JP2006168515A - 車両用ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】弾性反力が付与されることによる弊害が生じる状況において操作部材の変位を禁止することが可能なステアリングシステムを得る。
【解決手段】弾性力発生機構２４および反力モータ３０を備えたステアリングシステムにＥＣＵ４００を設ける。そのＥＣＵ４００は、反力モータ３０を制御してステアリングホイール１４に操作反力を付与する操作反力制御部４２０と、ステアリングホイール１４が運転者によって保持されていない状態等において保舵すべき状態であると判定する運転時保舵条件判定部４５０とを備えている。ステアリングホイール１４を保舵すべき状態であると判定された場合には、操作反力制御部４２０によって、ステアリングホイール１４の変位を禁止する制御が行われ、弾性力発生機構２４の弾性力によってステアリングホイール１４が変位しないようにされる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、操作部材の操作位置を中立位置に向かって変化させる向きの弾性力を発生させる弾性力発生機構を備えたステアバイワイヤ式のステアリングシステムに関する。

いわゆるステアバイワイヤ式のステアリングシステムは、ステアリングホイール等の操作部材と転舵装置とが機械的に分離されたシステムである。下記特許文献１〜６には、そのステアバイワイヤ式のステアリングシステムの一例が記載されている。ステアバイワイヤ式のステアリングシステムでは、操舵操作に対する転舵装置からの反力が操作部材に伝達されないため、操作反力付与装置を設けることによって操舵操作に対する手応えを運転者が感じられるようにすることが多い。下記特許文献１〜５には、弾性力発生機構を有する操作反力付与装置を備えたステアバイワイヤ式のステアリングシステムが記載されている。弾性力発生機構は、操作部材と連係して作動し、操舵操作に応じて自身が備える弾性体が変形することによって弾性力を発生させ、操作部材に弾性反力を付与する構造とされている。
特開平１１−７８９４７号公報 特開２００１−１３０４２６号公報 特開２００４−２３１０５４号公報 特開２００４−２３１０６３号公報 特開平１０−２３６３２９号公報 特開平１０−３２９７４２号公報

しかし、上記特許文献１〜５のステアリングシステムは、操作部材が中立位置以外の操作位置、つまり車両を旋回させる操作位置に位置する場合には、常に操作量に応じた弾性反力が付与される構造にされており、弾性反力が付与されることによる弊害が生じる場合がある。具体的には、例えば、右折待ちをするために交差点等で停車している場合には、運転者は操作部材を車両を旋回させる操作位置に位置する状態で保舵しているため、その操作部材に弾性反力が付与され続けると運転者に負担を強いる虞がある。また、その様な場合に、運転者が操作部材から手を離すと弾性反力によって操作部材が中立位置に戻されてしまい、発進する際に操舵操作を行わなければならず、不便である。そのような問題は、従来から検討されてきた弾性力発生機構を備えたステアリングシステムの操作性を向上させる等、実用性を向上させる上で障害となり得る問題の一例であり、弾性力発生機構を備えたステアリングシステムには種々の観点からの改良の余地がある。本発明は、そういった実情を鑑みてなされたものであり、より実用的なステアリングシステムを得ることを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の車両用ステアリングシステムは、操作部材の操作位置の変化の抵抗となる抵抗力を発生させる抵抗力発生機構と、その抵抗力発生機構を制御して、弾性力発生機構が発生する弾性力によって操作部材の操作位置が中立位置に向かって変化することを禁止する抵抗力発生機構制御装置とを備えたことを特徴とする。

本発明の車両用ステアリングシステムは、抵抗力発生機構とそれを制御する装置とを備えており、抵抗力発生機構の抵抗力によって操作部材の変位を禁止することができる。そのため、弾性反力が付与されることによる弊害が生じる状況において操作部材の変位を禁止することにより、例えば、中立位置以外の操作位置に位置する操作部材を保舵する運転者の負担を減少させて、操作性を向上させることができるのである。その点において、本発明によって、より実用的な車両用ステアリングシステムが得られるのである。なお、本発明の車両用ステアリングシステムの各種態様およびそれらの作用および効果については、以下の、〔発明の態様〕の項において詳しく説明する。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、(1)項が請求項１に、(2)項が請求項２に、(3)項が請求項３に、(4)項が請求項４に、(5)項が請求項５に、(6)項が請求項６に、それぞれ相当する。

（１）操舵操作がなされる操作部材と、その操作部材と機械的に分離した状態において操舵操作に応じた車輪の転舵を行う転舵装置とを備えたステアリングシステムであって、
前記操作部材の操作位置を中立位置に向かって変化させる弾性力を発生させる弾性力発生機構と、
前記操作部材の操作位置の変化の抵抗となる抵抗力を発生させる抵抗力発生機構と、
前記操作部材の操作位置が前記弾性力によって中立位置に向かって変化することを禁止する状態である変位禁止状態を実現すべく、前記抵抗力発生機構を制御する抵抗力発生機構制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステム。

本項に記載のステアリングシステムは、いわゆるステアバイワイヤ式のステアリングシステムであり、操舵操作に応じて転舵装置を電気的に制御し、その転舵装置の駆動力によって車輪を転舵するものである。したがって、操作部材と転舵装置とが機械的に分離されており、操作部材は転舵装置からの反力を受けない構造とされている。そのため、本項のシステムでは、上記弾性力発生機構によって操作部材の操作位置を中立位置に向かって変化させる弾性反力を付与することにより、例えば、切り増し操作される際に手応えを生じさせて、操作感を向上させている。しかしながら、中立位置以外の操作位置に位置する操作部材には弾性反力が常に付与されるため、運転者が操作部材の操作位置が変化しないように保舵していないと、操作部材の操作位置が変化、すなわち、操作部材が変位してしまう。そういった問題点について改良をすることによって、より実用的なステアリングシステムが得られるのである。

本項に記載のステアリングシステムは、抵抗力発生機構と抵抗力発生機構制御装置とを備えており、抵抗力発生機構の抵抗力によって操作部材の変位を禁止することができる。すなわち、抵抗力発生機構を制御することにより、中立位置以外の操作位置に位置する操作部材を保舵することができるのである。そのため、弾性反力が付与されることによる弊害が生じる状況において上記変位禁止状態を実現することにより、例えば、中立位置以外の操作位置に位置する操作部材を保舵する運転者の負担を減少させて、操作性を向上させることができるのである。具体的には、例えば、中立位置以外の操作位置に位置する操作部材の変位が禁止されることにより、運転者が操作部材を弾性力の作用に抗して保舵しなくても済むようにすることにより、あるいは運転者が操作部材を保舵しなくても済むようにすることにより、運転者の負担を減少させることができるのである。なお、抵抗力発生機構制御装置は、変位禁止状態において、例えば、運転者の操舵操作によって操作部材を変位させることができる大きさの抵抗力を発生させるように抵抗力発生機構を制御するようにされていてもよく、運転者の操舵操作によっても操作部材を変位させることができない大きさの抵抗力を発生させるように抵抗力発生機構を制御するようにされていてもよい。

本項に記載の弾性反力付与機構は、例えば、ばね材，ゴム材，気体等の弾性体を備えるものとすることができ、操舵操作に応じて弾性体が変形することにより発生した操作部材の操作量に応じた大きさの弾性力の作用によって操作部材に弾性反力を付与するように構成することができる。

