JP2007210383A - 車両用ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】実用性の高い独立操作型のステアリングシステムを提供する。
【解決手段】互いに独立して操作可能とされる１対の操作部材１４を備え、それら１対の操作部材１４の各々の操作量に応じた車輪の転舵量となるように転舵装置が制御されるステアリングシステムであって、１対の操作部材１４の各々に転舵における互いに逆方向への操作が行われた場合に、それら操作部材１４の操作を制限することを特徴とする。具体的には、右側ハンドル１４Ｒを反時計回りに、左側ハンドル１４Ｌを時計回りに操作が入力された場合に、それらハンドル１４の各々のその入力された向きへの位置変動を制限するように軌道方向力付与装置７０の各々のモータ６０を制御する。本システムによれば、互いに逆方向への操作が行われた場合に、それら操作部材１４の各々の操作を制限できるため、適切な操舵を担保することが可能となる。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両に配備されるステアリングシステムに関し、詳しくは、互いに独立して操作可能とされる１対の操作部材を有して、それらの操作に応じた車輪の転舵を実現するシステムに関する。

今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、運転者の操作力によらず、転舵装置が備える駆動源を操作部材の操作に応じて電気的に制御することで、運転者の操作に応じた車輪の転舵を実現するシステム、つまり、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムが検討されている。このシステムでは、操作入力装置が操作部材に加えられた操作力を転舵装置に伝達する必要がなく、言い換えれば、操作部材と転舵装置とを機械的に連結するという構造上の制約がないため、バリエーションに富んだ種々のシステムが採用可能とされている。その一例として、下記特許文献１，２には、１対の操作部材を有してそれらが互いに独立して操作可能に設けられたシステム、いわゆる独立操作型のシステムが記載されている。
特開２００４−２４４０２２号公報 特開平９−３０１１９３号公報

独立操作型のステアリングシステムは、ユニークなシステムであり、操作の自由度が高いという利点を有する。ところが、未だ開発途上にあるため、例えば、１対の操作部材の各々が互いに逆方向に車輪を転舵させるような不自然な操作が出来てしまうといった問題を始め種々の問題を抱えており、実用性を向上させるための改良の余地を多分に残すものとなっている。本発明は、そういった実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い独立操作型のステアリングシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のステアリングシステムは、互いに独立して操作可能とされる１対の操作部材を備え、それら１対の操作部材の各々の操作量に応じた車輪の転舵量となるように転舵装置が制御されるステアリングシステムであって、前記１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態において、それら１対の操作部材の各々の操作を制限する操作制限装置を備えたことを特徴とする。

本発明のステアリングシステムによれば、１対の操作部材に互いに逆方向の操作が入力された場合に、上記操作制限装置によって、それら操作部材の各々の操作を制限できるため、適切な操舵を担保することが可能となる。つまり、そのような利点を有することで、本発明の車両用ステアリングシステムは、実用性の高いシステムとなる。

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、それらの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、各項の態様から何某かの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に相当し、請求項１に（２）項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項２に、請求項２に（５）項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項３に、請求項１ないし請求項３のいずれかに（６）項の技術的特徴による限定を加えたものが請求項４に、それぞれ相当する。

（１）それぞれが、設定された軌道に沿って互いに独立して操作可能とされるとともに、車両が右旋回する方向の車輪の転舵に対応する第１方向と左旋回する方向の車輪の転舵に対応する第２方向とに操作可能とされた１対の操作部材と、
車輪を転舵する転舵装置と、
前記１対の操作部材の各々のその各々に対応する前記軌道上に設定された基準操作位置からの操作量に基づいて車輪の目標転舵量を決定するとともに車輪の転舵量が目標転舵量となるように前記転舵装置を制御する転舵制御部を有する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態において、それら１対の操作部材の各々の操作を制限する操作制限装置を備えた車両用ステアリングシステム。

独立操作型のステアリングシステムでは、１対の操作部材の各々が、相反する向きに車輪を転舵させるような互いに逆方向への操作（以下、「相反操作」と呼ぶ場合がある）が行われてしまう虞がある。その相反操作は、１対の操作部材が位置変動しても、車輪はあまり転舵しないという異常な事態が生じる。本項に記載の態様のステアリングシステムは、独立操作型のシステムに、１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態においてそれらの操作を制限する装置が設けられており、相反操作が行われた場合に、それら１対の操作部材の操作が制限されるため、１対の操作部材の不自然な位置変動を回避することが可能となる。

また、独立操作型のシステムでは、急加速，急減速の際に、運転者の車両後方側あるいは前方側への移動に伴って、１対の操作部材の両者を後方あるいは前方へ位置変動させる虞がある。その操作部材の両者の位置変動が、上記相反操作の動作となるような場合には、本項の態様のシステムは、それら１対の操作部材の操作を制限できるため、１対の操作部材の不用意な位置変動を回避することが可能である。つまり、本項の態様は、急加速，急減速に対して、特に有効な態様となる。

