JP2008284929A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵部材と転舵機構との機械的な連結を解除可能な車両用操舵装置において、消費電力を低減すること。
【解決手段】ステアリングホイール２と転舵機構３とを機械的に連結可能なインナーケーブル３４の一端が、第１のプーリ２６に固定され、他端が第２のプーリ２８に固定されている。第１のプーリ２６は、ステアリングホイール２と連動して回転する。第２のプーリ２８は、転舵機構３と連動して回転する。省電力モードのとき、ステアリングホイール２が操作されると、第１および第２のプーリ２６，２８間に所定の位相差（θｗ−θｔ）が生じるように転舵用アクチュエータが駆動制御される。
【選択図】図８

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

ステアリングホイール等の操舵部材と、ラックアンドピニオン機構等を含む転舵機構との間の機械的な連結が解除された、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−２３１９５７号公報

特許文献１では、操舵部材に操舵反力を付与するための電動モータと、転舵機構を駆動するための電動モータとが設けられている。これらの電動モータの消費電力が少ないことが好ましい。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、消費電力を低減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。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）と転舵輪（１０）との機械的な連結を解除可能な車両用操舵装置（１）において、操舵部材と転舵機構（３）とを機械的に連結可能なケーブル（３４；３４Ｂ）を含む伝達機構（２４）と、転舵機構を駆動するための転舵用アクチュエータ（８）と、転舵用アクチュエータを駆動制御する転舵制御部（１９）と、を備え、上記連結状態において、上記伝達機構は、ケーブルの一端が固定され、操舵部材と連動して回転する第１の回転部材（２６；２６Ｂ）と、ケーブルの他端が固定され、転舵機構と連動して回転する第２の回転部材（２８；２８Ｂ）とを含み、上記転舵制御部は、伝達機構を介して操舵部材と転舵機構を連結した状態で、第１および第２の回転部材間に位相差を生じるように操舵部材の操作に基づいて転舵用アクチュエータを駆動制御可能な制御モードを有することを特徴とするものである（請求項１）。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施の形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、操舵部材を操舵したときに第１および第２の回転部材間に所定の位相差が生じる結果、運転者から操舵部材に付与された操舵力を、第１の回転部材、ケーブルおよび第２の回転部材を介して転舵機構に伝達できる。転舵用アクチュエータによる転舵機構の駆動を、運転者の操舵力を用いて補助することにより、転舵用アクチュエータの出力を低減でき、ひいては転舵用アクチュエータの消費電力を低減できる。

また、本発明において、上記操舵部材に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータ（５）と、この反力用アクチュエータを駆動制御する反力制御部（１８）と、上記伝達機構と操舵部材との間、または伝達機構と転舵機構との間に介在し、操舵部材および転舵機構を伝達機構を介して解除可能に連結する連結機構（２３）とを備え、所定の条件が満たされたときに、転舵制御部によって、上記連結機構による連結が解除された状態で第１および第２の回転部材間の位相差を解消するように転舵用アクチュエータが駆動制御されるステアバイワイヤモードが実行され、且つ、反力制御部によって、反力用アクチュエータが反力制御される場合がある（請求項２）。

この場合、所定の条件が満たされたときに、操舵部材と転舵機構の機械的な連結が解除されたステアバイワイヤモードを実現できる。例えば、雪道走行時に操舵部材の操作に拘わらずカンウタを当てるような、アクティブ操舵を実現できる。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本実施の形態に係る車両用操舵装置１は、操舵部材と転舵機構との機械的な連結を解除可能なステアバイワイヤ式の車両用操舵装置であり、操舵部材としてのステアリングホイール２と、ラックアンドピニオン機構を含む転舵機構３とを備える。

ステアリングホイール２は、図示しない車体に回転可能に支持されたステアリングシャフト４の一端に連結されている。ステアリングシャフト４の途中部には、電動モータからなる反力用アクチュエータ５が同軸的に結合されている。反力用アクチュエータ５は、所定の操舵反力をステアリングホイール２に付与するためのものである。
転舵機構３は、車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸６と、ラック軸６に形成されたラック６ａに噛み合うピニオン７ａが一端に連結されたピニオン軸７と、ラック軸６に転舵力を付与するための電動モータからなる転舵用アクチュエータ８とを含む。

