JP2008273419A - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵アシスト力付与手段に操舵アシスト力を付与することができない異常が発生したときには、伝達比可変装置のアクチュエータによって操舵アシスト力を発生させ、運転者の操舵負担を確実に軽減する。
【解決手段】入力軸１６に対し出力軸１８を相対回転させることにより伝達比を変更する伝達比可変装置２０と、入力軸及び出力軸の間の伝達比の変化を阻止するロックオン状態に切り替わるロック装置５６と、伝達比可変装置及びロック装置を制御する制御装置７０とを有する。伝達比可変装置は電動モータ２６及び減速機構２７を有し、電動モータのステータ２８は車体３２に固定され、制御装置は操舵アシスト力を付与することができない異常が操舵アシスト力付与手段に発生したときには、伝達比の制御を中止しロック装置をロックオン状態に切り替え、電動モータ２６により補助的な操舵アシスト力を発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の操舵制御装置に係り、更に詳細には操舵伝達比を変更する伝達比可変装置を備えた車両の操舵制御装置に係る。

自動車等の車両の操舵制御装置の一つとして、操舵伝達比を変更する伝達比可変装置を備えた操舵制御装置は既に知られている。この種の操舵制御装置は、一般に、回転可能に支持され且つステアリングホイールと相対回転不能に係合された入力軸と、回転可能に支持された出力軸と、出力軸の回転運動を操舵輪が舵角を変更する運動に変換する運動変換機構と、入力軸に対し相対的に出力軸を回転させることにより入力軸の回転運動量に対する出力軸の回転運動量の比である伝達比を変更する伝達比可変装置とを有している。

また一般に、自動車等の車両には、操舵アシスト力を付与して運転者の操舵負担を軽減するパワーステアリング装置が設けられている。しかしパワーステアリング装置が失陥すると、伝達比可変装置のアクチュエータが入力軸に対し相対的に出力軸を回転させるために必要なトルクが増大し、伝達比の変更制御を応答性よく適正に行うことができなくなる。そのため例えば下記の特許文献１に記載されている如く、パワーステアリング装置が失陥すると、伝達比可変装置の制御を中止するよう構成された操舵制御装置も既に知られている。
特開平１１−１５２０５４号公報

上述の如き操舵制御装置によれば、パワーステアリング装置が失陥した場合に、伝達比可変装置の制御が継続されることにより伝達比の変更が不適切に行われることを確実に防止することはできるが、操舵機構は伝達比可変装置もパワーステアリング装置も備えていない操舵機構と同一の状況になるため、運転者の操舵操作に要する力は軽減されず、そのため運転者の操舵負担が全く軽減されないという問題がある。

本発明は、パワーステアリング装置が失陥すると伝達比可変装置の制御を中止するよう構成された従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、パワーステアリング装置の如き操舵アシスト力付与手段に操舵アシスト力を付与することができない異常が発生したときには、伝達比可変装置のアクチュエータによって操舵アシスト力を発生させることにより、運転者の操舵負担を確実に軽減することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち操舵アシスト力付与手段を備えた車両に適用され、回転可能に支持され且つステアリングホイールと相対回転不能に係合された入力軸と、回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸の回転運動を操舵輪が舵角を変更する運動に変換する運動変換機構と、前記入力軸に対し相対的に前記出力軸を回転させることにより前記入力軸の回転運動量に対する前記出力軸の回転運動量の比である伝達比を変更する伝達比可変装置と、前記入力軸及び前記出力軸の間の伝達比の変化を阻止するロックオン状態と、前記入力軸及び前記出力軸の間の伝達比の変化を許容するロックオフ状態とに切り替わるロック装置と、前記伝達比可変装置及び前記ロック装置を制御する制御装置とを有し、前記伝達比可変装置は回転アクチュエータ及び減速機構を有し、前記回転アクチュエータは前記車両の車体に固定されたステータと、該ステータとの間の相互作用により発生するロータ駆動トルクによって前記ステータに対し相対的に回転駆動されるロータと、前記ロータにより回転駆動される回転体とを含み、前記回転体の回転により前記入力軸に対し相対的に前記出力軸を回転させるよう構成された車両の操舵制御装置に於いて、前記制御装置は操舵アシスト力を付与することができない異常が前記操舵アシスト力付与手段に発生したときには、伝達比の制御を中止し前記ロック装置を前記ロックオン状態に切り替えると共に、前記回転アクチュエータにより補助的な操舵アシスト力を発生することを特徴とする車両の操舵制御装置によって達成される。

上記請求項１の構成によれば、操舵アシスト力を付与することができない異常が操舵アシスト力付与手段に発生したときには、伝達比の制御が中止されロック装置がロックオン状態に切り替えられることによって入力軸及び出力軸が一体的に回転する状態にされ、その状態にて回転アクチュエータにより補助的な操舵アシスト力が発生されるので、伝達比の変更制御を応答性よく適正に行うことができなくなることに起因して伝達比の変更制御が不適切に行われることを確実に防止することができるだけでなく、回転アクチュエータにより発生された補助的な操舵アシスト力を確実に入力軸及び出力軸へ伝達させ、これにより運転者の操舵操作の負担を確実に低減することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記回転アクチュエータは前記ステアリングホイールと前記減速機構との間に配置され、前記ロック装置は前記ロックオン状態に於いては前記入力軸及び前記ロータの相対回転を阻止し、前記制御装置は前記ステアリングホイールと前記ロック装置との間に配置されたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて前記回転アクチュエータを制御するよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項２の構成によれば、回転アクチュエータはステアリングホイールと減速機構との間に配置され、ロックオン状態に於いては入力軸及びロータの相対回転が阻止され、ステアリングホイールとロック装置との間に配置されたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて回転アクチュエータが制御されるので、入力軸及びロータの相対回転を阻止することによって入力軸及び出力軸が一体的に回転する状態にすることができ、補助的な操舵アシスト力をステアリングホイールとロック装置との間の操舵トルクに応じて制御することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記減速機構は前記ステアリングホイールと前記回転アクチュエータとの間に配置され、前記ロック装置は前記ロックオン状態に於いては前記出力軸及び前記回転体の相対回転を阻止し、前記制御装置は前記ステアリングホイールと前記減速機構との間に配置されたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて前記回転アクチュエータを制御するよう構成される（請求項３の構成）。