本項に記載の抵抗力発生機構は、例えば、摩擦力，粘性抵抗力，駆動力等によって操作位置の変化の抵抗となる力を発生させる機構とすることができる。具体的には、例えば、ブレーキ，ダンパ，モータ，クラッチ等を備えた機構とすることができる。本項の抵抗力発生機構がブレーキを備えている場合は、例えば、操作部材あるいは操作部材に連結された部材に摩擦力を作用させて、車体あるいは車体に設けられた部材との相対変位を禁止するものとすることができる。また、本項の抵抗力発生機構がダンパを備えている場合は、例えば、電場や磁場の作用によって粘性が変化する流体を採用したものとすることができる。さらにまた、本項の抵抗力発生機構がモータを備えている場合は、例えば、電磁式モータの駆動力によって弾性力を打ち消すものとすることができる。さらにまた、本項の抵抗力発生機構がクラッチを備えている場合は、例えば、操作部材と、車体あるいは車体に設けられた部材や装置との連結を、接続・切断するものとすることができる。

また、本項に記載の抵抗力発生機構は、通常時（すなわち、変位禁止状態以外の状態の時）において操作部材に操作反力を付与することが可能な機構であってもよく、また、操作部材に操作反力を付与することが不可能な機構であってもよい。具体的には、例えば、前者は、制動力を制御可能なブレーキ、粘性を変化させることが可能な流体ダンパ、電磁式モータ等を備えた機構とすることができる。また、例えば、後者は、制動状態と非制動状態とを切り換えることが可能なブレーキ等を備えた機構とすることができる。

本項に記載の抵抗力発生機構制御装置は、例えば、弾性力の大きさに応じた大きさの抵抗力を発生させるように抵抗力発生機構を制御するものであってもよく、弾性力の大きさとは無関係に一定の大きさの抵抗力を発生させるように抵抗力発生機構を制御するものであってもよい。前者の態様は、抵抗力発生機構として、弾性力の大きさに応じて抵抗力の大きさを変更することが可能な機構、例えば、操作部材に操作反力を付与することが可能な機構を採用することができる。また、後者の態様は、抵抗力発生機構として、抵抗力を発生する状態と抵抗力を発生しない状態（または、抵抗力が小さな状態）とを切り換えることが可能な機構、例えば、操作部材に操作反力を付与することが可能な機構や、操作部材に操作反力を付与することが不可能な機構を採用することができる。

（２）前記抵抗力発生機構制御装置が、操作位置を一定に維持すべき条件である保舵条件を満たす場合に、前記変位禁止状態を実現すべく前記抵抗力発生機構を制御するものである(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、弾性反力が付与されることによる弊害が生じる状況において、保舵条件が満たされるようにすることができる。そのため、例えば、車速度が比較的低速（停車も含む）で、操作位置が中立位置以外のある操作位置に維持されると予測される状態である操作位置維持状態において保舵条件が満たされるようにすることができる。その場合の操作位置維持状態は、例えば、車速度が比較的低速（停車も含む）で、操作位置が中立位置以外のある操作位置に保舵されている状態や、また、例えば、交差点での右折待ち状態が検知されるように、車速が０で、操作部材が右方向のある操作位置で保舵され、右ウインカーが点灯している状態とすることができる。また、例えば、運転者が操作部材から手を離した状態、つまり、運転者が操作部材を保持していない状態である非保持状態において保舵条件が満たされるようにすることができる。その非保持状態は、例えば、操作部材に配設されて運転者が操作部材に手を触れているか否かを検出する感圧センサの検出結果に基づいて、運転者が操作部材に手を触れていないと認識された状態や、また、例えば、操作部材と弾性力発生機構とを連結する部材の変形を検出する歪みゲージ等の検出結果に基づいて、運転者が操作部材に力を加えていないと認識された状態とすることができる。

（３）前記抵抗力発生機構が、前記弾性力発生機構と協同して操舵操作に応じた大きさの操作反力を前記操作部材に付与する反力付与装置を構成するものとされ、
前記抵抗力発生機構制御装置が、前記抵抗力の大きさを変更して前記変位禁止状態を実現すべく前記抵抗力発生機構を制御するものである(1)項または(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の抵抗力発生機構は、上述の、操作部材に操作反力を付与することが可能な機構とされたものである。そのため、抵抗力発生機構制御装置によって抵抗力発生機構を制御することにより、通常時において抵抗力発生機構と弾性力発生機構とによって操作部材に操作反力を付与し、変位禁止状態を実現すべき場合において抵抗力発生機構によって弾性力の作用を打ち消す抵抗力を発生させて操作部材の変位を禁止することができる。すなわち、本項に記載の態様は、ステアリングシステムが操作反力を付与するために抵抗力発生機構を備えていた場合は、その機構によって変位禁止状態を実現することができ、操作部材の変位を禁止するために新たな機構を追加しなくてもよいというメリットがある。

（４）前記抵抗力発生機構が、電磁式モータを備え、その電磁式モータの駆動力に依拠する前記抵抗力を発生させるものである(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

抵抗力発生機構が電磁式モータを備えていれば、その駆動力を変化させることによって抵抗力を変化させることが比較的容易であり、抵抗力発生機構制御装置による抵抗力発生機構の制御が比較的容易となる。

（５）前記抵抗力発生機構制御装置が、前記変位禁止状態において、前記弾性力と釣り合う大きさの前記抵抗力を発生させるように前記抵抗力発生機構を制御するものである(1)項ないし(4)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の抵抗力発生機構制御装置は、前述の弾性力と同程度の大きさの抵抗力を発生させるように抵抗力発生機構を制御するようにされたものである。抵抗力発生機構によって弾性力と釣り合う大きさの抵抗力を発生させれば、操作部材が中立位置に変位することを禁止することができる。また、変位禁止状態において操舵操作がなされた場合は、操作部材が容易に変位するため、急な操作を要する場合にも対応することができる。

（６）前記抵抗力発生機構制御装置が、前記変位禁止状態において操舵操作がなされた場合に、その変位禁止状態を解除すべく前記抵抗力発生機構を制御するものである(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

操舵操作がなされるということは、操作部材の変位を禁止する必要が無いということである。従って、操舵操作がなされたことを、変位禁止状態を解除するトリガーとして利用すれば、適切なタイミングで変位禁止状態を解除することができる。また、操舵操作がなされた場合に変位禁止状態を解除すれば、例えば、運転者がスイッチを切り換える等によって変位禁止状態を解除する手間が省けるため、車両の運転が容易になる。なお、操舵操作がなされたことは、例えば、操作部材の操作位置が変化したこと，運転者によって操作部材に力が加えられたこと等に基づいて検知することができる。

以下、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、決して下記の実施例に限定されるものではなく、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

１. ステアリングシステムの概要．
図１に、請求可能発明の一実施例であるステアリングシステムを概略的に示す。本システムは、操作部１０と、転舵部１２とが機械的に分離され、操作部材としてのステアリングホイール１４に加えられる操作力によらずに、転舵部１２に設けられた動力源の動力によって転舵車輪１６（以下、単に「車輪１６」という場合がある）を転舵するステアリングシステムである。また、本システムは、異常が発生した場合等に必要に応じて、操作部１０と、転舵部１２とを機械的に連結する連結部１８を備えている。そのため、例えば、転舵部１２の動力源を使用できない場合等には、連結部１８によって操作力を転舵部１２に伝達することができる。