ラック軸６は、車体に固定された図示しないハウジング内で軸方向移動可能に支持されている。また、ラック軸６の両端部にはそれぞれタイロッド９が結合されており、各タイロッド９はナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪１０に連結されている。転舵用アクチュエータ８の出力回転は、この出力回転をラック軸６の軸方向移動に変換するための変換機構（図示せず）を介して、ラック軸６に伝達される。変換機構として、ボールねじ機構等のねじ機構を例示することができる。

車両用操舵装置１には、ステアリングホイール２の操舵角θｗを検出するための操舵角センサ１１、運転者等からステアリングホイール２に付与された操舵トルクＴｗを検出するためのトルクセンサ１２、転舵輪１０の転舵角θｔを検出するための転舵角センサ１３、車速Ｖを検出するための車速センサ１４、車両の横加速度Ｇｓを検出するための横加速度センサ１５、車両のヨーレートγを検出するためのヨーレートセンサ１６が設けられている。

操舵角θｗは、ステアリングホイール２の操舵中立位置からの回転角として表され、例えば、ステアリングホイール２が操舵中立位置から右回転したときには正の値をとり、ステアリングホイール２が操舵中立位置から左回転したときには負の値をとる。
転舵角θｔは、ピニオン軸７の回転角を用いて表されるものであり、ピニオン軸７の操舵中立位置からの回転角として表される。この転舵角θｔは、例えば、ピニオン軸７が操舵中立位置から右回転したときには正の値をとり、ピニオン軸７が操舵中立位置から左回転したときには負の値をとる。

上記操舵角θｗに関する信号および操舵トルクＴｗに関する信号は、反力制御部１８に入力される。反力制御部１８は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む電子制御ユニット（Electronic Control Unit）であり、ステアリングホイール２に付与される操舵反力を制御するために設けられている。反力制御部１８は、反力用アクチュエータ５に接続されている。反力制御部１８は、検出された操舵角θｗおよび操舵トルクＴｗ等に基づいて、図示しない駆動回路を介して反力用アクチュエータ５の駆動を制御する。

また、上記操舵角θｗに関する信号、操舵トルクＴｗに関する信号、転舵角θｔに関する信号、車速Ｖに関する信号、横加速度Ｇｓに関する信号およびヨーレートγに関する信号は、転舵制御部１９に入力される。
転舵制御部１９は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む電子制御ユニット（Electronic Control Unit）であり、転舵用アクチュエータ８から転舵機構３に付与される転舵力を制御するために設けられている。転舵制御部１９は転舵用アクチュエータ８に接続されている。

反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１は、第１の電流センサ２１によって検出されるようになっている。検出された電流Ｉ１に関する信号は、転舵制御部１９に入力される。
同様に、転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２は、第２の電流センサ２２によって検出されるようになっている。検出された電流Ｉ２に関する信号は、転舵制御部１９に入力される。

転舵制御部１９は、検出された操舵角θｗ、操舵トルクＴｗ、転舵角θｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｓ、ヨーレートγ、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２等に基づいて、転舵用アクチュエータ８の駆動を図示しない駆動回路を介して制御する。転舵制御部１９と反力制御部１８とは双方向に通信可能に接続されている。

図２は、車両用操舵装置１の要部の模式的な拡大図である。図１および図２を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール２と転舵機構３との機械的な連結を可能にするための連結機構２３および伝達機構２４を備えている。
連結機構２３は、伝達機構２４とステアリングホイール２との間に配置されており、ステアリングホイール２と伝達機構２４とを解除可能に連結する。

具体的には、連結機構２３は、互いに対向する第１の部材２３ａと第２の部材２３ｂとを有している。第１の部材２３ａは、ステアリングシャフト４の他端に同行回転可能に連結されている。第２の部材２３ｂは、伝達機構２４に含まれる回転軸２４ａに同行回転可能に連結されている。連結機構２３は、転舵制御部１９に接続されている。連結機構２３の第１の部材２３ａと第２の部材２３ｂとの連結および連結の解除は、転舵制御部１９によって制御される。