上記請求項３の構成によれば、減速機構はステアリングホイールと回転アクチュエータとの間に配置され、ロックオン状態に於いては出力軸及び回転体の相対回転が阻止され、ステアリングホイールと減速機構との間に配置されたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて回転アクチュエータが制御されるので、出力軸及び回転体の相対回転を阻止することによって入力軸及び出力軸が一体的に回転する状態にすることができ、補助的な操舵アシスト力をステアリングホイールと減速機構との間の操舵トルクに応じて制御することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項３の構成に於いて、前記回転アクチュエータと前記減速機構との間に変速装置が設けられており、前記変速装置の減速比は前記操舵アシスト力付与手段に異常が発生しているときには前記操舵アシスト力付与手段に異常が発生していないときに比して高い値に制御されるよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項４の構成によれば、回転アクチュエータと減速機構との間に変速装置が設けられ、変速装置の減速比は操舵アシスト力付与手段に異常が発生しているときには操舵アシスト力付与手段に異常が発生していないときに比して高い値に制御されるので、操舵アシスト力付与手段に異常が発生していないときに於ける操舵伝達比の制御を効率的に行いつつ、操舵アシスト力付与手段に異常が発生している状況に於いて回転アクチュエータにより発生される補助的な操舵アシスト力を減速比とは逆数の増力比にて増力して入力軸及び出力軸へ伝達することができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕

本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れかの構成に於いて、制御装置は操舵制御装置が正常な状況に於いて操舵アシスト力を付与することができない異常が操舵アシスト力付与手段に発生したときに、ロック装置をロックオン状態に切り替えると共に、回転アクチュエータにより補助的な操舵アシスト力を発生するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れか又は上記好ましい態様１の構成に於いて、運転者による同一の操舵状況について見て、補助的な操舵アシスト力は正常な操舵アシスト力付与手段により発生される操舵アシスト力よりも小さいよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至４の何れか又は上記好ましい態様１の構成に於いて、操舵トルクに対する補助的な操舵アシスト力の比は正常な操舵アシスト力付与手段が正常であるときに於ける操舵トルクに対する操舵アシスト力の比よりも小さいよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れか又は上記好ましい態様１乃至３の何れかの構成に於いて、回転アクチュエータは電動モータであるよう構成される（好ましい態様４）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施例について詳細に説明する。
［第一の実施例］

図１は本発明による車両の操舵制御装置の第一の実施例を示す概略構成図、図２は伝達比可変装置の波動歯車機構を回転軸線に垂直な切断面にて切断して示す断面図である。尚図２に於いては、簡略化の目的でハッチングは省略されている。

図１に於いて、１０は操舵制御装置を全体的に示している。操舵制御装置１０は、車両の運転者により操舵操作（回転操作）されるステアリングホイール１２と、回転軸線１４の周りに回転可能に支持された入力軸としてのアッパステアリングシャフト１６と、回転軸線１４の周りに回転可能に支持された出力軸としてのロアステアリングシャフト１８と、必要に応じてアッパステアリングシャフト１６に対し相対的にロアステアリングシャフト１８を回転させることによりアッパステアリングシャフト１６の回転運動量に対するロアステアリングシャフト１８の回転運動量の比である伝達比を変更する伝達比可変装置２０と、ロアステアリングシャフト１８の回転運動を操舵輪である左右前輪２２Ｌ及び２２Ｒの舵角変更運動に変換する運動変換機構２４とを含んでいる。

アッパステアリングシャフト１６は上端にて図には示されていないトーションバーを介してステアリングホイール１２に連結され、下端に回転軸線１４に垂直に延在するディスク部１６ａを一体に有している。ロアステアリングシャフト１８の上端には回転軸線１４に垂直に延在するディスク部１８ａと、該ディスク部１８ａの外縁部より回転軸線１４に整合して上方へ延在する円筒部１８ｂとが一体に設けられている。ディスク部１８ａ及び円筒部１８ｂはディスク部１６ａより隔置され、これによりディスク部１６ａを回転軸線１４の周りに回転可能に遊嵌状態にて受け入れている。

伝達比可変装置２０は回転アクチュエータとしての電動モータ２６及び減速歯車機構２７を有している。電動モータ２６はステアリングホイール１２とディスク部１６ａとの間にてアッパステアリングシャフト１６の周りに配設されている。電動モータ２６はブラシレスモータであり、複数の電磁コイルを備えたステータ２８と、周方向に配列された複数の永久磁石を備えステータ２８との間の電磁気的相互作用により発生するロータ駆動トルクによってステータ２８に対し相対的に回転駆動されるロータ３０とを有している。ステータ２８は車両の車体３２に固定され、車体３２により支持されている。ロータ３０はアッパステアリングシャフト１６に対し相対的に回転軸線１４の周りに回転可能にアッパステアリングシャフト１６に遊嵌合する管状をなし、下端に回転軸線１４に垂直に延在するディスク部３０ａを一体に有している。ディスク部３０ａは長径Ｌａ及び短径Ｌｂを有する楕円形をなし、ロータ３０と一体に回転する回転体として機能する。

