４の正逆回転をボール送り機構５５にてラック５の往復運動に変換することにより、車両の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。

ＥＣＵ５２には、操舵角センサ３１（絶対角センサ３５及びインクリメンタルエンコーダ３６）、車輪速センサ３３、モータ５４の回転を検出する回転センサ５６、及びステアリングシャフト３に設けられた操舵トルクセンサ５７が接続されている。

そして、ＥＣＵ５２は、上記各センサにより検出される車両状態、詳しくは操舵角θs、車速Ｖ、路面抵抗μ、モータ５４の回転位置、及び操舵トルクτに基づいて、モータ５４への駆動電力の供給を通じてモータ２２の回転を制御することにより、ＥＰＳアクチュエータ５１の作動を制御する。

本実施形態の電動パワーステアリング装置５０では、ＥＣＵ５２は、ステアリング２の中立位置が絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖを超える角度範囲にあり、入力されるアナログ信号Ａsが有効領域Ｒｖに対応しない場合、即ちステアリング絶対角θ０を検出可能な範囲内にない場合には、ＥＰＳアクチュエータ５１を作動させることにより、転舵角θtを変化させる。

具体的には、ＥＣＵ５２は、転舵角θtが徐々に小さくなるようＥＰＳアクチュエータ５１を制御する。そして、この転舵角θtの変更に連動して操舵角θsが変更されることにより、ステアリング２の中立位置を絶対角センサ３５の有効領域Ｒｖ内に移動させることで、ステアリング絶対角θ０を検出可能とする。

このような構成とすれば、運転者によるステアリング操作がなくとも、確実にステアリング絶対角θ０を検出することができる。従って、特に、制御時にステアリング絶対角θ０の検出を必要とする自動操舵制御等に好適である。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記第１及び第２の実施形態では、ステアリングシャフト３に設けられ、ラックアンドピニオン機構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）することにより伝達比を可変する伝達比可変アクチュエータ１３を採用した。しかし、これに限らず、ラック５に設けられ直接ラック５の往復運動を増速又は減速する方式の伝達比可変アクチュエータを採用してもよい。

・上記第３の実施形態では、ラック５に設けられモータ５４の正逆回転をボール送り機構５５にてラック５の往復運動に変換する方式のＥＰＳアクチュエータ５１を採用したが、コラム型ＥＰＳのように、ステアリングシャフト３の回転をアシストする方式のＥＰＳアクチュエータを採用してもよい。

・上記第２の実施形態では、ＥＣＵ４４は、絶対角センサ３５から入力されるアナログ信号Ａsと有効領域Ｒｖに対応するアナログ信号Ａsの範囲値との比較に基づいて、ＡＣＴ角θtaの方向を判定し、その大きさが徐々に小さくなるよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御した。しかし、これに限らず、ＡＣＴ角θtaがゼロになるように伝達比可変アクチュエータ１３を制御し、ステアリング絶対角θ０を検出し、パルス信号Ｐsに同期させた後は、通常の伝達比可変制御において制御目標となるＡＣＴ角とＡＣＴ角θtaとが一致するよう伝達比可変アクチュエータ１３を制御することとしてもよい。

・また、上記第２の実施形態では、有効領域Ｒｖに対応するアナログ信号Ａsの範囲値として、その上限及び下限を用いた。しかし、これに限らず、アナログ信号Ａsの範囲値として中間値を用い、ＡＣＴ角θtaがこの中間値に近づくよう制御する構成としてもよい。

第１の実施形態のステアリング装置の概略構成図。 第１の実施形態における絶対角同期処理のフローチャート。 第１の実施形態におけるＡＣＴ角をゼロにする処理のフローチャート。 第２の実施形態のステアリング装置の概略構成図。 第２の実施形態におけるステアリング絶対角非検出時の伝達比可変アクチュエータの制御態様を示すのフローチャート。 第２の実施形態における絶対角同期処理のフローチャート。 第２の実施形態におけるＡＣＴ角同期処理のフローチャート。 第３の実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成図。 伝達比可変システムの作用図。 同じく伝達比可変システムの作用図。 絶対角センサの特性図。 伝達比可変システムの作用図。