転舵制御部１９から連結機構２３に電力が供給されている間、第１の部材２３ａと第２の部材２３ｂとの連結が解除される。また、この電力の供給が遮断されることにより、第１の部材２３ａと第２の部材２３ｂとが互いに連結される。
これら第１の部材２３ａおよび第２の部材２３ｂが互いに連結されることにより、ステアリングシャフト４と伝達機構２４の回転軸２４ａとが同行回転可能に連結される。これにより、ステアリングシャフト４の回転トルクを伝達機構２４に伝達することが可能となる。ステアリングホイール２と転舵機構３とが伝達機構２４を介して解除可能に連結される。連結機構２３としては、例えば、電磁クラッチ、摩擦クラッチ、噛み合いクラッチ等が挙げられる。

なお、連結機構２３は、伝達機構２４と転舵機構３との間に配置されてもよい。
伝達機構２４は、第１のケーシング２５内に回転可能に保持された第１の回転部材としての第１のプーリ２６と、第２のケーシング２７内に回転可能に保持された第２の回転部材としての第２のプーリ２８と、一対の伝達ケーブル３１，３２とを有する。
第１のプーリ２６は、上記回転軸２４ａに同行回転可能、且つ、同軸的に連結されており、ステアリングホイール２と連動回転可能である。また、第２のプーリ２８は、ピニオン軸７の他端に同行回転可能、且つ、同軸的に連結されている。

一対の伝達ケーブル３１，３２は、それぞれ、可撓性を有しており、アウターチューブ３３と、アウターチューブ３３内を移動可能に挿通するインナーケーブル３４とを有する。各伝達ケーブル３１，３２のアウターチューブ３３は、一端が第１のケーシング２５に接続され、他端が第２のケーシング２７に接続されている。
各伝達ケーブル３１，３２のアウターチューブ３３のそれぞれの近傍にガイド部材３５，３６，３７，３８が配置されている。ガイド部材３５，３６は、伝達ケーブル３１のアウターチューブ３３の経路を維持するために設けられており、当該アウターチューブ３３を受けることができるようになっている。ガイド部材３７，３８は、伝達ケーブル３２のアウターチューブ３３の経路を維持するために設けられており、当該アウターチューブ３３を受けることができるようになっている。

各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４は、ステアリングホイール２と転舵機構３とを動力伝達可能に連結するためのものであり、金属製のワイヤーや合成樹脂製のワイヤー等を用いて形成される。図２を参照して、各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４の一端は、第１のプーリ２６に固定されている。
一方の伝達ケーブル３１のインナーケーブル３４と、他方の伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４とは、第１のプーリ２６に互いに逆方向に巻き付けられている。

各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４の他端は、第２のプーリ２８に固定されている。一方の伝達ケーブル３１のインナーケーブル３４と、他方の伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４とは、第２のプーリ２８に互いに逆方向に巻きつけられている。
各インナーケーブル３４に関する第１のプーリ２６の巻き掛け半径と、各インナーケーブル３４に関する第２のプーリ２８の巻き掛け半径とは、相等しい。

図３は、車両用操舵装置１の電気的な構成の要部を示すブロック図である。図３を参照して、転舵制御部１９は、モード設定部３９と、目標制御値設定部４０とを含んでいる。
モード設定部３９および目標制御値設定部４０には、それぞれ、各上記センサ１１〜１６，２１，２２から、操舵角θｗに関する信号、操舵トルクＴｗに関する信号、転舵角θｔに関する信号、車速Ｖに関する信号、横加速度Ｇｓに関する信号、ヨーレートγに関する信号、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１に関する信号および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２に関する信号が入力されるようになっている。

モード設定部３９は、各上記センサ１１〜１６，２１，２２から入力された信号に基づいて、車両用操舵装置１の後述する制御モードを設定するためのものである。モード設定部３９は、設定した制御モードに応じて、連結機構２３の第１および第２の部分２３ａ，２３ｂの連結／連結の解除を制御する。モード設定部３９の出力は、連結機構２３および目標制御値設定部４０に入力される。

目標制御値設定部４０は、各上記センサ１１〜１６，２１，２２から入力された信号に基づいて、転舵用アクチュエータ８の駆動に関する目標制御値を設定するためのものである。目標制御値は、例えば、目標転舵角θｔ’と、目標電流Ｉ２’とを含んでいる。転舵制御部１９は、目標制御値設定部４０で設定した目標制御値に基づいて、転舵用アクチュエータ８の駆動を制御する。