操作部１０には、操作部材たるステアリングホイール１４と、そのステアリングホイール１４を操作可能に支持するとともに操作反力を付与する操作反力付与装置２０とが設けられている。操作反力付与装置２０は、後方端部（車両後方側、つまり運転者側の端部）にステアリングホイール１４が取り付けられたシャフト２２，そのシャフト２２に弾性力を作用させる弾性力発生機構２４，シャフト２２にモータ反力を付与する反力モータ３０，流体の粘性抵抗によってシャフト２２に粘性反力を付与する流体ダンパ３２，および，操作位置（ステアリングホイール１４の操舵角）を取得するための操作位置センサ３６を備えている。

連結部１８は、操作力が入力される入力プーリ４０，操作力が出力される出力ローラ４２，および，入力プーリ４０と出力ローラ４２との間の操作力の伝達の有無を切り換え可能にそれらを連結する電磁クラッチ４４（操舵操作伝達切換機構の一種である）を備えている。入力プーリ４０は、シャフト２２の概ね前方端部に相対回転不能に固定された出力プーリ４６とベルト５０によって接続されており、ステアリングホイール１４になされた操舵操作に応じて回転させられるようにされている。電磁クラッチ４４は、電力が供給されない消磁状態において入力プーリ４０と出力ローラ４２とを連結し、すなわち、操舵部１０と転舵部１２とを連結状態にする一方、励磁状態においてその連結を解除し、すなわち、操舵部１０と転舵部１２とを非連結状態にするものとなっている。出力ローラ４２は、伝達ケーブル５２を介して転舵部１２の入力ローラ５４と接続されており、操作力を転舵部１２に出力するようにされている。なお、伝達ケーブル５２は、ガイドチューブ５６にガイドされており、そのガイドチューブ５６の中を滑らかに摺動することができるようにされている。

転舵部１２には、車輪１６を転舵させる転舵装置６０が設けられている。その転舵装置６０は、ハウジング６２と、そのハウジング６２を車幅方向に貫通した状態で支持された転舵ロッド６４とを備えている。その転舵ロッド６４は両端部の各々において、ボールジョイント６６を介してタイロッド７０と連結されている。そのタイロッド７０は、車輪１６を回転可能に保持するステアリングナックル７２に固定されたナックルアーム７４に連結されている。すなわち、転舵装置６０は、転舵ロッド６４を左右に駆動することによって、ステアリングナックル７２を回転させ、車輪１６の転舵を行うのである。

本実施例において、転舵装置６０は、転舵モータ７６によって転舵ロッド６４を駆動する第１駆動部８０と、操作力によって転舵ロッド６４を駆動する第２駆動部８２とを備えている。第２駆動部８２は、操舵部１０と連結部１８を介して連結されたピニオンギヤと、そのピニオンギヤと噛み合うように転舵ロッド６４に形成されたラックギヤとを含んで構成されており、ピニオンギヤが回転することによって転舵ロッド６４を左右に駆動する。そのピニオンギヤは、入力ローラ５４に相対回転不能に接続されており、電磁クラッチ４４が消磁状態（連結状態）の際に、操舵操作に応じて回転させられるが、電磁クラッチ４４が励磁状態（非連結状態）の際には回転駆動力が作用しない状態にされている。

なお、本実施例において、通常時には、電磁クラッチ４４が励磁状態とされており、操舵操作は第２駆動部に伝達されない。また、異常時や車両の動力停止時には、電磁クラッチ４４が消磁状態とされ、ステアリングホイール１４と転舵装置６０とが機械的に連結され、操舵操作が第２駆動部に伝達されるようにされている。そして、車両の起動後に、異常がなければ、ステアリングホイール１４と転舵装置６０とが非連結状態にされる。

転舵装置６０には、ピニオンギヤの回転位置を取得するためのセンサが転舵位置センサ８８として設けられている。ピニオンギヤは、転舵ロッド６４が軸方向に移動するのに伴い回転させられるため、そのピニオンギヤの回転位置を取得すれば転舵ロッド６４の移動量、すなわち、車輪１６の転舵位置を取得することができるのである。

２. 操作反力付与装置．
図２に操作反力付与装置２０の断面を示す。この図において、図の右側が車両後方側、つまり運転者側であり、操作反力付与装置２０の後方端部に図示を省略するステアリングホイール１４（操作部材）が取り付けられる。なお、以下の説明において、車両前方側を「前」，車両後方側を「後」と呼び分けることとする。操作反力付与装置２０は、弾性力発生機構２４の弾性機構ハウジング１００と一体的に形成された取付ブラケット１０２において、インストゥルメントパネルのリインフォースメントに取り付けられる。

３. 流体ダンパ．
操作反力付与装置２０の後方には、シャフト２２の回転速度に応じた粘性抵抗力、つまりステアリングホイール１４になされた操舵操作の速度に応じた粘性抵抗力を発生する流体ダンパ３２が設けられている。その流体ダンパ３２は、シャフト２２に相対回転不能に固定された円板状の回転板１１０，回転板１１０を覆うダンパ・ハウジング１１２，およびそのダンパ・ハウジング１１２内に充填された抵抗力発生流体たるシリコンオイル１１４を含んで構成されている。ダンパ・ハウジング１１２は、外形形状が概ね短円筒状をなし、固定部材１２０によって反力モータ３０に相対回転不能に固定されている。そのダンパ・ハウジング１１２の中央に設けられた軸方向の軸穴を挿通させられたシャフト２２が、軸受１３０を介して回転可能に保持される構造となっている。なお、軸穴には、内周面に沿って環状のシールリング１３４が嵌められており、ダンパ・ハウジング１１２の内部が液密に保たれている。回転板１１０は、内周部がボス部とされ、そのボス部においてシャフト２２に外嵌する状態でシャフト２２に固定されている。

回転板１１０は、シャフト２２と一体的に回転し、操作時にダンパ・ハウジング１１２に対して相対回転するようにされている。すなわち、回転板１１０は、シャフト２２を介して間接的にステアリングホイール１４に連結され、ステアリングホイール１４と連係して動くようにされているのである。すなわち、流体ダンパ３２は、ステアリングホイール１４と一体的に回転する回転板１１０と、車体に固定されたダンパ・ハウジング１１２との相対回転によってシリコンオイル１１４の粘性抵抗力を発生させる機構である。

４. 反力モータ．
反力モータ３０は、ディスク状の電機子をロータとするいわゆるプリントモータと呼ばれる電磁式モータであり、扁平な形状をなしている。反力モータ３０は、モータハウジング２６２を有し、出力軸としての概ね円筒形状をなす短いモータ軸２６４が、モータハウジング２６２の中央に形成された軸保持穴２７０において、軸受２７２を介して、モータハウジング２６２に回転可能に保持されている。本反力モータ３０では、２枚のロータ２７４が、互いに離間する状態で、モータ軸２６４の外周部に相対回転不能に固定して設けられている。ロータ２７４は、一般的なプリントモータが備えるものと同様のものであるため説明は簡単なものに留めるが、コイル線を形成するように打ち抜かれた銅薄板が絶縁板を介して積層され、形成されたコイル線のいくつかのものどうしが電気的な導通を確保されることで、平板に形成されたコイルを有する構造とされている。２枚のロータ２７４の間には、ステータとしての比較的薄い環状をなす永久磁石２８０が、２つのロータ２７４のそれぞれと小さい隙間を有する状態で、自身の外周がモータハウジング２６２に固定されて保持されている。この永久磁石２８０も、通常のプリントモータが備えるものと同様のものである。２枚のロータ２７４の各々への通電は、各々のロータ２７４の表面に形成されたコイル線の一部分をコミュテータとして、各々２つのブラシ２８２によって行われる。

