JP3969044B2

JP3969044B2 - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JP3969044B2
Application number: JP2001306677A
Authority: JP
Inventors: 良平葉山; 史郎中野; 勝利西崎; 友保嘉田; 雅也瀬川
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: JP2003112643A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイールの操作量と車輪の転舵量との比を車両の走行状態を表す変量に応じて変更可能な車両の操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動アクチュエータの動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御することで、その変量に応じてステアリングホイールの操作量と車輪の転舵量との比を変化させる車両の操舵装置が提案されている。すなわち、ステアリングホイールの操作に応じた入力シャフトの回転を出力シャフトに遊星ギヤ機構を介して伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤを駆動する電動アクチュエータを車速に応じて制御することで、操作量と転舵量との比を変更している。
【０００３】
上記のような操舵装置において、ステアリングホイールの操作量をセンサにより検出し、ステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、車輪の転舵量が変化しないように電動アクチュエータを駆動することが行われている（特公平７−１１２８２２号、特公平７−１１２８２４号）。これにより、ステアリングホイールの中立位置近傍において操作に対して舵角が変化しない不感帯が設けられ、車両直進時における走行安定性の向上が図られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ステアリングホイールの操作による入力シャフトの回転に対して出力シャフトが全く回転しないように電動アクチュエータを制御するのは困難で、ステアリングホイールが中立位置に位置する時に車輪が直進位置から変位することがある。そのため、車両直進時における走行安定性の向上が十分ではないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両の操舵装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステアリングホイールの操作に応じて回転する入力シャフトと、出力シャフトと、その入力シャフトの回転を出力シャフトに回転伝達比を変更可能に伝達する回転伝達機構と、その回転伝達機構の構成要素の一つを駆動する電動アクチュエータと、その出力シャフトの回転を車輪に舵角が変化するように伝達する機構と、車両の走行状態を表す変量を検出するセンサと、その検出変量に応じて前記電動アクチュエータを制御する制御装置とを備え、その電動アクチュエータの制御により前記入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比が変更可能とされている車両の操舵装置に適用される。
【０００７】
本発明の第１の特徴は、そのステアリングホイールの中立位置からの操作量を検出する手段と、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超えるか否かを判断する手段と、その電動アクチュエータにより駆動される回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロックおよびロック解除可能な手段とが設けられ、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、その回転伝達機構の一つの構成要素の回転がロックされることで、その回転伝達機構による入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされ、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、そのロック状態が解除される点にある。
この構成によれば、ステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロック状態にすることで、その入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされる。これにより、ステアリングホイールの中立位置からの操作量が少ない時は、ステアリングホイールを操作しても車輪の転舵量の変化は小さくなるので、車両直進時における走行安定性を向上できる。この際、回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロック状態にするだけでよいため、電動アクチュエータの複雑な制御を必要としない。その回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロック状態にするには、その構成要素自体をロック状態にしてもよいし、その構成要素を駆動する電動アクチュエータをロック状態にしてもよい。
この場合、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの回転角を検出する手段が設けられ、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、そのステアリングホイールの中立位置からの入力シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合に、その回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロックする状態に移行されるのが好ましい。これにより、ステアリングホイールが中立位置に位置する時は確実に車輪を直進位置に位置させることができる。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、そのステアリングホイールの中立位置からの操作量を検出する手段と、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超えるか否かを判断する手段と、その入力シャフトと出力シャフトとが直結状態になるように前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互いに連結および連結解除可能な連結機構とが設けられ、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素が互いに連結され、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、その回転伝達機構における少なくも二つの構成要素相互の連結が解除される点にある。
この構成によれば、ステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、入力シャフトと出力シャフトとが直結状態とされる。これにより、ステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時は、その入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比は１となる。よって、直進状態においては、車輪と路面との間の摩擦に抗してステアリングホイールを操作するには大きな操作力が必要になることから、車両直進時における走行安定性を向上できる。この際、回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互いに連結するだけでよいため、電動アクチュエータの複雑な制御を必要としない。