ディスク部１６ａの外縁部の上面には回転軸線１４に整合する平歯の内歯３４ａを有するリング歯車部材３４が固定されており、円筒部１８ｂの上端部の内面には回転軸線１４に整合する平歯の内歯３６ａを有するリング歯車部材３６が固定されている。リング歯車部材３４は円筒部１８ｂより径方向内方に隔置され且つリング歯車部材３６より回転軸線１４に沿う方向に隔置されている。リング歯車部材３４及び３６は互いに同一のピッチ円直径を有しているが、図示の第一の実施例に於いてはそれぞれ１００及び１０２の歯数を有している。

図２に示されている如く、ディスク部３０ａはリング歯車部材３４及び３６に径方向に対向する位置に位置し、ディスク部３０ａの外周には軸受３８を介して平歯の外歯４０ａを有する帯状の外歯歯車部材４０が配設されている。軸受３８は可撓性を有するインナレース３８ａ及びアウタレース３８ｂとこれらの間に配設された複数のローラ３８ｃとよりなり、インナレース３８ａはディスク部３０ａに対し相対回転しないようディスク部３０ａに圧入式に嵌合している。外歯歯車部材４０は可撓性を有し、軸受３８のアウタレース３８ｂに対し相対回転しないようアウタレースに圧入式に嵌合し、これにより軸受３８及び外歯歯車部材４０は回転軸線１４の位置を中心とする楕円形をなしている。図示の第一の実施例に於いては、外歯歯車部材４０は１０２の歯数を有している。

また図２に示されている如く、外歯歯車部材４０はリング歯車部材３４及び３６のピッチ円とディスク部３０ａの長径Ｌａに整合する直線Ｌとが交差する二つの交点Ｐ１及びＰ２に於いてリング歯車部材３４及び３６と噛合するが、交点Ｐ１及びＰ２以外の領域に於いてリング歯車部材３４及び３６と噛合しないようになっている。アウタレース３８ｂ及び外歯歯車部材４０は可撓性を有するので、ディスク部３０ａがディスク部１６ａ及び円筒部１８ｂに対し相対的に回転軸線１４の周りに回転すると、それに伴って交点Ｐ１及びＰ２もディスク部３０ａの相対回転角度と同一の角度だけ回転軸線１４の周りに回転変位する。

かくしてリング歯車部材３４、３６及び外歯歯車部材４０はディスク部３０ａ及び軸受３８と共働して波動歯車機構（ストレイン・ウェーブ・ギヤリング機構）として減速歯車機構２７を構成しており、ディスク部３０ａ及び軸受３８は波動歯車機構の所謂ウェーブジェネレータとして機能する。波動歯車機構の機能は当技術分野に於いてよく知られているが、以下にその概要を説明する。

ディスク部３０ａがその下方より見てディスク部１６ａ及び円筒部１８ｂに対し相対的に回転軸線１４の周りに時計回り方向へ回転すると、その相対回転に伴って外歯歯車部材４０とリング歯車部材３４とが噛み合う位置が回転軸線１４の周りに時計回り方向へ回転移動する。上述の如く外歯歯車部材４０の歯数（１０２）はリング歯車部材３４の歯数（１００）よりも多い。従ってディスク部３０ａがリング歯車部材３４に対し相対的に回転軸線１４の周りに時計回り方向へ３６０°回転する間に、外歯歯車部材４０はリング歯車部材３４に対し二つの歯に相当する角度だけ反時計回り方向へ相対回転する。

またディスク部３０ａがリング歯車部材３６に対し時計回り方向へ相対回転すると、その相対回転に伴って外歯歯車部材４０とリング歯車部材３６とが噛み合う位置が回転軸線１４の周りに時計回り方向へ回転移動する。上述の如く外歯歯車部材４０の歯数（１０２）はリング歯車部材３６の歯数（１０２）と同一である。従ってディスク部３０ａがリング歯車部材３６に対し相対的に回転軸線１４の周りに３６０°回転しても、外歯歯車部材４０はリング歯車部材３６に対し相対回転しない。

従ってディスク部３０ａを一体に有するロータ３０がアッパステアリングシャフト１６に対し角度θだけ時計回り方向へ相対回転すると、３６０°に対しリング歯車部材３６の二つの歯に相当する角度の比１／Ｎ（図示の第一の実施例に於いては、Ｎは５１である）を角度θに乗じた角度θ／Ｎだけ、ロアステアリングシャフト１８はアッパステアリングシャフト１６に対し時計回り方向へ相対回転せしめられる。また同様にロータ３０がアッパステアリングシャフト１６に対し角度θだけ反時計回り方向へ相対回転すると、ロアステアリングシャフト１８は角度θ／Ｎだけアッパステアリングシャフト１６に対し反時計回り方向へ相対回転せしめられる。

かくして伝達比可変装置２０は、電動モータ２６及び減速歯車機構２７によってロータ３０をアッパステアリングシャフト１６に対し相対回転させることによりロアステアリングシャフト１８をアッパステアリングシャフト１６に対し相対回転させ、これによりアッパステアリングシャフト１６の回転運動量に対するロアステアリングシャフト１８の回転運動量の比である伝達比を変更する。

尚、ロータ３０がアッパステアリングシャフト１６に対し相対回転しない（θ＝０）場合には、ロアステアリングシャフト１８はアッパステアリングシャフト１６に対し相対回転しない。即ちロータ３０、アッパステアリングシャフト１６及びロアステアリングシャフト１８は互いに他に対し相対回転せず、これらのステアリングシャフトはあたかも一つのシャフトの如く回転する。