反力モータ３０は、弾性力発生機構２４に固定されている。詳しく言えば、自身のモータハウジング２６２と弾性力発生機構２４の前端部の外面とが固定部材２９０によって接続されることで、弾性力発生機構２４に固定されている。なお、モータハウジング２６２の後方側面と、流体ダンパ３２のダンパ・ハウジング１１２の前方側面とが固定部材１２０によって接続されており、流体ダンパ３２は反力モータ３０および弾性力発生機構２４と相対回転不能に固定されている。反力モータ３０はモータハウジング２６２が固定される一方、モータ軸２６４には、シャフト２２が、相対回転不能な状態で嵌入させられている。このような構造により、反力モータ３０が回転することで、厳密に言えば、ロータ２７４が回転することで、シャフト２２が回転するようにされている。つまり、反力モータ３０の回転力（トルク）は、シャフト２２に接続されたステアリングホイール１４の回転力として伝達される。運転者のステアリングホイール１４の回転操作とは反対の方向に回転力を与えることで、操作反力が付与され、運転者の回転操作と同方向に回転力を与えることで、運転者の操作が助勢されるのである。

本反力モータ３０は、ロータ２７４がコアを有していないため、比較的イナーシャが小さく、また、ロータ２７４への非通電時において永久磁石２８０の磁力がロータ２７４に作用することがなく、ステアリング操作におけるフィーリングに殆ど悪影響を与えない。また、２つのロータ２７４は、互いのトルクリップルが打ち消されるように位相をずらして設けられているため、円滑な回転が担保されている。つまり、本反力モータ３０を用いることにより、操作フィーリングが良好な操作装置が実現するのである。さらに、本反力モータ３０は、２つのロータ２７４が冗長化された状態にあり、一方の失陥によっても、モータの機能を喪失することがなく、信頼性が高いモータとされている。

５. 弾性力発生機構．
弾性力発生機構２４は、ステアリングホイール１４が中立位置からいずれかの方向に回転操作させられると、その操作角度に応じてステアリングホイール１４の操作位置を中立位置に向かって変化させる弾性力を発生させる機構であり、ステアリングホイール１４にシャフト２２を介して連結されている。そのシャフト２２は、後方端部を除き中空とされており、後端部である小径部３２６の外周には、セレーションが形成され、その小径部３２６が、ステアリングホイール１４のボス部と嵌合するようにされている。弾性力発生機構２４の弾性機構ハウジング１００は、円筒形状をなしており、両端部の各々に端部部材３２８が、固定的に付設されている。シャフト２２は、それら両端の端部部材３２８の各々に、軸受３３０を介して相対回転可能に保持されている。なお、シャフト２２は、弾性機構ハウジング１００内の部分にベアリングボールが嵌り込む雄ねじ３３２が形成され、ボールねじとして機能するものとなっている。

弾性機構ハウジング１００内には、シャフト２２を挿通させる状態で前後に移動する移動体としてのスライド部材３３４が設けられている。スライド部材３３４の外周部にはキー３３６が付設されており、そのキー３３６は、ハウジング３１２の内周面に形成されたキー溝３３８と緩やかに嵌合している。このキー３３６およびキー溝３３８により、スライド部材３３４は、弾性機構ハウジング１００との相対回転を禁止される。また、スライド部材３３４の内周部には、ねじ溝に沿って周回するベアリングボールが保持されており、スライド部材３３４は、ボールナットとして機能するものとされている。このスライド部材３３４の内周部は、シャフト２２の雄ねじ３３２と噛合しており、シャフト２２とスライド部材３３４とでボールねじ機構が構成されている。ステアリングホイール１４の回転操作に応じて回転軸としてのシャフト２２が回転させられれば、その回転に応じてスライド部材３３４は、シャフト２２に規定される軌道に沿って前後方向に移動する。ちなみに、車両が左旋回するようにステアリングホイール１４を操作すれば、スライド部材３３４は、図に示す中立位置から前方へ移動し、右旋回するように操作すれば、後方に移動する。なお、スライド部材３３４の移動量は、ステアリングホイール１４の操作量に応じたものとなる。

弾性機構ハウジング１００内部の両端部の各々には、弾性体である圧縮コイルスプリング３４０を支持する支持部材３４２が配設されている、支持部材３４２は、円筒部３４４とシャフト２２を挿通させる挿通穴が形成された底部３４６とからなる有底円筒形状をなし、底部３４６の外面を端部部材３２８に当接する状態で配設されている。一方、スライド部材３３４は、両端部の各々に、比較的短い長さの円筒部３４８が形成されている。スライド部材３３４の前後方向の移動は、自身の円筒部３４８の端部が支持部材３４２の円筒部３４４の開口端部に当接することによって規制される。

２つのスプリング３４０の各々は、図に示す中立位置において、ともに縮められており、伸長方向の弾性力を発生するものとされている。したがって、それらの弾性力は、スライド部材３３４を付勢する付勢力として作用することになる。ステアリングホイール１４を回転操作した場合にその操作角に応じて、スライド部材３３４が移動させられるため、移動方向側のスプリング３４０による付勢力が反対側のスプリング３４０による付勢力より大きくなる。この付勢力の差が、スライド部材３３４の移動に対する弾性抵抗力を発生させ、その弾性抵抗力がステアリング操作に対する抵抗力として作用することで、弾性力発生機構２４は、弾性抵抗力発生機構として機能するものとなっている。また、上記２つのスプリング３４０の構成が同じものとされていることで、スライド部材３３４が図に示す中立位置に位置する状態において、２つのスプリング３４０の各々の付勢力は釣り合うものとなっている。ステアリングホイール１４が操作されていない状態において、それら付勢力の釣合いによりステアリングホイール１４は中立位置に保持される。

６. センサ．
操作位置センサ３６は、抵抗式のセンサとされている。弾性機構ハウジング１００には、図面上方のキー３３６が移動するキー溝３３８に連続する長穴３８０が軸方向に延びた状態で設けられている。一方、図面上方に位置するキー３３６のシャフト２２と反対側には導電性のばね部材３８２が取り付けられており、そのばね部材３８２は長穴３８０を貫通して操作位置センサ３６に接触させられている。そのばね部材３８２は、キー３３６がスライド部材３３４とともに軸方向に移動するのに伴い、操作位置センサ３６と接触しつつ摺動させられる。操作位置センサ３６は、ばね部材３８２の位置の変化に応じて、抵抗値が変化することに基づいて操作位置を検出するのである。また、ステアリングホイール１４が中立位置に位置する際の抵抗値は既知であり、操作位置センサ３６は絶対位置センサとして機能する。