さらに、独立操作型のシステムでは、車輪をある転舵位置で維持するために、１対の操作部材の両者を所定の操作量となる位置において安定して保持すること、いわゆる保舵することが望ましい。また、この独立操作型のシステムが、ステアバイワイヤ型のシステムとされ、小さな操作量に対して大きく車輪を転舵させることが可能とされる場合には、前記相反操作の影響は大きなものとなる。本項の態様によれば、１対の操作部材に互いに逆方向の操作を入力することによって、１対の操作部材の位置変動を抑制して、保舵を担保できることとなる。本項に記載の態様は、以上のような利点を有することから、実用性の高いステアリングシステムとなる。

本項の態様における「１対の操作部材」は、例えば、それぞれが左右の手の各々で操作されるようなものを採用でき、その形状，構造が特に限定されるものではない。具体的には、例えば、いわゆるハンドルと呼ばれるような形状で、それぞれが直線状あるいは曲線（例えば、円弧状）の「軌道」に沿って操作可能とされるものや、また、いわゆるジョイスティック，レバーと呼ばれるような形状で、それぞれが左右方向あるいは前後方向に傾倒することで、円弧状の「軌道」に沿って操作可能とされるものを採用することが可能である。また、「転舵装置」も、その構成が特に限定されるものではなく、既に検討されている種々の構成のものを採用することが可能である。例えば、駆動源として電動モータを採用し、そのモータの駆動力によって車輪に連結された転舵ロッドを左右に移動させるような装置とすることができる。その場合、転舵ロッドを移動させる機構として、例えば、ラックピニオン機構，ボールねじ機構等を採用することが可能である。

本項の態様における「制御装置」は、例えば、コンピュータを主体とし、必要に応じて駆動源，動力源の駆動回路等を含んで構成される電子制御ユニットを採用することが可能である。この制御装置の有する「転舵制御部」は、例えば、上記１対の操作部材の各々の基準操作位置からの操作量の和，それらの平均等に基づいて目標転舵量を決定するように構成することが可能である。なお、本項に記載の「基準操作位置」は、例えば、操作部材に、外部や後述する軌道方向力付与装置等から力が作用していない状態において位置させられる操作部材の位置（以下、「操作中立位置」あるいは単に「中立位置」という場合がある）とすることが可能であり、その場合、例えば、１対の操作部材の両者がそれぞれの基準操作位置に位置している状態において、車輪の転舵位置が、車両直進状態における転舵位置（以下、「転舵中立位置」あるいは単に「中立位置」という場合がある）となるように構成することが可能である。

本項にいう「互いに逆方向に操作された状態」とは、１対の操作部材の一方が車両が右旋回する方向である第１方向に操作され、かつ、それらの他方が車両が左旋回する方向である第２方向に操作されたことを意味する。なお、操作部材が第２方向（第１方向）に操作された状態において基準操作位置側に戻すように操作されたことも、第１方向（第２方向）に操作されたことに含まれる。また、１対の操作部材の基準操作位置から操作された位置の各々が互いに逆方向の操作となる位置に位置していることを意味するのではなく、例えば、１対の操作部材の各々の操作位置が互いに逆方向へ変動したこと、１対の操作部材の各々に互いに逆方向への力が加わったこと等を意味する。

本項に記載の態様は、１対の操作部材が上記「互いに逆方向に操作された状態」である場合において、それらの操作に対して大きな操作力が必要とされる状態とする、操作可能な操作量を小さくする、あるいは、操作部材を固定する態様等が含まれる。本項の態様における「操作制限装置」は、その構成が特に限定されるものではなく、１対の操作部材の各々の前記相反操作の方向への操作のみを制限するものであってもよく、両方向への操作を制限するものであってもよい。具体的には、例えば、操作部材の操作された方向への移動を制限する向きの力を付与するような構成，ロック装置等のように操作部材を係止することでそれの移動を禁止するような構成とすることが可能である。

（２）当該ステアリングシステムが、
それぞれが、動力源を有し、その動力源が制御されることによって前記１対の操作部材の各々に対して、その各々について設定された軌道に沿った方向の力である軌道方向力を付与する１対の軌道方向力付与装置を備え、
前記制御装置が、前記１対の軌道方向力付与装置の各々の動力源を制御することで軌道方向力を制御する軌道方向力制御部を有する(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「軌道方向力」は、軌道に沿った方向の力であれば、いずれの向きの力であってもよい。例えば、軌道方向力を、運転者によってなされた操作に対して反力として作用させてもよく、その操作をアシストするように作用させてもよい。本項に記載の態様によれば、その軌道方向力の向きや大きさを変更可能なシステムが実現し、１対の操作部材の各々に対して適切な軌道方向力を付与することが可能となる。なお、「動力源」は、種々のものを採用可能であるが、例えば、動力源として電動モータを採用すれば、電動モータはそれの動力の制御が容易であるため、軌道方向力を容易に制御することが可能となる。

（３）前記軌道方向力制御部が、それら１対の軌道方向力付与装置の各々の軌道方向力を、前記１対の操作部材の各々の操作量が減少する向きの力となるように制御する基準位置方向力付与制御部を有する(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、言い換えれば、操作部材に対してそれを前記操作基準位置に戻す力を付与するものであり、本項の態様によれば、例えば、操作部材が中立位置から離れる方向の操作、換言すれば、操作量が増大する方向の操作（以下、「切増操作」という場合がある）に対して操作反力を付与すること、つまり、運転者に適切なステアリング操作の操作感を与えることが可能である。