図１および図３を参照して、車両用操舵装置１の制御モードとして、ステアバイワイヤモード、フェールモード、および省電力モードが用意されている。
ステアバイワイヤモードは、ステアリングホイール２と転舵機構３との機械的な連結を解除した状態で、転舵用アクチュエータ８の転舵力によって転舵輪１０の転舵を行うモードである。

フェールモードは、フェールのときに、ステアリングホイール２と転舵機構３とを機械的に連結するモードである。
「フェールのとき」とは、車両用操舵装置１に異常が生じたときのことをいう。例えば、反力用アクチュエータ５および転舵用アクチュエータ８の少なくとも一方が故障したことにより、対応する第１および第２の電流センサ２１，２２の検出値が所定の正常範囲にないときをいう。

省電力モードは、フェールでないときに、ステアリングホイール２と転舵機構３とを機械的に連結するためのモードである。
図４は、車両用操舵装置１のモード実行の流れについて説明するためのフローチャートである。図４を参照して、転舵制御部１９のモード設定部３９は、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１に関する信号、および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２に関する信号を読み込む（ステップＳ１）。

次に、読み込んだ電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて、フェールモードを設定するか否かが判定される（ステップＳ２）。電流Ｉ１，Ｉ２の少なくとも一方の値が、所定の正常範囲を外れた異常値であるとき（ステップＳ２でＹＥＳ）、モード設定部３９が、フェールモードの実行を決定する（ステップＳ３）。
一方、電流Ｉ１，Ｉ２の値が、何れも所定の正常範囲内にあるとき（ステップＳ２でＮＯ）、ステアバイワイヤモードを実行するか、または省電力モードを実行するかが判定される（ステップＳ４）。

フェール判定なしであり、且つ電源電圧異常なしであることにより、所定の条件が満たされたとき（ステップＳ４でＳＢＷ）、モード設定部３９は、ステアバイワイヤモードの実行を決定する（ステップＳ５）。
一方、電源電圧が規定値以下であるとき（ステップＳ４で省電力）、モード設定部３９は、省電力モードの実行を決定する（ステップＳ６）。

図５は、ステアバイワイヤモードのときの制御の流れについて説明するためのフローチャートである。図５を参照して、ステアバイワイヤモードが設定されたとき、モード設定部３９は、連結機構２３へ電力を供給する（ステップＴ１）。
これにより、連結機構２３の第１および第２の部分２３ａ，２３ｂの互いの連結が解除される。その結果、ステアリングホイール２と転舵機構３との機械的な連結が解除される。

ステアリングホイール２と転舵機構３との機械的な連結が解除された状態において、目標制御値設定部４０は、検出された操舵角θｗ、操舵トルクＴｗ、転舵角θｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｓ、ヨーレートγ、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２等に基づいて、目標制御値を設定する（ステップＴ２）。
転舵制御部４０は、設定した目標制御値を用いて転舵用アクチュエータ８の駆動を制御する（ステップＴ３）。これにより、転舵用アクチュエータ８が所定の転舵力を発生する。転舵用アクチュエータ８の転舵力はラック軸６に付与され、ラック軸６がその軸方向に移動することにより転舵輪１０の転舵が達成される。

反力制御部１８は、転舵制御部１９でステップＴ２が行われているときに、検出された操舵角θｗおよび操舵トルクＴｗ等に基づいて、反力用アクチュエータ５の目標制御値を設定する（ステップＴ４）。反力制御部１８は、設定した目標制御値を用いて反力用アクチュエータ５の駆動を制御する（ステップＴ５）。これにより、反力用アクチュエータ５が所定の操舵反力を発生する。反力用アクチュエータ５の操舵反力はステアリングシャフト４を介してステアリングホイール２に付与される。

図１および図２を参照して、ステアバイワイヤモードのとき、各伝達ケーブル３１，３２のインナーケーブル３４は、ラック軸６の軸方向移動に伴うピニオン軸７および第２のプーリ２８の回転に従動して、アウターチューブ３３内を移動する。このとき、第１のプーリ２６とステアリングシャフト４との連結が解除されていることから、第１のプーリ２６は自由回転する。