ロアステアリングシャフト１８の回転運動は運動変換機構２４により左右の前輪２２Ｌ及び２２Ｒの舵角を変更する運動に変換される。図示の第一の実施例に於ける運動変換機構２４はラックアンドピニオン型の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）４２を含み、パワーステアリング装置４２は車両横方向に延在するラックバー４４及びラックバー４４のラック歯に係合するピニオンシャフト４６を有している。

ラックバー４４は電動モータ及び減速機を有するアクチュエータ４８によって周知の如く軸線方向に付勢され、これにより運転者の操舵負担が軽減されるようになっている。ピニオンシャフト４６にはユニバーサルジョイント５０を介してロアステアリングシャフト１８の下端が連結されており、ロアステアリングシャフト１８の回転運動はユニバーサルジョイント５０を介してピニオンシャフト４６に同一の回転運動として伝達され、ピニオンシャフト４６の回転運動はラックバー４４の直線運動に変換される。尚アクチュエータ４８はロアステアリングシャフト１８又はピニオンシャフト４６にアシストトルクを付与するようになっていてもよい。

ラックバー４４の両端はボールジョイント５２を介して左右のタイロッド５４Ｌ及び５４Ｒの内端に連結され、タイロッド５４Ｌ及び５４Ｒの外端は図には示されていないボールジョイントを介してそれぞれ左右の操舵輪２２Ｒ及び２２Ｌの図には示されていないナックルアームに連結され、これによりラックバー４４の直線運動が周知の如く左右の前輪２２Ｌ及び２２Ｒのキングピン軸周りの揺動運動、即ち舵角変更運動に変換されるようになっている。

図１に示されている如く、ステアリングホイール１２と伝達比可変装置２０との間にはレバー式のロック装置５６が設けられており、ロック装置５６は必要に応じてアッパステアリングシャフト１６及びロータ３０の互いに他に対する相対回転を阻止するようになっている。図示の第一の実施例に於いては、ロック装置５６はロータ３０の上端の外側に例えば圧入により固定された被係合部材としてのロックホルダ５８と、アッパステアリングシャフト１６に固定されたマウント６０に取り付けられた電磁式のロックアクチュエータ６２と、ロックアクチュエータ６２により駆動される係合部材としてのロックレバー６４とを有している。

ロックホルダ５８の外周部には周方向に互いに隔置され且つ径方向外方へ開いた複数の凹部が設けられている。ロックレバー６４は図には示されていない枢軸により枢動可能に支持され、先端がロックホルダ５８の凹部に係合するロック位置と先端がロックホルダ５８の凹部より離脱する非ロック位置とを取り得るようになっている。ロックアクチュエータ６２はロックレバー６４を駆動するソレノイドを含み、ソレノイドに制御電流が通電されていないときにはロックレバー６４をロック位置に位置決めし、ソレノイドに制御電流が通電されているときにはロックレバー６４を非ロック位置に位置決めするようになっている。

かくしてロック装置５６は、ロックアクチュエータ６２のソレノイドに対する制御電流が制御されることにより、アッパステアリングシャフト１６及びロータ３０の互いに他に対する相対回転を阻止するロックオン状態と、アッパステアリングシャフト１６及びロータ３０の互いに他に対する相対回転を許容するロックオフ状態とに切り替わるようになっている。ロック装置５６がロックオン状態にあるときには、アッパステアリングシャフト１６及びロータ３０は互いに他に対し相対回転することができないので、リング歯車部材３４及び外歯歯車部材４０は一体的に回転する。リング歯車部材３６及び外歯歯車部材４０の歯数は同一であるので、これらの歯車部材は互いに他に対し同一の方向へ同一の角度回転し、従ってアッパステアリングシャフト１６及びロアステアリングシャフト１８は相対回転することなく、あたかも一つのシャフトの如く回転する。

ステアリングホイール１２とロック装置５６との間にはそれ自身周知の構造を有するスパイラルケーブル装置６６が設けられている。スパイラルケーブル装置６６のケーブルの内端はアッパステアリングシャフト１６に支持され、ケーブルの外端は車体３２により支持されており、これによりスパイラルケーブル装置６６はアッパステアリングシャフト１６の回転位置に拘らず車体３２の側よりロックアクチュエータ６２へ制御電流を供給する。またスパイラルケーブル装置６６はステアリングホイール１２に設けられたエアバッグや各種スイッチ等の電装部品に対し必要な制御電流を供給する。

ステアリングホイール１２とスパイラルケーブル装置６６との間には操舵角センサ６８が設けられており、操舵角センサ６８は操舵角θsを検出し、スパイラルケーブル装置６６を経て操舵角θsを示す信号を車体３２に設けられた電子制御装置７０へ供給する。操舵角センサ６８はアブソリュート型のロータリエンコーダであり、車体３２に対するアッパステアリングシャフト１６の相対回転角度を操舵角θsとして検出する。

電動モータ２６と波動歯車機構との間には回転角度センサ７２が設けられている。回転角度センサ７２はインクリメンタル型のロータリエンコーダであり、車体３２に対するロータ３０の相対回転角度θｍの変化量である回転角度変化量Δθｍを検出し、検出された回転角度変化量Δθｍを示す信号を電子制御装置７０へ出力するようになっている。回転角度センサ７２は伝達比可変装置２０の作動量、従ってアッパステアリングシャフト１６及びロアステアリングシャフト１８の相対回転角度を検出するためのものであるので、回転角度センサ７２に代えて或いは回転角度センサ７２に加えてロアステアリングシャフト１８の回転角度を検出する回転角度センサが設けられていてもよい。

電子制御装置７０には、操舵角センサ６８により検出された操舵角θsを示す信号及び回転角度センサ７２により検出されたロータ３０の回転角度変化量Δθｍを示す信号に加えて、車両に搭載された車速センサ７４より車速Ｖを示す信号が供給される。