（４）前記基準位置方向力付与制御部が、前記１対の軌道方向力付与装置の各々の軌道方向力を、前記１対の操作部材の各々の操作量に応じた大きさの力となるように制御するものである(3)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、例えば、操作量が大きくなるほどその操作の方向とは反対の方向の軌道方向力を大きくすることが可能であり、そのような場合には、操作部材を切り増すほど操作反力が大きくなるため、従来の操作部材と転舵装置とが機械的に連結されたステアリングシステムに似た操作感を運転者に与えることも可能である。

（５）前記制御装置が、前記１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態において、前記１対の軌道方向力付与装置の各々が有する動力源を制御することで、それら１対の操作部材の各々の操作を制限する逆方向操作制限部を有し、
前記操作制限装置が、前記１対の軌道方向力付与装置と前記逆方向操作制限部とを含んで構成された(2)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。

本項に記載の態様は、前述の軌道方向力付与装置によって１対の操作部材の操作を制限する態様であり、例えば、それら軌道方向力付与装置の動力源を、１対の操作部材の各々に対してそれらの逆方向の操作に対する反力を付与するように制御する態様、あるいは、１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態となった位置においてそれらの各々の位置を維持するように制御する態様等を採用することが可能である。本項に記載の態様によれば、軌道方向力付与装置とは別に操作制限装置を設ける必要がないため、構成が単純化されたステアリングシステムが実現することとなる。

（６）当該ステアリングシステムが、
前記１対の操作部材の各々に対して設けられてそれら１対の操作部材の各々に加わる操作力の方向を検知する１対の操作力方向検知器を備え、前記操作制限装置が、それら１対の操作力方向検知器の検知結果に基づいて前記１対の操作部材の逆方向の操作を制限するように構成された(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。

本項の態様によれば、操作力方向検知器によって、効果的に操作制限装置を作動させることが可能である。なお、本項の態様における「操作力方向検知器」は、その構成が特に限定されるものではなく、操作部材の構成に合わせて既に公知の種々の構成のものを採用可能である。

（７）前記転舵制御部が、前記１対の操作部材の各々の操作量に基づく転舵量成分の和に基づいて目標転舵量を決定するものである(1)項ないし(6)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、互いに独立して操作可能とされた１対の操作部材を備えたシステムに好適な態様であり、そのシステムにおける車輪の転舵量を適切なものとすることが可能である。ちなみに、１対の操作部材の各々の操作量の和あるいは平均に基づいて目標転舵量を決定する態様も、本項の態様に含まれる。

以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、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。

＜第１実施例＞
１．ステアリングシステムの構成
図１に、第１実施例のステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。当該ステアリングシステムは、いわゆるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであり、操作装置１０と、転舵装置１２とが機械的に分離され、それぞれが操作部材である１対のハンドル１４Ｒ，１４Ｌ（以下、「ハンドル１４」と総称する場合がある）に加えられる操作力によらずに、転舵装置１２に設けられた駆動源の駆動力によって車輪１６を転舵するステアリングシステムである。また、本ステアリングシステムは、１対のハンドル１４が互いに独立して操作可能とされた独立操作型のシステムである。

操作装置１０は、上記１対のハンドル１４を含んで構成され、車体の一部、詳しくは、インストゥルメントパネルのリインフォースメントに固定されている。操作装置１０は、それら１対のハンドル１４の各々を概ね円弧状の軌道に沿って移動可能に保持し、１対のハンドル１４の各々にそれの軌道方向への力を付与する機能を有するものである。それらについては、後に詳しく説明する。

転舵装置１２は、車体（詳しくは、シャーシ）に固定されたハウジング２０と、そのハウジング２０に軸方向（車両の左右方向）に移動可能に設けられた転舵ロッド２２とを含んで構成されている。また、転舵装置１２は、内部の図示は省略するが、転舵ロッド２２と同軸的に設けられた駆動源としての転舵モータ２４を備えており、転舵ロッド２２に形成されたボールねじに噛合するボールナットをその転舵モータ２４によって回転駆動することにより、転舵ロッド２２が軸方向に移動させられる構造とされている。転舵ロッド２２の両端の各々は、ボールジョイント２６を介して、タイロッド２８に連結され、タイロッド２８の他端部は、もう一種のボールジョイント３０を介して、車輪１６を回転可能に保持するステアリングナックル３２の一部分であるナックルアーム３４に連結されている。このような連結構造により、転舵ロッド２２が軸方向に移動させられることで、車輪１６が転舵されるのである。

転舵装置２０には、車輪１６の転舵量を取得するための転舵量センサ４０が設けられている。その転舵量センサ４０は、転舵ロッド２２に形成されたラックギヤに噛み合うピニオンギヤの回転量、詳しくは、車両が直進する状態におけるピニオンギヤの位置である中立位置からの回転量を検出するものである。つまり、転舵量センサ４０は、転舵ロッド２２の軸線方向への移動に伴うピニオンギヤの回転量を取得することで、転舵ロッド２２の移動によって転舵させられる車輪１６の転舵量を間接的に取得するものとされている。

操作装置１０の構造について、図２〜図４をも参照しつつ説明する。図２は、操作装置１０の正面図（運転席側から眺めた図）を、図３は、それを上方から眺めた図を、図４は、それの車両左側から眺めた側面図を、それぞれ示している。