符号の説明

１，４０…ステアリング装置、２…ステアリングホイール（ステアリング）、８…操舵輪、１３…伝達比可変アクチュエータ、１４，４４，５２…ＥＣＵ、２１…差動機構、２２，５４…モータ、３５…絶対角センサ、５０…電動パワーステアリング装置、θ０…ステアリング絶対角、θs…操舵角、θsa…ＡＣＴ操舵角、Ｒｖ…有効領域、Ｒｉ…無効領域、θt…転舵角、θts…ステア転舵角、θta…ＡＣＴ角、Ｍa…徐変量、μ…路面抵抗、Ｖ…車速。

Claims (9)

1. ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に設けられモータ駆動により前記操舵輪の転舵角を変更可能な駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて出力値が変化するアナログ信号を出力する絶対角センサとを備えた車両用操舵装置であって、
   前記絶対角センサは、前記操舵角が所定角度範囲内にある場合に該操舵角に対応する出力値の前記アナログ信号を出力し、
   前記制御手段は、前記所定角度範囲に対応する前記アナログ信号に基づいてステアリング絶対角を検出し、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応しない場合には、前記転舵角を徐々に変化させることにより、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応するように前記操舵角が変更されるべく前記駆動手段を制御すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
2. ステアリングホイールと操舵輪とを連結する操舵伝達系の途中に設けられモータ駆動により前記操舵輪の転舵角を変更可能な駆動手段と、該駆動手段を制御する制御手段と、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて出力値が変化するアナログ信号を出力する絶対角センサとを備えた車両用操舵装置であって、
   前記絶対角センサは、前記操舵角と前記アナログ信号の出力値とが対応する有効領域と、前記操舵角と前記アナログ信号の出力値とが対応しない無効領域とを有し、
   前記制御手段は、前記有効領域に対応するアナログ信号に基づいてステアリング絶対角を検出し、前記アナログ信号が前記有効領域に対応しない場合には、前記転舵角を徐々に変化させることにより、前記アナログ信号が前記有効領域に対応するように前記操舵角が変更されるべく前記駆動手段を制御すること、を特徴とする車両用操舵装置。
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、
   前記駆動手段は、前記ステアリングホイールの操作に基づく前記操舵輪の第１の舵角に前記モータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより、前記ステアリングホイールの操舵角に対する操舵輪の伝達比を可変させる伝達比可変装置であって、
   前記制御手段は、前記第２の舵角が小さくなるように前記駆動手段を制御すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項３に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記第２の舵角がゼロになるように前記駆動手段を制御すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記ステアリング絶対角を検出した後、伝達比可変制御において前記第２の舵角の目標となる第３の舵角と前記第２の舵角とが一致するように前記駆動手段を制御すること、を特徴とする車両用操舵装置。
6. 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、
   前記駆動手段は、車両の操舵系に前記ステアリングホイールの操作を補助するアシスト力を付与するための操舵力補助装置であって、
   前記制御手段は、前記転舵角が小さくなるよう前記駆動手段を制御すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
7. 請求項１〜請求項６のうち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、入力される前記アナログ信号と前記対応するアナログ信号の範囲値との比較に基づいて前記駆動手段を制御すること、を特徴とする車両用操舵装置。
8. 請求項１〜請求項７のうち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、少なくとも車速及び路面抵抗に基づいて徐変量を決定すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
9. ステアリングホイールの操舵角に応じて出力値が変化し、該出力値は前記操舵角が所定角度範囲内にある場合に前記操舵角に対応するアナログ信号に基づいてステアリング絶対角を検出するステアリング絶対角検出方法であって、
   前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応しない場合には、前記アナログ信号が前記所定角度範囲に対応するように前記操舵角が変更されるべく操舵輪の転舵角を徐々に変化させること、を特徴とするステアリング絶対角検出方法。

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