本実施例において、シャフト２２のステアリングホイール１４側の端部には、運転者によってステアリングホイール１４に加えられる力を取得するためにシャフト２２の撓みを検出するシャフト撓みセンサ３９０が設けられている。すなわち、シャフト２２の端部に、肉厚が他と比べて薄くされて比較的撓みやすい低剛性部３９２が設けられており、その低剛性部３９２の外周にシャフト撓みセンサ３９０が配設されているのである。そのシャフト撓みセンサ３９０は、本実施例において、低剛性部３９２の撓み量（曲げ方向、捻れ方向の撓み）を検出する歪みゲージを複数備えており、それら複数の歪みゲージが低剛性部３９２の外周に等角度間隔に配置されている。そして、それら複数の歪みゲージの検出信号に基づいて低剛性部３９２の捻れ量，曲がり量を取得することができる。すなわち、低剛性部３９２の捻れ量に基づいて「操作トルク」が取得され、曲がり量に基づいて「曲げ力」が取得される。「操作トルク」は、運転者の操作力のうち、ステアリングホイール１４を回転させるように作用する力であり、「曲げ力」は、操作力のうち、ステアリングホイール１４を回転させる以外に作用する力であり、ステアリングホイール１４の回転軸線と交差する方向に作用する力である。その曲げ力が低剛性部３９２に作用するのは、運転者がステアリングホイール１４を保舵し、あるいは操舵操作する際に、純粋にステアリングホイール１４を回転させるように力を加えることは困難であり、通常、回転させるだけでなく、ステアリングホイール１４を下向き，横向き等に移動させる力が加わるからである。

また、ステアリングホイール１４の円環部には、全周にわたって感圧センサ３９６が配設されており、運転者がステアリングホイール１４を握ったことが検知される。感圧センサ３９６は、例えば、静電容量式触覚センサ，感圧導電性エラストマーセンサ等のセンサとすることができる。

７. 電子制御ユニット．
本ステアリングシステムは、自身が備えるステアリング電子制御ユニット４００（ステアリングＥＣＵ、以下、単に「ＥＣＵ４００」という場合がある）によって制御される。ＥＣＵ４００は、コンピュータを主体として、各種モータ，各種電磁アクチュエータ等を駆動する駆動回路等を含んで構成されている。ＥＣＵ４００には、操作位置センサ３６，転舵位置センサ８８，シャフト撓みセンサ３９０，車速度センサ４０２等の各種センサが接続されている。さらにまた、ＥＣＵ４００には、運転者に対して各種の情報を表示するモニタ４０４が接続されている。ＥＣＵ４００の駆動回路には、反力モータ３０、転舵モータ７６、電磁クラッチ４４等が接続されている。なお、ＥＣＵ４００は、図示を省略するものを含め、各種装置，各種センサからの信号に基づいて、イグニッションスイッチ（ＩＧＮ）４０６のON/OFF，ブレーキ，ウインカ等の状態を取得することができる。

図３に、ＥＣＵ４００の機能ブロック図を示す。なお、ＥＣＵ４００の構成部分がこの図に示すように明確に分かれているわけではないが、ＥＣＵ４００の機能を理解し易くするためにこのような図とした。本実施例において、ＥＣＵ４００は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ），ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等の記憶装置を含んで構成された「記憶部４１０」を備えており、その記憶部４１０には、各種のプログラムおよび各種のデータが記録されている。例えば、車輪転舵制御プログラム，操作反力制御プログラム，起動時操作位置制御プログラム，停止時転舵位置制御プログラム，保舵条件判定プログラム等のプログラムが記憶されている。そして、ＥＣＵ４００は、それら各種のプログラムをコンピュータによって実行することにより、以下に述べる各種の機能部が有する機能を発揮する構造とされている。すなわち、本実施例において、ＥＣＵ４００が各種プログラムを実行することによって行われる処理が、それらプログラムに対応する各種機能部によって行われる処理なのである。また、逆に、各種機能部によって行われる処理は、ＥＣＵ４００が、その機能部に対応するプログラムを実行することによって行われるのである。

ＥＣＵ４００は、「転舵装置制御部４１２」を備えている。ＥＣＵ４００は、転舵装置制御部４１２により、すなわち、「車輪転舵制御プログラム」を実行することにより、転舵モータ７６を制御して操舵操作に応じた車輪１６の転舵を行うのである。具体的には、転舵装置制御部４１２は、操作位置センサ３６の検出信号に基づいて取得された操作位置から目標転舵位置を決定する。そして、転舵位置センサ８８の検出信号に基づいて取得された実転舵位置と、目標転舵位置との偏差を減少させるように転舵モータ７６に電力を供給し、車輪１６の転舵を行う。

また、ＥＣＵ４００は、「操作反力制御部４２０」を備えている。ＥＣＵ４００は、操作反力制御部４２０により、すなわち、「操作反力制御プログラム」を実行することにより、反力モータ３０を制御してステアリングホイール１４に適切な操作反力を付与する。その操作反力制御部４２０は、反力モータ３０の駆動力を決定する「モータ駆動力制御部４２２」と、操作位置に基づいて弾性力発生機構２４が発生する弾性力を推定する「弾性力推定部４２４」と、操作速度に基づいて流体ダンパ３２が発生する粘性抵抗力を推定する「粘性抵抗力推定部４２６」とを備えている。ここで、弾性力および粘性抵抗力の推定について説明する。予め試験測定によって操作位置に対応した弾性力値と操作速度に対応した粘性抵抗力値とが取得され、その操作位置等と測定値との関係が記憶部４１０に記憶されている。弾性力推定部４２４および粘性抵抗力推定部４２６の各々は、現時点での操作位置，操作速度に対応する弾性力値，粘性抵抗力値を記憶部４１０から読み出して、それらが現時点の弾性力，粘性抵抗力の大きさであると推定するのである。

モータ駆動力制御部４２２は、通常時において反力モータ３０の駆動力を決定する「通常時駆動力決定部４３０」と、ステアリングホイール１４の変位を禁止するための駆動力を決定する「変位禁止時駆動力決定部４３２」とを備えている。通常時駆動力決定部４３０は、極短時間毎に、操作位置，操作速度，車速度等に応じて予め設定された目標反力を記憶部４１０から読み出して取得し、ステアリングホイール１４に目標反力が付与されるように反力モータ３０の駆動力を決定する。その際には、モータ駆動力と、弾性力推定部４２４によって推定された弾性力と、粘性抵抗力推定部４２６によって推定された粘性抵抗力との合計が目標反力となるように反力モータ３０の駆動力の大きさが決定されるのである。

一方、変位禁止時駆動力決定部４３２は、極短時間毎に、弾性力推定部４２４によって推定された弾性力に応じて反力モータ３０の駆動力の大きさを決定する。具体的には、ステアリングホイール１４の変位を禁止するために、反力モータ３０の駆動力の大きさが、弾性力と逆向きで同じ大きさになるように、すなわち、弾性力と釣り合うように決定される。また、操作位置の微少な変化に伴い駆動力が微調整され、ステアリングホイール１４の変位が禁止される。すなわち、操作反力制御部４２０は、反力モータ３０の駆動力の大きさが、変位禁止時駆動力決定部４３２によって決定された駆動力の大きさになるように制御することにより、ステアリングホイール１４の変位を禁止する制御である変位禁止制御を行い、変位禁止状態を実現するのである。なお、反力モータ３０の駆動力の大きさは弾性力と釣り合うように制御されているため、運転者によって操舵操作がなされた際にはステアリングホイール１４が比較的容易に変位する。