操作装置１０を構成する１対のハンドル１４は、側面から見た形状が概ねＬ字形状をなす棒状の部材であり、上方に向かって延びる部分が運転者によって把持されるグリップ部５０とされている。そのグリップ部５０は、それの下部が運転者側に位置するように傾斜して配設されている。また、１対のハンドル１４の各々は、インストゥルメントパネル（以下、「インパネ」と略す場合がある）のパネル材５２に設けられた１対のガイド穴５４に沿って移動可能に配設されている。詳しくは、１対のハンドル１４は、パネル材５２の内部から突出したハンドルロッド５６と一体的に設けられており、そのハンドルロッド５６の各々が、１対のガイド穴５４に沿って移動可能とされている。

なお、１対のハンドル１４の各々は、車輪が転舵中立位置に位置する状態において、１対のガイド穴５４の各々によって規定される軌道上の基準操作位置（図２における位置）に位置させられており、その基準操作位置から、１対のハンドル１４の一方あるいは両方を時計回りに操作すれば車両が右旋回し、逆に、１対のハンドル１４の一方あるいは両方を反時計回りに操作すれば左旋回する。ちなみに、１対のハンドル１４の基準操作位置は、水平位置より僅かに上方に位置している。本実施例においては、時計回りに回動する方向が第１方向であり、反時計回りに回動する方向が第２方向である。また。１対のガイド穴５４の各々は、概ね円弧状のものであるが、下方に向かうほど円弧から徐々に外側に広げられた形状とされており、本ステアリングシステムは、操作部材を円弧状に回動するものに比較して、運転者が自身の体付近で行う操作の操作性が向上させられている。

１対のハンドル１４に一体的に設けられた前記ハンドルロッド５６の各々は、インパネの内部において、電動モータ６０によって回転させられるアーム６２に接続されている。それら１対のモータ６０は、概ね円弧状の１対のガイド穴５４の各々の中心に位置するように、インパネリインフォースメントに固定され、そのモータ６０の出力軸にアーム６２の一端部が連結されている。そのアーム６２は、インパネのパネル材５２に平行に延び、それの他端部がハンドルロッド５６に接続されている。そのような構造により、１対のハンドル１４の各々は、車体の一部に保持されることとなる。また、アーム６２とハンドルロッド５６との接続部について詳しく説明すれば、アーム６２には、それの軸線方向に延びる長穴６４と、その長穴６４に沿ってスライド可能なスライダ６６とが設けられており、そのスライダ６６にハンドルロッド５６が固定されている。このような構造から、１対のハンドル１４は、モータ６０からの径方向の距離が変わるガイド穴５４の各々に沿って移動可能とされている。ちなみに、スライダ６６が、アーム６２に対して相対回転不能とされているため、ハンドル１４も、アーム６２に対して相対回転不能とされている。なお、以下の説明において、右側のハンドル１４Ｒに対応するモータ６０をモータ６０Ｒと呼び、左側のハンドル１４Ｌに対応するモータ６０をモータ６０Ｌと呼ぶ場合がある。

上記モータ６０は、減速機付のモータであり、１対のハンドル１４の各々にガイド穴５４の方向に沿った力である軌道方向力Ｆ_Sを付与することが可能とされている。つまり、本ステアリングシステムにおいては、モータ６０，アーム６２等を含んで、１対のハンドル１４の各々に対応する１対の軌道方向力付与装置７０が構成され、そのモータ６０の各々が、それら１対の軌道方向力付与装置７０の動力源として機能するものとなっている。本ステアリングシステムにおいては、そのモータ６０を制御することによって、軌道方向力の大きさや向きを任意に変更することが可能となっている。また、詳細な説明は省略するが、モータ６０Ｒ，６０Ｌは、それぞれが、ハンドル１４Ｒ，１４Ｌの基準操作位置からの操作量である操作角δ_R，δ_Lを検出可能な操作角センサ７２Ｒ，７２Ｌを備えている。この操作角センサ７２Ｒ，７２Ｌは、エンコーダを主体としてモータ軸の回転角度を検出する回転角センサであり、ハンドル１４Ｒ，１４Ｌの基準操作位置に対応して設定されたモータ軸の回転基準位置からの回転量を検出することで、操作角δ_R，δ_Lを検出するものである。ちなみに、操作角δ_R，δ_Lは、ハンドル１４が基準操作位置から反時計回りに回動した場合の角度を正とし、軌道方向力Ｆ_Sは、ハンドル１４を反時計回りに回動させる方向の力を正とする。

さらに、アーム６２の各々には、自身に加わる操作トルクを検出可能な操作トルクセンサ８０が設けられている。それら１対の操作トルクセンサ８０は、それぞれが１対の歪みゲージ８２，８４を有し、モータ６０の動力と運転者によって加えられる力との相互作用によって生じるアーム６２のたわみの方向と変形量とを検出可能とされている。そのアーム６２のたわみの方向と変形量とに基づいて、ハンドル１４に加わる操作力Ｆ_Hの方向が推定されるのである。ちなみに、操作力Ｆ_Hは、ハンドル１４を反時計回りに回動させる方向の力を正とする。このように、本ステアリングシステムは、１対のハンドル１４の各々に対して、１対の操作力方向検知器を備えるものとされている。なお、以下の説明において、右側のハンドル１４Ｒに対応する操作トルクセンサ８０を８０Ｒと呼び、左側のハンドル１４Ｌに対応する操作トルクセンサ８０を８０Ｌと呼ぶ場合がある。