このとき、第１および第２のプーリ２６，２８は、回転方向に位相差を生じることなく連動して回転する。また、第１および第２のプーリ２６，２８は、回転方向に位相差が生じていたときでも、この位相差が解消されるように回転する。
図６は、フェールモードのときの制御の流れについて説明するためのフローチャートである。図６を参照して、フェールモードが設定されたとき、モード設定部３９は、連結機構２３への電力の供給を遮断する（ステップＵ１）。

これにより、連結機構２３の第１および第２の部分２３ａ，２３ｂが互いに連結する。その結果、ステアリングホイール２および転舵機構３が、ステアリングシャフト４、連結機構２３および伝達機構２４を介して機械的に連結される。
ステアリングホイール２と転舵機構３とが機械的に連結された状態において、モード設定部３９は、転舵用アクチュエータ８がフェール状態にあるか否かを判定する（ステップＵ２）。

例えば、第２の電流センサ２２によって検出された転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２の検出値が所定の正常範囲内になく、転舵用アクチュエータ８がフェール状態にある場合（ステップＵ２でＹＥＳ）、転舵用アクチュエータ８の駆動制御は行われない。
一方、転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２の検出値が所定の正常範囲内にあり、転舵用アクチュエータ８がフェール状態にない場合（ステップＵ２でＮＯ）、目標制御値設定部４０は、検出された操舵角θｗ、操舵トルクＴｗ、転舵角θｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｓ、ヨーレートγ、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２等に基づいて、転舵用アクチュエータ８の目標制御値を設定する（ステップＵ３）。

転舵制御部１９は、目標制御値設定部４０で設定した目標制御値を用いて転舵用アクチュエータ８の駆動を制御する（ステップＵ４）。これにより、転舵用アクチュエータ８が所定の転舵力を発生する。転舵用アクチュエータ８の転舵力はラック軸６に付与され、ラック軸６がその軸方向に移動することにより転舵輪１０の転舵が達成される。ステアリングホイール２と転舵機構３とが機械的に連結された状態で転舵用アクチュエータ８を用いることにより、電動パワーステアリング装置としての機能を発揮することができる。

モード設定部３９は、ステップＵ２の処理を行うと同時に、反力用アクチュエータ５がフェール状態にあるか否かを判定する（ステップＵ５）。
例えば、第１の電流センサ２１によって検出された反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１が所定の正常範囲内になく、反力用アクチュエータ５がフェール状態にある場合（ステップＵ５でＹＥＳ）、反力用アクチュエータ５の駆動制御は行われない。

一方、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１の検出値が所定の正常範囲内にあり、反力用アクチュエータ５がフェール状態にない場合（ステップＵ５でＮＯ）、反力制御部１８は、検出された操舵角θｗおよび操舵トルクＴｗ等に基づいて、反力用アクチュエータ５の目標制御値を設定する（ステップＵ６）。
反力制御部１８は、設定した目標制御値を用いて反力用アクチュエータ５の駆動を制御する（ステップＵ７）。これにより、反力用アクチュエータ５が所定の操舵力を発生する。反力用アクチュエータ５の操舵力は、ステアリングシャフト４に付与される。ステアリングホイール２と転舵機構３が機械的に連結された状態で反力用アクチュエータ５を用いることにより、電動パワーステアリング装置としての機能を発揮することができる。

以上より、反力用アクチュエータ５および転舵用アクチュエータ８の何れか一方のみがフェール状態にあるときは、他方の駆動により、電動パワーステアリング装置としての機能を発揮することができる。
また、反力用アクチュエータ５および転舵用アクチュエータ８の双方がフェール状態にあるときは、反力用アクチュエータ５および転舵用アクチュエータ８の何れも駆動制御されない。その結果、マニュアルステアリング装置としての機能が発揮される。

なお、反力用アクチュエータ５および転舵用アクチュエータ８の何れか一方のみがフェール状態になったときに、双方の駆動を停止してマニュアルステアリング装置としての機能を発揮するようにしてもよい。
図１および図２を参照して、フェールモードのときにステアリングホイール２を右回転させると、回転軸２４ａおよび第１のプーリ２６が右回転し、一方の伝達ケーブル３１のインナーケーブル３４の一端側が第１のプーリ２６に巻き取られ、当該インナーケーブル３４の他端側が第２のプーリ２８から繰り出される。