また、ＥＣＵ４００は、ＩＧＮ４０６のON/OFF時、つまり、車両の動力（エンジン等）起動時あるいは動力停止時に操作位置や転舵位置の制御を行う「動力起動・停止時処理部４４０」を備えている。その動力起動・停止時処理部４４０は、動力起動時にステアリングホイール１４の操作位置を制御する「起動時操作位置制御部４４２」と、動力停止時に車輪１６の転舵位置を制御する「停止時転舵位置制御部４４４」とを有している。起動時操作位置制御部４４２の処理は、ＥＣＵ４００によって、「起動時操作位置制御プログラム」が実行されることによって行われる。また、停止時転舵位置制御部４４４の処理は、ＥＣＵ４００によって、「停止時転舵位置制御プログラム」が実行されることによって行われる。なお、それらのプログラムの詳細は後述する。

また、ＥＣＵ４００は、運転時にステアリングホイール１４を保舵すべき条件が満たされたことを判定する「運転時保舵条件判定部４５０」を備えている。その運転時保舵条件判定部４５０の処理は、ＥＣＵ４００によって、「保舵条件判定プログラム」が実行されることによって行われる。運転時保舵条件判定部４５０は、ステアリングホイール１４が運転者によって保持されていない状態である非保持状態を認識する「非保持状態認識部４５２」と、車両が旋回状態のまま停車（あるいは比較的低速走行）している状態等を認識する「操作位置維持状態認識部４５４」とを有している。なお、保舵条件判定プログラムや非保持状態認識部４５２等の詳細は後述する。

なお、本実施例において、車両の動力停止時には、ステアリングホイール１４と転舵装置６０とが機械的に連結されている。そして、ＩＧＮ４０６がONにされて動力が起動した場合には、ＥＣＵ４００の制御により、起動時操作位置制御プログラムが実行される前に、電磁クラッチ４４が励磁状態とされ、ステアリングホイール１４と転舵装置６０とが非連結状態にされる。また、ＩＧＮ４０６がOFFにされて動力が停止した場合には、ＥＣＵ４００の制御により、停止時転舵位置制御プログラムが実行された後に、電磁クラッチ４４が消磁状態とされてステアリングホイール１４と転舵装置６０とが連結状態にされる。

８. 起動時操作位置制御プログラム．
図４に「起動時操作位置制御プログラム」のフローチャートを示す。起動時操作位置制御プログラムは、動力起動直後に、ＥＣＵ４００によって、定められた処理が完了するまで極短時間毎に繰り返し実行される。動力起動直後は、転舵装置制御部４１２による転舵モータ７６の制御によって車輪１６が転舵されないようにされており、その前に起動時操作位置制御部４４２による処理、すなわち起動時操作位置制御プログラムが実行されて所定の処理が行われる。ステップ１１（以後、ステップ１１を「Ｓ１１」と略記し、他のステップについても同様とする）において、操作位置センサ３６，転舵位置センサ８８の各々の検出信号に基づいて、それぞれステアリングホイール１４の操作位置，車輪１６の転舵位置が取得される。また、ステアリングホイール１４の操作位置の変化に基づいて、操作速度が取得される。

Ｓ１２において、取得された操作位置と転舵位置とが合致しているか否かが判定される。操作位置と転舵位置とが合致していない場合には、Ｓ１３〜Ｓ１６において、ステアリングホイール１４の操作位置を反力モータ３０の駆動力によって変化させ、転舵位置と等しくなるようにする処理が行われる。具体的には、Ｓ１３において、ステアリングホイール１４の操作位置が変化していない場合に、Ｓ１４〜Ｓ１６の処理が行われる。Ｓ１４の判定において、ステアリングホイール作動報知が行われていない場合に、Ｓ１５においてステアリングホイール作動報知が開始される。そのステアリングホイール作動報知において、ブザー，モニタ４０４等によって運転者の操作無しにステアリングホイール１４が作動することが運転者に報知されるとともに、ステアリングホイール１４に触れないように注意が促される。その後、Ｓ１６において、操作反力制御部４２０に、ステアリングホイール１４の操作位置を、転舵位置と合致する操作位置まで変化させる要求がなされる。その要求を受けた操作反力制御部４２０により、反力モータ３０が駆動され、ステアリングホイール１４の操作位置が、転舵位置と合致する操作位置まで変化させられる。

反力モータ３０によってステアリングホイール１４が変位させられ、Ｓ１２において、操作位置と転舵位置とが合致したと判断された場合には、Ｓ１７において、操作反力制御部４２０にステアリングホイール１４の変位を禁止する制御を行うように要求する「変位禁止要求フラグ」がＯＮ状態にされる。操作反力制御部４２０は、その「変位禁止要求フラグ」を参照しており、そのフラグがＯＮ状態であった場合に、反力モータ３０の駆動力の大きさが、変位禁止時駆動力決定部４３２によって決定された大きさになるように反力モータ３０を制御する。そのため、弾性力が反力モータ３０の駆動力によって打ち消されてステアリングホイール１４に作用しなくなり、ステアリングホイール１４の操作位置が変化しない状態にされる。その後、Ｓ１８の起動時制御完了処理において、ステアリングホイール作動報知が解除されるとともに、変位禁止要求フラグがＯＦＦ状態にされ、起動時操作位置制御が完了したことを示すフラグがＯＮ状態にされる。そのフラグがＯＮ状態にされると、転舵装置制御部４１２，操作反力制御部４２０等によって、通常の制御が開始される。なお、操作反力制御部４２０は、変位禁止要求フラグがＯＦＦ状態にされても変位禁止制御を継続して行い、運転者によって操舵操作がなされると変位禁止制御が解除され、通常の制御が行われるようにされている。

上記起動時操作位置制御のＳ１７における変位禁止制御要求は、起動時操作位置制御が完了した後に反力モータ３０の駆動力が０にされ、弾性力によってステアリングホイール１４が中立位置に戻らないようにするためになされている。それは、起動時に車輪１６の転舵位置が直進位置ではない場合には、中立位置に位置するステアリングホイール１４が転舵位置に合致する操作位置まで変化させられ、弾性力の作用を受けるからである。すなわち、起動時操作位置制御において、ステアリングホイール１４が、転舵位置と合致する操作位置に位置させられた状態が、「操作位置を一定に維持すべき」状態の一例である。

９. 保舵条件判定プログラム．
図５に、保舵条件判定プログラムのフローチャートを示す。その保舵条件判定プログラムは、起動時操作位置制御が完了した後、動力が停止するまで、ＥＣＵ４００によって極短時間毎に繰り返し実行される。ＥＣＵ４００は、保舵条件判定プログラムを実行することにより、すなわち、運転時保舵条件判定部４５０により、運転時（停車状態含む）に、操作位置を一定に維持すべき条件である保舵条件が満たされたか否かを判定する。操作反力制御部４２０は、保舵条件が満たされた場合に、通常時制御から変位禁止制御への切り換えを行う。以下に、保舵条件判定プログラムについて詳細に説明する。