電子制御装置７０は、車速Ｖに基づき目標ステアリングギヤ比Ｒgtに対応するロータ３０の目標回転角度変化量Δθｍtを演算し、回転角度センサ７２により検出される回転角度変化量Δθｍが目標回転角度変化量Δθｍtになるよう、伝達比可変装置２０の電動モータ２６を制御し、これによりステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比になるようアッパステアリングシャフト１６に対し相対的にロアステアリングシャフト１８を回転させる。尚伝達比可変装置２０の制御によるステアリングギヤ比や操舵輪の舵角の制御自体は本発明の要旨をなすものではなく、当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。

電子制御装置７０は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また電子制御装置７０の電源回路はリレーを有し、イグニッションスイッチが開成されても、暫くの間マイクロコンピュータ、駆動回路等へ電力を供給し得るようになっている。

電子制御装置７０は、イグニッションスイッチが閉成されると、伝達比可変装置２０の制御に先立ってロック装置５６のロックアクチュエータ６２のソレノイドに対する制御電流の通電を開始することによりロック装置５６をロックオフ状態に切り替える。また電子制御装置７０は、イグニッションスイッチが開成されると、伝達比可変装置２０の制御を終了し、しかる後ロック装置５６のロックアクチュエータ６２のソレノイドに対する制御電流の通電を終了することによりロック装置５６をロックオン状態に切り替える。

電子制御装置７０は、伝達比の正常な制御を行うことができない異常が伝達比可変装置２０等に生じているか否かを監視し、伝達比可変装置２０等に異常が生じていると判定したときには、図には示されていない警報装置を作動させ、伝達比可変装置２０の制御を終了すると共に、ロック装置５６のロックアクチュエータ６２のソレノイドに対する制御電流の通電を終了することによりロック装置５６をロックオン状態に切り替える。尚異常が生じているか否かの判定自体は本発明の要旨をなすものではなく、当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。

ステアリングホイール１２とスパイラルケーブル装置６６との間にはトルクセンサ８０が設けられており、スパイラルケーブル装置６６はトルクセンサ８０にも必要な電流を供給すると共に、トルクセンサ８０により検出された操舵トルクＴsを示す信号をアシストトルク制御用の電子制御装置８２へ供給する。電子制御装置８２は操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づき当技術分野に於いて公知の要領にて目標アシストトルクＴatを演算し、目標アシストトルクＴatに基づきパワーステアリング装置４２のアクチュエータ４８を制御する。尚アシストトルクの制御も本発明の要旨をなすものではなく、当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。

第一の実施例に於いては、アシストトルク制御用の電子制御装置８２は自己診断機能とてパワーステアリング装置４２が正常に所要のアシストトルクを発生することができる状況にあるか否かを判定し、正常に所要のアシストトルクを発生することができると判定されるときにはアシストトルクの制御を実行するが、正常に所要のアシストトルクを発生することができないと判定されるときにはアシストトルクの制御を中止し、そのことを示す信号を電子制御装置７０へ出力する。

電子制御装置７０は電子制御装置８２よりアシストトルクの制御を中止する旨の信号を受信すると、操舵制御装置１０自体は正常であっても、伝達比可変装置２０のステアリングギヤ比の制御を終了すると共に、ロック装置５６をロックオン状態に切り替える。そして電子制御装置７０は操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づいてアシストトルクの補助制御の目標アシストトルクＴbtを演算し、目標アシストトルクＴbtに基づき伝達比可変装置２０の電動モータ２６を制御する。

次に図３に示されたフローチャートを参照して第一の実施例に於けるアシストトルクの補助制御ルーチンについて説明する。尚図３に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ３１０に於いては、車速センサ７４により検出された車速Ｖを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ３２０に於いては操舵制御装置１０が正常であり、伝達比の正常な制御を行うことができる状況であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ３４０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ３３０へ進む。

ステップ３３０に於いては図には示されていない警報装置が作動され、伝達比可変装置２０のステアリングギヤ比の制御が終了され、ロック装置５６のロックアクチュエータ６２のソレノイドに対する制御電流の通電が終了されることによりロック装置５６がロックオン状態に切り替えられ、しかる後図３に示されたフローチャートによる制御が終了される。

ステップ３４０に於いては電子制御装置８２より電動式パワーステアリング装置４２によるアシストトルクの制御を中止している旨の信号を受信しているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ３６０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ３５０に於いて伝達比可変装置２０について通常のステアリングギヤ比の制御が実行され、しかる後ステップ３１０へ戻る。

ステップ３６０に於いてはステップ３３０の場合と同様図には示されていない警報装置が作動され、伝達比可変装置２０のステアリングギヤ比の制御が終了され、ロック装置５６がロックオン状態に切り替えられる。

ステップ３８０に於いては車速センサ７４により検出された車速Ｖを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ３９０に於いては操舵トルクＴsに基づいて図４に示されたグラフに対応するマップより暫定目標アシストトルクＴbbtが演算され、ステップ４００に於いては車速Ｖに基づいて図５に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvbが演算される。

ステップ４１０に於いては暫定目標アシストトルクＴbbtと車速係数Ｋvbとの積としてアシストトルクの補助制御の目標アシストトルクＴbtが演算され、ステップ４２０に於いては伝達比可変装置２０の電動モータ２６により付与されるアシストトルクができるだけ目標アシストトルクＴbtになるよう、目標アシストトルクＴbtに基づき伝達比可変装置２０の電動モータ２６が制御される。

上述の如く構成された第一の実施例の作動を操舵制御装置１０及び電動式パワーステアリング装置４２が正常であるか否かによって分類された各場合について説明する。
（１）操舵制御装置１０及び電動式パワーステアリング装置４２が正常である場合