２．ＥＣＵによる制御
以上のように説明した構造の本ステアリングシステムは、制御装置としてのステアリング電子制御ユニット１００（以下、「ＥＣＵ１００」と呼ぶ場合がある）によって制御される。ＥＣＵ１００は、コンピュータ１０２を主体とするものであり、先に述べた転舵量センサ４０，１対の操作角センサ７２、１対の歪みゲージ８０等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ１００は、転舵装置１２の転舵モータ２４，操作装置１０が備える１対の軌道方向力付与装置７０の各々のモータ６０が、自身の有する駆動回路（ドライバ）に接続されており、それらの動作の制御を行うものとされている。ＥＣＵ１００のコンピュータには、後に説明する軌道方向力制御プログラム、転舵制御プログラム、ステアリングシステムの制御に関する各種のデータ等が記憶されている。

ＥＣＵ１００は、主に、軌道方向力制御と転舵制御との２つの制御を行う。その１つである軌道方向力制御は、前述した１対の軌道方向力付与装置７０に関する制御であり、詳しくは、１対のモータ６０の制御である。この制御では、通常、１対のハンドル１４の各々にそれらの操作量が減少する向きの力を付与する基準位置方向力付与制御が実行される。この制御を右側のハンドル１４Ｒについて説明すれば、操作角センサ７２Ｒの検出信号に基づいてハンドル１４Ｒの操作角δ_Rが取得され、その取得されたδ_Rに応じた大きさの力で、かつ、ハンドル１４Ｒの操作量が減少する向き力となるように軌道方向力Ｆ_SRが決定される。詳しくは、図５に示した操作角と軌道方向力との関係から解るように、軌道方向力Ｆ_SRは、操作角δ_Rが大きくなるほどその操作の方向とは反対の方向への大きな反力とされる。そして、その決定された軌道方向力Ｆ_SRを発揮するように、モータ６０Ｒへの供給電流Ｉ_HRが決定されるのである。また、左側のハンドル１４Ｌに対しても同様の制御が行われ、操作角センサ７２Ｌによって検出されたδ_Lに基づいて軌道方向力Ｆ_SLが決定され、その軌道方向力Ｆ_SLを発揮するように、モータ６０Ｌへの供給電流Ｉ_HLが決定される。ちなみに、本実施例においては、軌道方向力に応じた電力が決定されるのであり、モータを定電圧で制御するため、ＥＣＵ１００は、モータへの供給電流が決定されるようになっている。そして、その決定された供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLに関する指令が駆動回路であるインバータに送信され、そのインバータによってその電流Ｉ_HR，Ｉ_HLが、モータ６０Ｒ，６０Ｌに供給される。

ＥＣＵ１００におけるもう１つの制御である転舵制御は、前述した転舵装置１２に関する制御であり、詳しくは、転舵モータ２４の制御である。この制御では、１対の操作角センサ７２の検出信号に基づいて１対のハンドル１４の操作角δ_R，δ_Lが取得され、それら取得されたδ_R，δ_Lに基づいて目標転舵量θ*すなわちピニオンギヤの回転位置である転舵量の目標となる値が決定される。詳しくは、操作角δ_R，δ_Lに基づく転舵量成分の和に基づいて決定されるのであり、次式に従って決定される。
θ*＝Ｇ₀・（Ｇ_SR・δ_R＋Ｇ_SL・δ_L）
ここで、Ｇ_SR，Ｇ_SLはハンドル１４の各々の操作ゲイン（重み付けのためのゲイン）であり、その操作ゲインに操作角を乗じたものがハンドル１４の各々に対応する転舵量成分である。なお、それら操作ゲインＧ_SR，Ｇ_SLは、通常状態において等しい値（＝１）とされ、１対のハンドル１４の左右にバランスのとれた操舵を実現するようにされている。また、Ｇ₀は、操作角から転舵量に換算するためのゲインである。次いで、転舵量センサ４０の検出信号に基づいて実際の転舵量θが取得され、目標転舵量θ*と実転舵量θとの転舵量偏差Δθ（＝θ*−θ）が認定され、その転舵量偏差Δθが０となるように、転舵モータ２４への供給電流Ｉ_Sが決定される。そして、その決定された供給電流Ｉ_Sに関する指令が駆動回路であるインバータに送信され、そのインバータによってその電流Ｉ_Sが、転舵モータ２４に供給される。

また、上述した軌道方向力制御では、１対のハンドル１４の各々に互いに逆方向の操作（相反操作）がされた場合、例えば、１対のハンドルの一方が時計回りに操作されるとともに、それらの他方が反時計回りに操作された場合等には、それらハンドル１４の操作を制限する制御、具体的には、それらハンドル１４の逆方向の位置変動を制限するように１対の軌道方向力付与装置７０の各々のモータ６０を制御する逆方向操作制限制御が実行される。この制御について、図６を参照しつつ、以下に詳しく説明する。