Ｓ３１において、操作位置，操作速度，車速度，操作力，および感圧検出値が取得される。車速度は車速度センサ４０２の検出信号に基づいて、操作力はシャフト撓みセンサ３９０の検出信号に基づいて、感圧検出値は感圧センサ３９６の検出信号に基づいて、それぞれ取得される。操作力は、前述のように、運転者がステアリングホイール１４を回転させようとする操作トルク、およびステアリングホイール１４を握って操作する際（保舵操作も含む）に、ステアリングホイール１４をその回転軸線と交差する方向へ移動させるように作用する力であって、結果的に低剛性部３９２を曲げるように作用する力である「曲げ力」が取得される。なお、操作トルクは、運転者がシャフト２２を回転させる力と、操作反力とによってシャフト２２の低剛性部３９２が捻られた量に基づいて取得される。

Ｓ３２において、車速度が設定速度（例えば、１０km/h）より小さい場合に、Ｓ３３において非保持状態であるか否かが判定される。その非保持状態は、ステアリングホイール１４が運転者によって保持されていない状態（運転者がステアリングホイール１４から手を離した状態）である。運転者によってステアリングホイール１４が保持されている場合には、例えば、運転者がステアリングホイール１４を握っていることが感圧センサ３９６によって検出され、感圧検出値が変化する。また、例えば、シャフト２２の低剛性部３９２に加わる曲げ力がシャフト撓みセンサ３９０によって検出される。さらにまた、例えば、操作トルクや操作位置の変化の状態（例えば、操作トルクの変化速度，ステアリングホイール１４の角加速度等）が、弾性力と粘性抵抗力との作用によってステアリングホイール１４が中立位置に復帰する場合と異なった挙動をする。以上のような事象のうちの少なくとも１つの事象に基づいて、運転者によってステアリングホイール１４が保持されていないと判定された場合に、非保持状態であると認識される。そして、Ｓ３３において、非保持状態であると判定された場合はＳ３４においてカウンタＣａが１増加させられ、非保持状態でないと判定された場合はＳ３５においてカウンタＣａが０にされる。

さらに、Ｓ３６において操作位置維持状態であるか否かが判定される。操作位置維持状態は、現時点においてステアリングホイール１４が位置する操作位置に、その後も維持されると予測される状態である。具体的には、例えば、ステアリングホイール１４が右方向のある操作位置に保舵された状態で、右折のウインカがＯＮ状態にされて停車している場合は、交差点等で右折待ちをしており、例えば、信号が変わるまでの間はその操作位置に維持されると予測される。すなわち、操作位置維持状態であると認識される。また、例えば、現時点から設定時間前までの間の平均時速が比較的低速（例えば、１０km/h以下）で、また、現時点から設定時間前までの間に操舵操作がなされる頻度（ステアリングホイール１４の操作位置が設定量以上変化した回数，設定量以上変化している時間の合計等）が少なく、かつ、ステアリングホイール１４の操作位置が左右いずれかのある操作位置に保舵されていた場合には、渋滞等の要因によってカーブを旋回する途中で徐行や停車をしているような状態であると考えられ、その後もその状態が維持される可能性が高い。すなわち、操作位置維持状態であると認識することができる。以上のような事象のうちの少なくとも１つの事象に基づいて、操作位置維持状態が認識されるのである。そして、Ｓ３６において、操作位置維持状態であると認識された場合には、Ｓ３７においてカウンタＣｂが１増加させられ、一方、操作位置維持状態でないと判定された場合は、Ｓ３８においてカウンタＣｂが０にされる。なお、Ｓ３２において車速度が設定速度以上であった場合は、Ｓ３９においてカウンタＣａ，Ｃｂの両者が０にされる。

本保舵条件判定プログラムが極短時間毎に繰り返し実行され、車速度が設定速度より小さい状態で、非保持状態，あるいは操作位置維持状態が維持された状態が設定時間継続すると、カウンタＣａが設定値Ｎａを超え、あるいはカウンタＣｂが設定値Ｎｂを超えて、Ｓ４０の判定がYESになり、Ｓ４１において操作反力制御部４２０に変位禁止制御を要求する「変位禁止要求フラグ」がＯＮ状態にされる。一方、カウンタＣａ，Ｃｂのいずれもが、それぞれ設定値Ｎａ，Ｎｂを超えていない場合は、Ｓ４０の判定がNOになり、Ｓ４２において変位禁止要求フラグがＯＦＦ状態にされる。

操作反力制御部４２０は「変位禁止要求フラグ」を参照しており、そのフラグがＯＮ状態である場合には、操作反力制御部４２０によって変位禁止制御がなされる。なお、操作反力制御部４２０は、変位禁止制御において操舵操作がなされると、変位禁止制御から通常時制御に切り換える。その際に、変位禁止制御において操舵操作がなされたことは、操作位置が設定量以上変化したこと，操作トルクの大きさが設定値を超えたこと等に基づいて認識される。すなわち、操作反力制御部４２０は、通常時制御を行っている状態において、変位禁止要求フラグがＯＮ状態になると変位禁止制御を行う一方、変位禁止制御を行っている状態において操舵操作がなされた場合には、変位禁止要求フラグがＯＮ状態であるか否かにかかわらず変位禁止制御から通常時制御に切り換えるようにされているのである。なお、操作反力制御部４２０を、変位禁止制御を行っている状態において、変位禁止要求フラグがＯＦＦ状態になると通常時制御を行うようにすることもできる。

１０. 動力停止時転舵位置制御プログラム．
図６に、動力停止時転舵位置制御プログラムのフローチャートを示す。動力停止時転舵位置制御プログラムは、動力停止直後に、ＥＣＵ４００によって、定められた処理が完了するまで極短時間毎に繰り返し実行される。動力停止後において、転舵装置制御部４１２は操作位置に応じて車輪１６を転舵しないようにされており、手を離されたステアリングホイール１４が弾性力の作用によって中立位置に復帰しても、車輪１６は転舵されない。そのため、動力停止後には、ステアリングホイール１４が概ね中立位置に位置して停止した後に、車輪１６の転舵位置を操作位置に対応する位置に位置させる処理が行われる。そうすることによって、動力起動前に、既に操作位置と転舵位置とが合致した状態を実現することができるのである。

Ｓ５１において、後の処理でステアリングホイール１４が中立位置に位置していない場合等にスタートさせられるタイマが参照され、そのタイマが停止している場合、または、タイマの計測時間が後述する設定時間Ｂを超えた場合に判定がYESとされてＳ５２の処理が行われる。一方、Ｓ５１において、タイマの計測時間が、設定時間Ｂ以下である場合に判定がNOとされて、本プログラムの一回の実行が終了する。Ｓ５２において、ステアリングホイール１４の操作位置および操作速度が取得され、Ｓ５３において、ステアリングホイール１４が停止したか否か、および、その操作位置が設定操作位置Ａよりも中立位置に近いか否が判定される。設定操作位置Ａは、中立位置の近傍の操作位置（例えば、中立位置から３度程度）になるように設定されており、Ｓ５３の条件が満たされない場合は、ステアリングホイール１４がまだ停止していないか、あるいは中立位置に位置していないとみなされて、Ｓ５４においてタイマがスタートさせられる。タイマがスタートさせられた後、その計測時間が設定時間Ｂ以下の間は、Ｓ５１の判定がNOとされてＳ５２〜Ｓ５７の処理がスキップされる。一方、計測時間が設定時間Ｂを超えると判定がYESになり、Ｓ５２において再度操作位置が取得される。なお、設定時間Ｂは、手を離された操作位置に拘わらず、ステアリングホイール１４が中立位置に復帰することができるように設定されている。