操舵制御装置１０が正常であると共に電子制御装置８２よりアシストトルクの制御を中止する旨の信号を受信していないときには、ステップ３２０に於いて肯定判別が行われると共にステップ３４０に於いて否定判別が行われる。よってステップ３５０に於いてロック装置５６がロックオフ状態に維持された状態にて伝達比可変装置２０が制御され、これによりステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比になるよう、必要に応じてロアステアリングシャフト１８が伝達比可変装置２０によりアッパステアリングシャフト１６に対し相対的に回転される。
（２）操舵制御装置１０が異常である場合

操舵制御装置１０が正常に作動することができない異常が発生したときには、電子制御装置８２よりアシストトルクの制御を中止する旨の信号を受信しているか否かに拘らず、ステップ３２０に於いて否定判別が行われ、ステップ３３０に於いて伝達比可変装置２０の制御が終了されると共に、ロック装置５６がロックオン状態に切り替えられ、アッパステアリングシャフト１６及びロータ３０が一体的に回転する状態にもたらされる。

この場合電動式パワーステアリング装置４２が正常であるときには、電動式パワーステアリング装置４２によるアシストトルクの制御が実行され、運転者の操舵負担は軽減されるが、操舵制御装置１０によるステアリングギヤ比の制御は行われないので、電動式パワーステアリング装置４２は搭載されているが伝達比可変装置２０は搭載されていない車両の場合と同様の状況になる。

また電動式パワーステアリング装置４２が異常であるときには、電動式パワーステアリング装置４２によるアシストトルクの制御は実行されず、操舵制御装置１０によるステアリングギヤ比の制御も行われないので、電動式パワーステアリング装置４２も伝達比可変装置２０も搭載されていない車両の場合と同様の状況になる。
（３）操舵制御装置１０は正常で電動式パワーステアリング装置４２が異常である場合

操舵制御装置１０は正常であるが、電動式パワーステアリング装置４２が異常であり、電動式パワーステアリング装置４２によるアシストトルクを発生することができない場合には、ステップ３２０及び３４０に於いてそれぞれ肯定判別が行われ、これによりステップ３６０に於いて警報装置が作動され、伝達比可変装置２０のステアリングギヤ比の制御が終了され、ロック装置５６がロックオン状態に切り替えられ、しかる後ステップ３８０〜４２０に於いて伝達比可変装置２０の電動モータ２６によるアシストトルクの補助制御が実行される。

従って上述の第一の実施例によれば、電動式パワーステアリング装置４２が異常になっても、操舵制御装置１０が正常である限り、アシストトルクができるだけ目標アシストトルクＴbtになるよう伝達比可変装置２０の電動モータ２６が制御されるので、電動式パワーステアリング装置４２が異常になり電動式パワーステアリング装置４２によるアシストトルクが発生されなくなった場合に、操舵トルクが急激に増大し操舵操作が困難になることに起因して車両の操縦性が急激に低下することを確実に防止することができる。

尚上記（２）及び（３）の場合に於いて、ロック装置５６がロックオン状態に切り替えられると、ステアリングホイール１２が回転操作されることによりアッパステアリングシャフト１６及びロータ３０が回転駆動されても、外歯歯車部材４０はリング歯車部材３４と共に一体的に回転し、外歯歯車部材４０よりリング歯車部材３６へ回転運動及びトルクが伝達されることにより、アッパステアリングシャフト１６よりロアステアリングシャフト１８へ回転運動及びトルクが伝達され、これらのシャフトは相対回転することなく一体的に回転する。

またロック装置５６がロックオン状態にある状況に於いて、操舵輪である左右の前輪２２Ｌ及び２２Ｒに路面反力による転舵力が作用すると、その転舵力は運動変換機構２４を経てロアステアリングシャフト１８へ回転運動及びトルクとして伝達される。そしてそのロアステアリングシャフト１８の回転運動及びトルクはステアリングホイール１２が回転操作される場合とは逆の経路にてステアリングホイール１２へ伝達される。
［第二の実施例］

図６は本発明による車両の操舵制御装置の第二の実施例を示す概略構成図である。尚図６に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この第二の実施例に於いては、減速歯車機構２７のアッパステアリングシャフト１６の側のリング歯車部材３４はロアステアリングシャフト１８の側のリング歯車部材３６よりも上方に位置している。リング歯車部材３４及び外歯歯車部材４０は例えば１００の如き同一の歯数を有し、リング歯車部材３６は例えば１０２の如きリング歯車部材３４及び外歯歯車部材４０の歯数とは異なる歯数を有している。

また減速歯車機構２７のディスク部３０ａは回転軸線１４に沿って延在するウェーブジェネレータシャフト９０の上端に一体に設けられており、ウェーブジェネレータシャフト９０は出力軸としての中空のロアステアリングシャフト１８を遊嵌状態にて貫通して下方へ延在している。ロアステアリングシャフト１８の上方部の外周にはウォームギヤが設けられており、該ウォームギヤにはアクチュエータ４８の回転軸に固定されたピニオンギヤ９２が噛合している。従ってこの実施例に於ける電動式パワーステアリング装置４２はロアステアリングシャフト１８に対し回転付勢力を付与することによりアシストトルクを発生する。ロアステアリングシャフト１８の下方部の外周にはピニオンギヤ９４が設けられており、ピニオンギヤ９４は電動式パワーステアリング装置４２のラックバー４４のラック歯に係合している。