例えば、図６に示すように、１対のハンドル１４が切られている状態において、右側ハンドル１４Ｒが切り増す操作がされ、左側ハンドル１４Ｌが操作基準位置に戻す操作がされた場合、つまり、右側ハンドル１４Ｒに対応する操作トルクセンサ８０Ｒによって反時計回りの操作力Ｆ_HRが検出されるとともに、左側ハンドル１４Ｌに対応する操作トルクセンサ８０Ｌによって時計回りの操作力Ｆ_HLが検出された場合には、逆方向操作制限制御が行われる。ちなみに、左側ハンドル１４Ｌが、手放されて、あるいは、左手に力をほとんど入れていない状態で軌道方向力Ｆ_SLのみによって基準操作位置に戻される場合には、操作トルクセンサ８０Ｌによって検出される操作力Ｆ_HLは０あるいは略０であり、その逆方向操作制限制御は行われない。この逆方向操作制限制御では、右側ハンドル１４Ｒの反時計回りの位置変動と、左側ハンドル１４Ｌの時計回りの位置変動とを制限するようにモータ６０Ｒ，６０Ｌがを制御される。詳しくは、図５に示すように、それらハンドル１４に付与する軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLが、前記相反操作の向きと反対向きの力で、大きさが大きな力である操作制限力Ｆ_S0あるいは−Ｆ_S0（図における二点鎖線）とされる。なお、その操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）は、通常、操作部材に加えられる操作力に対して位置変動を抑制できる程度に充分な大きさの力とされている。そして、その操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）を発揮するように、モータ６０Ｒ，６０Ｌへの供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLが決定される。

なお、１対のハンドル１４の少なくとも一方が、例えば、上記操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）や運転者により加えられた操作力によって、前記相反操作の向きとは反対の向きに位置変動させられた場合には、上記逆方向操作制限制御による制御を解除して、通常の基準位置方向力付与制御に戻される。

３．制御プログラム
本ステアリングシステムの制御は、図７にフローチャートを示す軌道方向力制御プログラムと、図８にフローチャートを示す転舵制御プログラムとが実行されることによって行われる。それらの制御プログラムは、ＥＣＵ１００が有するコンピュータ１０２に格納されており、イグニッションスイッチがＯＮ状態とされた後、短い時間間隔（例えば、数msec〜数十msec）をおいて繰り返し実行される。以下に、それらの制御の流れを、フローチャートを参照しつつ、詳しく説明する。

軌道方向力制御では、まず、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す、他のステップも同様である）およびＳ２において、１対のハンドル１４の各々の操作角δ_R，δ_Lと、それに加わる操作力Ｆ_HR，Ｆ_HLとが取得される。次いで、Ｓ３において、逆方向操作フラグｆがセットされているか否かが判定される。この逆方向操作フラグｆは、１対のハンドル１４の各々に前記相反操作が行われた場合に０から１にセットされるものである。

１対のハンドル１４の各々に相反操作が行われたか否かは、Ｓ４において判定される。具体的には、Ｓ２において取得された操作力Ｆ_HR，Ｆ_HLが逆方向の力である場合、つまり、それらを乗じた値が負である場合には、１対のハンドル１４の各々に相反操作が行われたと判定される。その相反操作が行われていない場合には、通常の制御、つまり、先に詳しく説明した基準位置方向力付与制御が実行される。具体的には、Ｓ１において取得された操作角δ_R，δ_Lに基づいて、Ｓ５において、１対のハンドル１４の各々に付与する軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLが決定され、Ｓ６において、その軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLを発揮するように、モータ６０Ｒ，６０Ｌへの供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLが決定される。この決定された供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLに関する指令が、モータ６０Ｒ，６０Ｌに送信され、軌道方向力制御プログラムの１回の実行が終了する。

一方、相反操作が行われたと判定された場合には、Ｓ７において、軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLが、操作力Ｆ_HR，Ｆ_HLの方向に応じて、操作制限力Ｆ_S0あるいは−Ｆ_S0とされる。また、それとともに、Ｓ８において逆方向操作フラグｆが１とされる。そして、Ｓ６において、その操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）を発揮するように、モータ６０Ｒ，６０Ｌへの供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLが決定される。この決定された供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLに関する指令が、モータ６０Ｒ，６０Ｌに送信され、軌道方向力制御プログラムの１回の実行が終了する。

上述のように１対のハンドル１４の各々に相反操作が行われたと判定され、その次の軌道方向力制御プログラムの実行の際には、Ｓ３においてＹＥＳと判定され、Ｓ９以降が実行されることとなる。Ｓ９以降においては、上記の相反操作の向きの操作を制限する制御、つまり、先に説明した逆方向操作制限制御を継続するか、あるいは、通常の基準位置方向力付与制御に戻すかが判定される。まず、Ｓ９において、１回前のプログラム実行時の操作角に対する操作角の変化量である操作角変化量Δδ_R，Δδ_Lが取得される。次いで、Ｓ１０において、１対のハンドル１４の各々において、前記相反操作の向きとは反対向きに位置変動させられたか否かが判定される。詳しくは、１対のハンドル１４の一方が、操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）が作用する方向に位置変動したか否かによって判定され、その方向に位置変動した場合に基準位置方向力付与制御に戻される。さらに、具体的に説明すれば、操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）に設定された軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLとＳ９において取得された操作角変化量Δδ_R，Δδ_Lとの積を求め、その積が０（操作角変化量が０である）あるいは負である場合には、ハンドル１４が位置変動していない、あるいは、操作制限力に対向して位置変動させた場合であるため、逆方向操作制限制御が継続される。つまり、軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLが操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）とされたままＳ６が実行される。また、その積が正である場合には、ハンドル１４が操作制限力と同方向に位置変動したため、基準位置方向力付与制御に戻される。この場合、Ｓ１１において逆方向操作フラグｆが０にリセットされて、Ｓ５以降が実行される。