これにより、第１のプーリ２６の回転が第２のプーリ２８に伝達される。第２のプーリ２８が回転すると、これに伴ってピニオン軸７も回転する。ピニオン軸７の回転は、ピニオン７ａおよびラック６ａによって、車両の左右方向に沿うラック軸６の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪１０の転舵が達成される。
また、フェールモードのときに、ステアリングホイール２を左回転させると、ステアリングシャフト４および第１のプーリ２６が左回転し、他方の伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４の一端側が第１のプーリ２６に巻き取られ、当該インナーケーブル３４の他端側が第２のプーリ２８から繰り出される。これにより、ステアリングホイール２を右回転させたときと逆方向への転舵輪１０の転舵が達成される。

図７は、省電力モードのときの制御の流れについて説明するためのフローチャートである。省電力モードがステアバイワイヤモードと異なっているのは、主に以下の点である。すなわち、（１）連結機構２３への電力の供給が遮断される結果、ステアリングホイール２と転舵機構３とが機械的に連結される点、および（２）転舵用アクチュエータ８の目標制御値のうちの目標転舵角θｔ’が、操舵角θｗよりも僅かに低くされている点である。

図７を参照して、省電力モードが設定されたとき、モード設定部３９は、連結機構２３への電力の供給を遮断する（ステップＶ１）。
これにより、連結機構２３の第１および第２の部分２３ａ，２３ｂが互いに連結する。その結果、ステアリングホイール２および転舵機構３が、ステアリングシャフト４、連結機構２３および伝達機構２４を介して機械的に連結される。

ステアリングホイール２と転舵機構３とが機械的に連結された状態において、目標制御値設定部４０は、目標制御値を設定する（ステップＶ２）。このとき、目標制御値のうち、目標転舵角θｔ’以外は、検出された操舵角θｗ、操舵トルクＴｗ、転舵角θｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｓ、ヨーレートγ、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２等に基づいて設定される。

目標転舵角θｔ’は、検出された操舵角θｗよりもわずかに小さい値となるように設定される。例えば、目標転舵角θｔ’は、検出された操舵角θｗに所定の補正係数α（α＜１。本実施の形態において、例えばα＝０．９。）を乗じた値とされる（θｔ’＝α×θｗ）。これにより、操舵角θｗに対する転舵角θｔの割合としての転舵比θｔ／θｗが、１未満に設定される。

なお、目標転舵角θｔ’は、検出された操舵角θｗよりも小さくなるようにされていればよく、例えば、検出された操舵角θｗに所定の値を減じることにより設定しても良い。
転舵制御部１９は、目標制御値設定部４０で設定した目標制御値を用いて転舵用アクチュエータ８の駆動を制御する（ステップＶ３）。これにより、転舵用アクチュエータ８が所定の転舵力を発生する。転舵用アクチュエータ８の転舵力はラック軸６に付与され、ラック軸６がその軸方向に移動することにより転舵輪１０の転舵が達成される。

反力制御部１８は、転舵制御部１９でステップＶ２が行われているときに、検出された操舵角θｗおよび操舵トルクＴｗ等に基づいて、反力用アクチュエータ５の目標制御値を設定する（ステップＶ４）。反力制御部１８は、設定した目標制御値を用いて反力用アクチュエータ５の駆動を制御する（ステップＶ５）。これにより、反力用アクチュエータ５が所定の操舵反力を発生する。反力用アクチュエータ５の操舵反力は、ステアリングシャフト４を介してステアリングホイール２に付与される。

図８Ａを参照して、省電力モードのときに、ステアリングホイール２を、操舵中立状態から例えば図８Ｂに示すように右に９０°操舵すると、操舵角θｗ＝９０°、目標転舵角θｔ’＝α×θｗ＝０．９×９０°＝８１°となる。
すなわち、ステアリングホイール２と同行回転する第１のプーリ２６の回転角（操舵角θｗ）が９０°であるのに対し、ピニオン軸７と同行回転する第２のプーリ２８の回転角（転舵角θｔ）が９０°よりも低い８１°となる。