またこの第二の実施例に於いては、ロック装置５６は必要に応じてロアステアリングシャフト１８及びウェーブジェネレータシャフト９０の互いに他に対する相対回転を阻止するようになっている。ロック装置５６はウェーブジェネレータシャフト９０に例えば圧入により固定された被係合部材としてのロックホルダ５８と、ディスク部１８ａに固定されたマウント６０に取り付けられた電磁式のロックアクチュエータ６２と、ロックアクチュエータ６２により駆動される係合部材としてのロックレバー６４とを有している。

ロック装置５６は、ロックアクチュエータ６２のソレノイドに対する制御電流が制御されることにより、ロアステアリングシャフト１８及びウェーブジェネレータシャフト９０の互いに他に対する相対回転を阻止するロックオン状態と、ロアステアリングシャフト１８及びウェーブジェネレータシャフト９０の互いに他に対する相対回転を許容するロックオフ状態とに切り替わるようになっている。ロック装置５６がロックオン状態にあるときには、ロアステアリングシャフト１８及びウェーブジェネレータシャフト９０は互いに他に対し相対回転することができないので、リング歯車部材３６及び外歯歯車部材４０は一体的に回転する。リング歯車部材３４及び外歯歯車部材４０の歯数は同一であるので、これらの歯車部材は互いに他に対し同一の方向へ同一の角度回転し、従ってアッパステアリングシャフト１６及びロアステアリングシャフト１８は相対回転することなく、あたかも一つのシャフトの如く回転する。

ウェーブジェネレータシャフト９０の下端部は変速機９６を介して電動モータ２６に駆動接続されている。変速機９６はウェーブジェネレータシャフト９０の下端部に固定された一対の歯車９８Ａ及び９８Ｂと、電動モータ２６のロータ３０と共に回転軸線２６Ａの周りに回転する出力軸３１に固定された一対の歯車１００Ａ及び１００Ｂと、歯車９８Ａ及び９８Ｂと歯車１００Ａ及び１００Ｂとの噛み合いを切り替えることにより変速する変速アクチュエータ１０２とを有している。

出力軸３１は例えばスプライン接続により回転軸線２６Ａに沿ってロータ３０に対し相対的に変位可能にロータ３０に接続されており、変速アクチュエータ１０２は出力軸３１を回転軸線２６Ａに沿ってロータ３０に対し相対的に変位させる。特に変速アクチュエータ１０２はそのソレノイドに制御電流が通電されていないときには、歯車９８Ａと歯車１００Ａとを噛み合せてギヤ比を標準のギヤ比に設定する第一の変速位置を維持し、ソレノイドに制御電流が通電されているときには、歯車９８Ｂと歯車１００Ｂとを噛み合せてギヤ比を標準のギヤ比よりも小さいギヤ比に設定する第二の変速位置に切り替わるようになっている。

変速アクチュエータ１０２のソレノイドに対する制御電流の通電は電子制御装置７０により制御される。電子制御装置７０は通常時には変速アクチュエータ１０２のソレノイドに制御電流を通電せず、変速機９６を第一の変速位置を維持する。これに対し電子制御装置７０は操舵制御装置１０は正常であるが電動式パワーステアリング装置４２が異常であるときには、変速アクチュエータ１０２のソレノイドに制御電流を通電し、変速機９６を第二の変速位置へ切り替えて維持する。

この第二の実施例の他の点は上述の第一の実施例の場合と同様に構成されており、従ってこの第二の実施例は電子制御装置７０により変速機９６も制御される点を除き上述の第一の実施例の場合と同様に作動する。

次に図７に示されたフローチャートを参照して第二の実施例に於けるアシストトルクの補助制御ルーチンについて説明する。尚図７に示されたフローチャートによる制御も図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。また図７に於いて、図３に示されたステップと同一のステップには図３に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

この第二の実施例に於いては、ステップ３６０が完了すると、ステップ３７０に於いて変速機９６が第二の変速位置へ切り替えられ、しかる後ステップ３８０〜４２０が繰り返し実行されることにより伝達比可変装置２０の電動モータ２６によるアシストトルクの補助制御が実行される。

かくして第二の実施例によれば、上述の第一の実施例の場合と同様の作用効果を得ることができると共に、パワーステアリング装置４２が正常に所要のアシストトルクを発生することができないときには、変速機９６を第二の変速位置へ切り替え、変速機９６の減速比を正常時よりも大きくすることができるので、電動モータ２６の出力トルクに対する補助的なアシストトルクの比を正常時よりも大きくすることができ、これにより確実に所要の補助的なアシストトルクを発生することができ、また電動モータ２６に対する出力トルクに関する要求性能を低くすることができる。

尚、上述の第一及び第二の実施例によれば、ステップ３４０の判別、即ち電動式パワーステアリング装置４２によるアシストトルクの制御が中止されているか否かの判別に先立って、ステップ３２０に於いて操舵制御装置１０が正常であり伝達比の正常な制御を行うことができる状況であるか否かの判別が行われるので、伝達比可変装置２０の電動モータ２６により補助的なアシストトルクを発生することができない状況に於いて、電動モータ２６によるアシストトルクの補助制御が不適切に開始されることを確実に防止することができる。

また上述の第一及び第二の実施例によれば、同一の操舵トルクＴsについて見て暫定目標アシストトルクＴbbtの大きさは正常時の目標アシストトルクＴatの大きさよりも小さく、また同一の車速Ｖについて見て車速係数Ｋvbは正常時の車速係数Ｋvaよりも小さいので、補助的なアシストトルクの目標値を正常時のアシストトルクの目標値よりも小さくすることができ、これにより電動モータ２６に対する要求トルクが過大なになることを回避しつつ運転者の操舵負担を確実に低減することができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の各実施例に於いては、パワーステアリング装置４２が正常に所要のアシストトルクを発生することができないときには、ステップ３９０〜４１０に於いて操舵トルクＴsに基づいて暫定目標アシストトルクＴbbtが演算され、車速Ｖに基づいて車速係数Ｋvbが演算され、暫定目標アシストトルクＴbbtと車速係数Ｋvbとの積としてアシストトルクの補助制御の目標アシストトルクＴbtが演算されるようになっているが、補助的なアシストトルクを発生するための目標アシストトルクＴbtは任意の要領にて演算されてよい。