次に、図８にフローチャートを示す転舵制御について説明すれば、この制御では、Ｓ２１において取得された１対のハンドル１４の操作角δ_R，δ_Lに基づいて、Ｓ２２において、先に説明したように目標転舵量θ*が決定される。なお、１対のハンドル１４の各々に前記相反操作が行われた場合には、上述した軌道方向力制御プログラムによって、その相反操作の向きへの操作が制限されるため、１対のハンドル１４の各々の操作角δの変動は小さく、目標転舵量θ*の変動も小さい。次に、目標転舵量θ*とＳ２３において取得した実転舵量θとの偏差である転舵量偏差Δθが、Ｓ２４において認定される。そして、Ｓ２５において、その転舵量偏差Δθに基づいて、転舵モータ２４への供給電流Ｉ_Sが決定されるのである。この決定された供給電流Ｉ_Sに関する指令が、インバータから転舵モータ２４に送信され、転舵制御プログラムの１回の実行が終了する。

以上説明した軌道方向力プログラムおよび転舵制御プログラムが、イグニッションスイッチがＯＦＦとされるまで、繰り返し実行されるのである。上述したＥＣＵ１００の機能を、模式的に示した機能ブロック図が、図９である。上記機能に基づけば、ＥＣＵ１００のコンピュータ１０２は、軌道方向力制御を行う軌道方向力制御部１２０と、転舵制御を行う転舵制御部１２２とを備えている。また、その軌道方向力制御部１２０は、１対のハンドル１４の各々が互いに逆方向に操作されたか否かを判定する逆方向操作判定部１３０と、１対のハンドル１４の各々にそれらの操作量に応じた大きさで、かつ、それらの操作量が減少する向きの力を付与する基準位置方向力付与制御部１３２と、１対のハンドルの各々に互いに逆方向に操作された状態において、それらの操作を制限する逆方向操作制限部１３４とを備えている。なお、軌道方向力制御部１２０において決定されたＦ_Sおよび転舵制御部１２２において決定された転舵量偏差Δθは、コンピュータ１０２からＥＣＵ１００が有する供給電流決定部１５０に出力され、それらに基づく１対の軌道方向力付与装置７０のモータ６０Ｒ，６０Ｌへの供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLおよび転舵装置１２の転舵モータ２４への供給電流Ｉ_Sが決定される。それら供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HL，Ｉ_Sは、それぞれ駆動回路であるインバータ１５２Ｒ，１５２Ｌ，１５４を介して、モータ６０Ｒ，６０Ｌ，転舵モータ２４に供給される。また、ＥＣＵ１００が上記のような機能を有することから、本実施例においては、前記１対の軌道方向力付与装置７０と上記逆方向操作制限部１３４とを含んで、１対のハンドル１４の操作を制限する操作制限装置が構成されているのである。

ちなみに、本ステアリングシステムのＥＣＵ１００においては、軌道方向力制御プログラムのＳ１，Ｓ５，Ｓ６の処理を実行する部分を含んで基準位置方向力付与制御部１３２が構成され、Ｓ６，Ｓ７の処理を実行する部分を含んで逆方向操作制限部１３４が構成されている。

以上説明したように、本ステアリングシステムによれば、例えば、車両が急発進させられた場合における運転者の後方への移動、あるいは、車両に急ブレーキがかけられた場合における運転者の前方への移動に伴って、１対のハンドル１４に操作が入力された場合であっても、上記操作制限装置によって１対のハンドル１４は略動かされず、それらの操作位置の変動を回避することが可能である。本ステアリングシステムは、そのような場合に限らず、転舵における互いに逆方向の操作された場合に、ハンドル１４の各々の操作を制限するため、適切な操舵を担保することが可能となる。

＜第２実施例＞
第２実施例の車両用ステアリングシステムは、そのハード構成が、１対の操作方向力検知器としての操作トルクセンサ８０を備えていないことを除いて、第１実施例のシステムと同様の構成であるため、本実施例の説明においては、第１実施例のシステムと同じ機能の構成要素については、同じ符号を用いて対応するものであることを示し、それらの説明は省略するものとする。本実施例のシステムは、第１実施例のシステムとはＥＣＵによる制御が異なるものであるため、本実施例のＥＣＵによる制御ついて、以下に説明する。