これにより、ステアリングホイール２が操舵されたときに第１のプーリ２６と第２のプーリ２８との間に所定の位相差（θｗ−θｔ）が生じる。このとき、第１のプーリ２６の位相が相対的に早く、第２のプーリ２８の位相が相対的に遅い。その結果、第１のプーリ２６を回転したときに、伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４を引っ張り、インナーケーブル３４に引張力が作用する。

引っ張られたインナーケーブル３４は、第２のプーリ２８に操舵トルクを付与する。運転者の操舵力（操舵トルク）が、ステアリングシャフト４、第１のプーリ２６、伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４、第２のプーリ２８およびピニオン軸７を介して、ラック軸６に付与される。これにより、転舵用アクチュエータ８の転舵力による転舵機構３の駆動を、運転者の操舵力（操舵トルク）を用いて補助できる。その結果、省電力モードのときに、転舵用アクチュエータ８の出力を少なくすることができる。これにより、転舵用アクチュエータ８の消費電力の低減を通じて車両用操舵装置１の消費電力を低減できる。

また、伝達ケーブル３２のインナーケーブル３４の引張力は、第１および第２のプーリ２６，２８の回転角の位相差に応じた値となる。この引張力の反力は、第１のプーリ２６等を介して、ステアリングホイール２に操舵反力として伝達される。反力用アクチュエータ５を用いる操舵反力の付与を、上記引張力の反力を用いて補助できる。これにより、反力用アクチュエータ５の出力を少なくすることができ、さらには反力用アクチュエータ５の消費電力を低減できる。車両用操舵装置１の消費電力を、より低減できる。

さらに、省電力モードのときには、連結機構２３への電力の供給を遮断する結果、更なる消費電力の低減を達成できる。
また、省電力モードでは、運転者の操舵トルクによって、第１のプーリ２６、インナーケーブル３４および第２のプーリ２８が駆動されていることから、転舵用アクチュエータ８がこれらの各部材を駆動する必要がない。これにより、転舵用アクチュエータ８の出力をより少なくでき、転舵用アクチュエータ８の消費電力をより低減できる。

さらに、省電力モードのときに、インナーケーブル３４の引張力の反力を操舵反力として用いていることにより、操舵反力をステアリングホイール２に機械的に付与することができる。その結果、より自然な操舵フィーリングを実現できる。
また、所定の条件が満たされたときに、ステアリングホイール２と転舵機構３との機械的な連結が解除されたステアバイワイヤモードを実現できる。これにより、例えば、雪道走行時にステアリングホイール２の操作に拘わらずカンウタを当てるような、アクティブ操舵を実現できる。

なお、省電力モードにおいて、ステアリングホイール２を左に回転する左操舵を行ったときも、上記した右操舵のときと同様の動作が行われる。
本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、省電力モードにおいて、転舵用アクチュエータ８の目標制御値を設定するときに、目標転舵角θｔ’Ａを検出された転舵角θｗと等しくする（θｔ’Ａ＝θｗ）とともに、目標電流Ｉ２’Ａを、ステアバイワイヤモードのときの目標電流Ｉ２’よりも低く設定するようにしてもよい。

具体的には、目標電流Ｉ２’Ａは、操舵角θｗ、操舵トルクＴｗ、転舵角θｔ、車速Ｖ、横加速度Ｇｓ、ヨーレートγ、反力用アクチュエータ５の電流Ｉ１および転舵用アクチュエータ８の電流Ｉ２等に基づいて決定された目標電流Ｉ２’に、補正係数αを乗じることにより設定される（Ｉ２’Ａ＝α×Ｉ２’）。これらの目標転舵角θｔ’および目標電流Ｉ２Ａ’を用いて、転舵用アクチュエータ８の駆動が制御される。

なお、目標電流Ｉ２’Ａは、目標電流Ｉ２’よりも小さくなるようにされていればよく、例えば、目標電流Ｉ２’に所定の値を減じることにより設定しても良い。
以上より、省電力モードにおいて、目標電流Ｉ２’Ａおよび目標転舵角θｔ’Ａに基づいて転舵用アクチュエータ８を駆動することとなる。目標電流Ｉ２’に基づいて転舵用アクチュエータ８を駆動する場合と比べて、転舵用アクチュエータ８の転舵力が低くなる。