例えば目標アシストトルクＴbtは暫定目標アシストトルクＴbbtと車速係数Ｋvaとの積として演算されてもよく、暫定目標アシストトルクＴabtと車速係数Ｋvaとの積として演算されてもよく、正常時の目標アシストトルクＴatがＫ倍（０＜Ｋ＜１）されることにより演算されてもよい。

また上述の各実施例に於いては、伝達比可変装置２０は回転アクチュエータとしての電動モータ２６及び減速歯車機構２７を有し、減速歯車機構２７は特定の波動歯車機構を有するものであるが、伝達比可変装置２０は補助的なアシストトルクを発生可能な回転アクチュエータを含むものである限り、当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

また上述の各実施例に於いては、ロック装置５６はロックレバー６４がロックアクチュエータ６２によって駆動されることにより、ロックホルダ５８との係合が制御されるようになっているが、ロック装置５６はアッパステアリングシャフト１６及びロアステアリングシャフト１８の相対回転を阻止し得るものである限り、当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

また上述の第二の実施例に於いては、変速機９６は変速アクチュエータ１０２により出力軸３１がロータ３０に対し相対的に駆動されることにより変速位置が切り替えられるようになっているが、回転アクチュエータと減速機構との間に設けられる変速装置は、操舵アシスト力付与手段に異常が発生しているときの減速比が操舵アシスト力付与手段に異常が発生していないときの減速比に比して高い値に制御されるものである限り、当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

本発明による車両の操舵制御装置の第一の実施例を示す概略構成図である。 伝達比可変装置の波動歯車機構を回転軸線に垂直な切断面にて切断して示す断面図である。 第一の実施例に於けるアシストトルクの補助制御ルーチンを示すフローチャートである。 操舵トルクＴsと暫定目標アシストトルクＴabt、Ｔbbtとの間の関係を示すグラフである。 車速Ｖと車速係数Ｋva、Ｋvbとの間の関係を示すグラフである。 本発明による車両の操舵制御装置の第二の実施例を示す概略構成図である。 第二の実施例に於けるアシストトルクの補助制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１０…操舵制御装置、１２…ステアリングホイール、１６…アッパステアリングシャフト、１８…ロアステアリングシャフト、２０…伝達比可変装置、２４…運動変換機構、２６…電動モータ、２７…減速機構、２８…ステータ、３０…ロータ、３２…車体、３４、３６…リング歯車部材、４０…外歯歯車部材、４２…パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、５６…ロック装置、５８…ロックホルダ、６２…ロックアクチュエータ、６４…ロックレバー、６６…スパイラルケーブル装置、６８…操舵角センサ、７０…電子制御装置、７２…回転角度センサ、７４…車速センサ、８０…トルクセンサ、８２…電子制御装置、９０…ウェブジェネレータシャフト、９６…変速機、１０２…変速アクチュエータ

Claims (4)

1. 操舵アシスト力付与手段を備えた車両に適用され、回転可能に支持され且つステアリングホイールと相対回転不能に係合された入力軸と、回転可能に支持された出力軸と、前記出力軸の回転運動を操舵輪が舵角を変更する運動に変換する運動変換機構と、前記入力軸に対し相対的に前記出力軸を回転させることにより前記入力軸の回転運動量に対する前記出力軸の回転運動量の比である伝達比を変更する伝達比可変装置と、前記入力軸及び前記出力軸の間の伝達比の変化を阻止するロックオン状態と、前記入力軸及び前記出力軸の間の伝達比の変化を許容するロックオフ状態とに切り替わるロック装置と、前記伝達比可変装置及び前記ロック装置を制御する制御装置とを有し、前記伝達比可変装置は回転アクチュエータ及び減速機構を有し、前記回転アクチュエータは前記車両の車体に固定されたステータと、該ステータとの間の相互作用により発生するロータ駆動トルクによって前記ステータに対し相対的に回転駆動されるロータと、前記ロータにより回転駆動される回転体とを含み、前記回転体の回転により前記入力軸に対し相対的に前記出力軸を回転させるよう構成された車両の操舵制御装置に於いて、
   前記制御装置は操舵アシスト力を付与することができない異常が前記操舵アシスト力付与手段に発生したときには、伝達比の制御を中止し前記ロック装置を前記ロックオン状態に切り替えると共に、前記回転アクチュエータにより補助的な操舵アシスト力を発生することを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 前記回転アクチュエータは前記ステアリングホイールと前記減速機構との間に配置され、前記ロック装置は前記ロックオン状態に於いては前記入力軸及び前記ロータの相対回転を阻止し、前記制御装置は前記ステアリングホイールと前記ロック装置との間に配置されたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて前記回転アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
3. 前記減速機構は前記ステアリングホイールと前記回転アクチュエータとの間に配置され、前記ロック装置は前記ロックオン状態に於いては前記出力軸及び前記回転体の相対回転を阻止し、前記制御装置は前記ステアリングホイールと前記減速機構との間に配置されたトルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて前記回転アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵制御装置。
4. 前記回転アクチュエータと前記減速機構との間に変速装置が設けられており、前記変速装置の減速比は前記操舵アシスト力付与手段に異常が発生しているときには前記操舵アシスト力付与手段に異常が発生していないときに比して高い値に制御されることを特徴とする請求項３に記載の車両の操舵制御装置。

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