本実施例は、１対のハンドル１４の各々が互いに逆方向に操作されたか否かを判定する方法が、第１実施例の判定方法とは相違する。本実施例においては、１対のハンドル１４の各々に逆方向への変動があったか否かで判定されるのであり、具体的には、右側ハンドル１４Ｒの操作角変化量Δδ_Rおよび左側ハンドル１４Ｌの操作角変化量Δδ_Lに基づいて判定されるのである。より詳しく説明すれば、操作角変化量Δδ_R，Δδ_Lは、反時計回りに操作された場合に正の値となり、時計回りに操作された場合に負の値となるため、それらの積が負である場合に１対のハンドル１４の各々が互いに逆方向に操作されたと判定される。そのような場合には、第１実施例と同様に、それらハンドル１４に付与する軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLが、操作制限力Ｆ_S0あるいは−Ｆ_S0（図における二点鎖線）とされ、その操作制限力Ｆ_S0（あるいは−Ｆ_S0）を発揮するように、モータ６０Ｒ，６０Ｌへの供給電流Ｉ_HR，Ｉ_HLが決定される。

上述した軌道方向力制御は、図１０にフローチャートを示す軌道方向力制御プログラムが実行されることによって行われる。本実施例の軌道方向力制御プログラムは、図７に示した第１実施例の軌道方向力制御プログラムと類似するものであるが、Ｓ４４において、Ｓ４２で取得された操作角変化量Δδ_R，Δδ_Lの積に基づいて判定されるようになっている。逆方向に操作されたと判定された場合には、Ｓ４７において、軌道方向力Ｆ_SR，Ｆ_SLが、操作力Ｆ_HR，Ｆ_HLの方向に応じて操作制限力Ｆ_S0あるいは−Ｆ_S0とされ、Ｓ４８において逆方向操作フラグｆが１とされる。また、このＳ４８においては、１回前のプログラム実行時の操作角が、基準操作角δ_R0，δ_L0とされるようになっている。これら基準操作角δ_R0，δ_L0は、Ｓ４９における逆方向操作制限制御を継続するか否かの判定に用いられるものであり、互いに逆方向に操作された１対のハンドル１４の少なくとも一方が、基準操作角δ_R0，δ_L0となる位置まで戻された場合に、逆方向操作制限制御から基準位置方向力付与制御に戻されるようになっている。

請求可能発明の実施例である車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。 図１に示す操作装置の正面図（運転者側から眺めた図）である。 図１に示す操作装置を上方から眺めた図である。 図１に示す操作装置の車両左側から眺めた側面図である。 操作部材の操作角と軌道方向力との関係を示す概略図である。 １対の操作部材の各々が互いに逆方向に操作された状態の一例を示す図である。 図１に示す電子制御ユニットによって実行される軌道方向力制御プログラムを表すフローチャートである。 図１に示す電子制御ユニットによって実行される転舵制御プログラムを表すフローチャートである。 図１の車両用ステアリングシステムが備える電子制御ユニットの機能を示すブロック図である。 第２実施例の車両用ステアリングシステムが備える電子制御ユニットによって実行される軌道方向力制御プログラムを表すフローチャートである。

符号の説明

１０：操作装置 １２：転舵装置 １４，１４Ｒ，１４Ｌ：ハンドル（操作部材） ２４：転舵モータ ４０：転舵量センサ ６０，６０Ｒ，６０Ｌ：電動モータ（動力源） ７０，７０Ｒ，７０Ｌ：軌道方向力付与装置 ７２，７２Ｒ，７２Ｌ：操作角センサ ８０，８０Ｒ，８０Ｌ：操作トルクセンサ（操作方向力検知器） １００：ステアリング電子制御ユニット（ＥＣＵ，制御装置） １２０：軌道方向力制御部 １２２：転舵制御部 １３２：基準位置方向力付与制御部 １３４：逆方向操作制限部

Claims (4)

1. それぞれが、設定された軌道に沿って互いに独立して操作可能とされるとともに、車両が右旋回する方向の車輪の転舵に対応する第１方向と左旋回する方向の車輪の転舵に対応する第２方向とに操作可能とされた１対の操作部材と、
   車輪を転舵する転舵装置と、
   前記１対の操作部材の各々のその各々に対応する前記軌道上に設定された基準操作位置からの操作量に基づいて車輪の目標転舵量を決定するとともに車輪の転舵量が目標転舵量となるように前記転舵装置を制御する転舵制御部を有する制御装置と
   を備えた車両用ステアリングシステムであって、
   前記１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態において、それら１対の操作部材の各々の操作を制限する操作制限装置を備えた車両用ステアリングシステム。
2. 当該ステアリングシステムが、
   それぞれが、動力源を備え、その動力源が制御されることによって前記１対の操作部材の各々に対して、その各々について設定された軌道に沿った方向の力である軌道方向力を付与する１対の軌道方向力付与装置を備え、
   前記制御装置が、前記１対の軌道方向力付与装置の各々の動力源を制御することで軌道方向力を制御する軌道方向力制御部を有する請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
3. 前記軌道方向力制御部が、前記１対の操作部材が互いに逆方向に操作された状態において、前記１対の軌道方向力付与装置の各々が有する動力源を制御することで、それら１対の操作部材の各々の操作を制限する逆方向操作制限部を有し、
   前記操作制限装置が、前記１対の軌道方向力付与装置と前記逆方向操作制限部とを含んで構成された請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
4. 当該ステアリングシステムが、
   前記１対の操作部材の各々に対して設けられてそれら１対の操作部材の各々に加わる操作力の方向を検知する１対の操作力方向検知器を備え、前記操作制限装置が、それら１対の操作力方向検知器の検知結果に基づいて前記１対の操作部材の逆方向の操作を制限するように構成された請求項１ないし請求項３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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