その結果、図８Ｂに示したのと同様に、第１のプーリ２６の位相が相対的に早くなり、第２のプーリ２８の位相が相対的に遅くなる。目標電流をＩ２’からＩ２’Ａに低くしたことによる、転舵力の不足分は、運転者からの操舵トルクが、ステアリングホイール２、ステアリングシャフト４、第１のプーリ２６、インナーケーブル３４、第２のプーリ２８、およびピニオン軸７を介して転舵機構３に伝達されることにより補われる。

また、伝達ケーブル３１，３２に代えて、図９に示す伝達ケーブル３１Ｂを用いてもよい。伝達ケーブル３１Ｂは、アウターチューブ３３Ｂと、アウターチューブ３３Ｂ内を挿通するねじれケーブルとしてのインナーケーブル３４Ｂとを含む。アウターチューブ３３Ｂは、一端が第１のケーシング２５Ｂに固定されているとともに、他端が第２のケーシング２７Ｂに固定されている。

インナーケーブル３４Ｂは、可撓性を有しているとともに、ねじれを伴ってトルク伝達を行うことができ、当該インナーケーブル３４Ｂの軸線周りに回転可能である。インナーケーブル３４Ｂは、一端が第１の回転部材２６Ｂに同行回転可能に連結されており、他端が第２の回転部材２８Ｂに同行回転可能に連結されている。
第１の回転部材２６Ｂと第２の回転部材２８Ｂとは、インナーケーブル３４Ｂを介して互いに連動回転する。インナーケーブル３４Ｂのねじれに応じて、操舵反力が生じる。

本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 車両用操舵装置の要部の模式的な拡大図である。 車両用操舵装置の電気的な構成の要部を示すブロック図である。 車両用操舵装置のモード実行の流れについて説明するためのフローチャートである。 ステアバイワイヤモードのときの制御の流れについて説明するためのフローチャートである。 フェールモードのときの制御の流れについて説明するためのフローチャートである。 省電力モードのときの制御の流れについて説明するためのフローチャートである。 省電力モードにおける動作を説明するための図であり、Ａは、ステアリングホイールが操舵中立位置にある状態を示しており、Ｂは、ステアリングホイールが右に９０°回転した状態を示している。 本発明のさらに別の実施の形態の要部を示す断面図である。

符号の説明

１…車両用操舵装置、２…ステアリングホイール（操舵部材）、３…転舵機構、５…反力用アクチュエータ、８…転舵用アクチュエータ、１０…転舵輪、１８…反力制御部、１９…転舵制御部、２３…連結機構、２４…伝達機構、２６…第１のプーリ（第１の回転部材）、２６Ａ…第１の回転部材、２８…第２のプーリ（第２の回転部材）、２８Ｂ…第２の回転部材、３４，３４Ｂ…インナーケーブル（ケーブル）。

Claims (2)

1. 操舵部材と転舵輪との機械的な連結を解除可能な車両用操舵装置において、
   操舵部材と転舵機構とを機械的に連結可能なケーブルを含む伝達機構と、
   転舵機構を駆動するための転舵用アクチュエータと、
   転舵用アクチュエータを駆動制御する転舵制御部と、を備え、
   上記連結状態において、上記伝達機構は、ケーブルの一端が固定され、操舵部材と連動して回転する第１の回転部材と、ケーブルの他端が固定され、転舵機構と連動して回転する第２の回転部材とを含み、
   上記転舵制御部は、伝達機構を介して操舵部材と転舵機構を連結した状態で、第１および第２の回転部材間に位相差を生じるように操舵部材の操作に基づいて転舵用アクチュエータを駆動制御可能な制御モードを有することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、上記操舵部材に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータと、この反力用アクチュエータを駆動制御する反力制御部と、上記伝達機構と操舵部材との間、または伝達機構と転舵機構との間に介在し、操舵部材および転舵機構を伝達機構を介して解除可能に連結する連結機構とを備え、
   所定の条件が満たされたときに、転舵制御部によって、上記連結機構による連結が解除された状態で第１および第２の回転部材間の位相差を解消するように転舵用アクチュエータが駆動制御されるステアバイワイヤモードが実行され、且つ、反力制御部によって、反力用アクチュエータが反力制御される車両用操舵装置。

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