Ｓ５３において、ステアリングホイール１４が中立位置あるいはその近傍の操作位置に停止していると判定されると、Ｓ５５において操作位置と転舵位置とが合致しているか否かが判定される。合致していない場合は、Ｓ５６において転舵位置を操作位置に合致させるべく、転舵装置制御部４１２に車輪１６を転舵させる要求がなされる。なお、すでに要求がなされていた場合は、その状態が継続される。その後、車輪１６が転舵され、Ｓ５５において操作位置と転舵位置とが合致すると判定された場合に、Ｓ５７の完了処理が行われる。その完了処理において、タイマが停止させられるとともに計測時間が０にリセットされ、また、ハンドルロック等の処理がなされる。ハンドルロックは、盗難防止等の目的で、動力停止時においてステアリングホイール１４が回転しないように機械的にロックするものである。また、完了処理において、電磁クラッチ４４が消磁状態にされ、操作部１０と転舵部１２とが連結状態にされる。

なお、転舵位置を操作位置に合致させる際に、車両の停車状況によっては、車輪１６が縁石等に当たって目的の転舵位置まで転舵させることができない場合がありうる。そういった場合には、図示を省略したエラー処理によって、例えば、車輪１６の転舵が設定時間以上行われていること、転舵モータ７６の負荷が設定値を超えていること等に基づいて、転舵の障害物があると判断される。その場合には、車輪１６を元の転舵位置に戻す処理がなされてから、本プログラムの実行が終了するようにされている。なお、動力停止時において、仮に操作位置と転舵位置とが合致しない状態になったとしても、動力起動直後に行われる起動時操作位置制御によって、運転開始前に操作位置が転舵位置に合致させられる。

本実施例において、操作反力制御部４２０は、例えば、保舵条件判定プログラムによって変位禁止要求フラグがＯＮ状態にされた場合に変位禁止制御を行うようにされている。その様な場合の他に、例えば、運転者がスイッチを入れることでも変位禁止制御が行われるようにされている。ステアリングホイール１４には保舵スイッチ５００が取り付けられており、操作反力制御部４２０は、その保舵スイッチ５００が設定時間（例えば、２秒程度）押し続けられた場合に変位禁止制御を行うようにされているのである。また、前述したように、変位禁止制御を行っている状態において操舵操作がなされた場合は、通常時制御を行うようにされている。

本実施例において、反力モータ３０を含んで「ステアリングホイール１４の操作位置の変化の抵抗となる抵抗力を発生させる抵抗力発生機構」が構成されている。また、ＥＣＵ４００の操作反力制御部４２０を含んで「変位禁止状態を実現すべく抵抗力発生機構を制御する抵抗力発生機構制御装置」が構成されている。なお、本実施例の流体ダンパ３２は、粘性抵抗力を発生する機構であるが、ステアリングホイール１４の変位を禁止できる態様ではないため、本発明における「抵抗力発生機構」には該当しない。逆に、流体ダンパ３２を、例えば、抵抗力発生機構制御装置の制御によって、流体の粘度を変化させ、ステアリングホイール１４の変位を禁止することができる態様とすることができる。その態様の流体ダンパは本発明における「抵抗力発生機構」に該当する。

本実施例において、反力モータ３０の駆動力によってステアリングホイール１４の変位が禁止されていたが、例えば、電磁クラッチ４４をＯＦＦ状態にし、ステアリングホイール１４を転舵装置６０に連結することによってステアリングホイール１４の変位を禁止することもできる。その場合には、反力モータ３０に電力を供給することなしに変位禁止状態を実現することができ、比較的長い時間変位禁止状態が継続する場合等に好適である。その態様において、転舵装置６０に連結された電磁クラッチ４４が、本発明にいう「抵抗力発生機構」に該当する。

本実施例において、起動時操作位置制御と停止時転舵位置制御とが行われたが、いずれか一方だけ行われるようにすることもできる。

請求可能発明の実施例であるステアリングシステムの概略を示す図である。 上記ステアリングシステムの操作装置を側方から見た断面図である。 上記ステアリングシステムのＥＣＵの機能を示すブロック図である。 上記ステアリングシステムのＥＣＵによって実行される動力起動時操作位置制御プログラムのフローチャートを示す図である。 上記ステアリングシステムのＥＣＵによって実行される保舵条件判定プログラムのフローチャートを示す図である。 上記ステアリングシステムのＥＣＵによって実行される動力停止時転舵位置制御プログラムのフローチャートを示す図である。

符号の説明

１０：操作部 １２：転舵部 １４：ステアリングホイール １６：転舵車輪 １８：連結部 ２０：操作反力付与装置 ２２：シャフト ２４：弾性力発生機構 ３０：反力モータ ３２：流体ダンパ ３６：操作位置センサ ４４：電磁クラッチ ６０：転舵装置 ８８：転舵位置センサ ３４０：圧縮コイルスプリング（弾性体） ３９０：シャフト撓みセンサ ３９６：感圧センサ ４００：ステアリング電子制御ユニット（ＥＣＵ） ４０２：車速度センサ ４２０：操作反力制御部 ４２２：モータ反力制御部 ４３０：通常時駆動力制御部 ４３２：変位禁止時駆動力制御部 ４５０：運転時保舵条件判定部 ４５２：非保持状態認識部 ４５４：操作位置維持状態認識部

Claims (6)

1. 操舵操作がなされる操作部材と、その操作部材と機械的に分離した状態において操舵操作に応じた車輪の転舵を行う転舵装置とを備えたステアリングシステムであって、
   前記操作部材の操作位置を中立位置に向かって変化させる弾性力を発生させる弾性力発生機構と、
   前記操作部材の操作位置の変化の抵抗となる抵抗力を発生させる抵抗力発生機構と、
   前記操作部材の操作位置が前記弾性力によって中立位置に向かって変化することを禁止する状態である変位禁止状態を実現すべく、前記抵抗力発生機構を制御する抵抗力発生機構制御装置と
   を備えた車両用ステアリングシステム。
2. 前記抵抗力発生機構制御装置が、操作位置を一定に維持すべき条件である保舵条件を満たす場合に、前記変位禁止状態を実現すべく前記抵抗力発生機構を制御するものである請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
3. 前記抵抗力発生機構が、前記弾性力発生機構と協同して操舵操作に応じた大きさの操作反力を前記操作部材に付与する反力付与装置を構成するものとされ、
   前記抵抗力発生機構制御装置が、前記抵抗力の大きさを変更して前記変位禁止状態を実現すべく前記抵抗力発生機構を制御するものである請求項１または２に記載の車両用ステアリングシステム。
4. 前記抵抗力発生機構が、電磁式モータを備え、その電磁式モータの駆動力に依拠する前記抵抗力を発生させるものである請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
5. 前記抵抗力発生機構制御装置が、前記変位禁止状態において、前記弾性力と釣り合う大きさの前記抵抗力を発生させるように前記抵抗力発生機構を制御するものである請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
6. 前記抵抗力発生機構制御装置が、前記変位禁止状態において操舵操作がなされた場合に、その変位禁止状態を解除すべく前記抵抗力発生機構を制御するものである請求項１ないし５のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
   
   

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