この場合、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの回転角を検出する手段が設けられ、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、そのステアリングホイールの中立位置からの入力シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合に、前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互いに連結する状態に移行されるのが好ましい。これにより、ステアリングホイールが中立位置に位置する時は確実に車輪を直進位置に位置させることができる。
【０００９】
その回転伝達機構における少なくも二つの構成要素が互いに連結される状態においては、その回転伝達機構の構成要素の一つは前記電動アクチュエータにより駆動されることのない自由回転可能な状態とされ、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、その回転伝達機構の構成要素の一つは前記電動アクチュエータにより駆動されるのが好ましい。
これにより、直進状態近傍においては、電動アクチュエータの発生動力により舵角が変化することはないので、車両直進時における走行安定性をより向上できる。
【００１０】
その回転伝達機構は、サンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中の何れかである第１遊星ギヤ要素が前記入力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかである第２遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャフトに連結されていない第３遊星ギヤ要素が前記電動アクチュエータにより回転駆動されるのが好ましい。
【００１１】
本発明においては、ステアリングホイールの中立位置からの検出操作量の設定量が車両の走行状態を表す変量に応じて変更可能であるのが好ましい。これにより、低車速で操舵が不要な時の走行安定性を向上し、高車速で操舵が必要な時の操縦性を向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態の車両の操舵装置１は、ステアリングホイール（ステアリングホイール）Ｈに連結される入力シャフト２を備えている。その入力シャフト２はベアリング７、８を介してハウジング１０により支持されている。そのステアリングホイールＨの操作に応じた入力シャフト２の回転は、遊星ギヤ機構（回転伝達機構）３０を介して出力シャフト１１に回転伝達比を変更可能に伝達される。その出力シャフト１１は、入力シャフト２と同軸心に隙間を介して配置され、ベアリング１２、１３を介してハウジング１０により支持されている。その出力シャフト１１の回転はステアリングギヤにより舵角が変化するように車輪に伝達される。そのステアリングギヤは、例えばラックピニオン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリングギヤ等の公知のものを用いることができる。これにより、入力シャフト２の回転は遊星ギヤ機構３０を介して出力シャフト１１に伝達され、その出力シャフト１１の回転により舵角が変化する。
【００１３】
その遊星ギヤ機構３０は、サンギヤ３１とリングギヤ３２とに噛み合う遊星ギヤ３３をキャリア３４により保持することで構成されている。そのサンギヤ３１は、入力シャフト２の端部外周に同行回転するように連結されている。そのキャリア３４は、出力シャフト１１に同行回転するように連結されている。そのリングギヤ３２は、入力シャフト２を囲むホルダー３６にボルト３６２を介して固定されている。そのホルダー３６は、入力シャフト２を囲むようにハウジング１０に固定された筒状部材３５によりベアリング９を介して支持されている。そのホルダー３６の外周にウォームホイール３７が同行回転するように嵌め合わされている。そのウォームホイール３７に噛み合うウォーム３８がハウジング１０により支持されている。そのウォーム３８はハウジング１０に取り付けられたモータ（電動アクチュエータ）３９により駆動される。これにより、その遊星ギヤ機構３０の構成要素であるリングギヤ３２がモータ３９により駆動され、そのモータ３９の動きが車輪に舵角が変化するように伝達される。
【００１４】
そのモータ３９として、例えば目標駆動電流に応じてパルス幅変調駆動されるブラシ付き直流モータが用いられる。そのモータ３９の動きを車輪に舵角が変化するように伝達する際に、そのモータ３９を車両の走行状態を表す変量に応じて閉ループ制御することで、その変量に応じて入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比、すなわちステアリングホイールＨの操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる。本実施形態では、その走行状態を表す変量は車速とされている。例えば、車速零の据え切り状態では入力シャフト２の回転角速度とリングギヤ３２の回転角速度とが等しくなるようにモータ３９を制御することで、入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比を１とする。また、高速になる程にリングギヤ３２の回転角速度を低下させ、遊星ギヤ機構３０を減速ギヤ機構として機能させることで、車両の低速での旋回性と高速での走行安定性とを向上できる。
【００１５】
図２に示すように、そのモータ３９は車両に搭載される制御装置４０に接続され、その制御装置４０に走行状態を表す変量の検出用センサとして車速センサ４１が接続されている。また、その制御装置４０に、ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量として入力シャフト２の回転角を検出する舵角センサ４２と、車輪の直進位置からの転舵量として出力シャフト１１の回転角を検出する回転角センサ４３とが接続されている。検出された入力シャフト２の回転角および車速から求められる目標転舵量と、検出された出力シャフト１１の回転角との偏差を低減するように、制御装置４０はモータ３９を閉ループ制御する。
【００１６】
図３は、操舵装置１における制御系の構成を示すブロック図である。図３において、ＴｉはステアリングホイールＨの操舵トルク、Ｖは車速のセンサ４１による検出値、θｉは入力シャフト２の回転角の舵角センサ４２による検出値、θｏは出力シャフト１１の回転角の回転角センサ４３による検出値、θｏ^* は出力シャフト１１の目標回転角、ｉ^* はモータ３９の目標制御量である目標駆動電流、Ｃ１は入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフトの目標回転角θｏ^* の調節部、Ｃ２は出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* と回転角θｏとの偏差（θｏ^* −θｏ）に対するモータ３９の目標駆動電流ｉ^* の調節部である。
【００１７】
制御装置４０は、舵角センサ４２により検出した入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* を、予め定められて記憶された関係に基づき演算する。本実施形態では、その入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフトの目標回転角θｏ^* の調節部Ｃ１は比例制御要素とされ、出力シャフト１１の目標回転角はθｏ^* ＝Ｋ（Ｖ）・θｉにより求められる。ここでＫ（Ｖ）は比例ゲインであり、車速Ｖの関数とされている。この入力シャフト２の回転角θｉと車速Ｖと出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* との関係を表す比例ゲインＫ（Ｖ）が制御装置４０に記憶される。例えば図４に示すように、その比例ゲインＫ（Ｖ）は車速Ｖが増大する程に減少するものとされ、この関係が制御装置４０に記憶される。制御装置４０は、その記憶した比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉと検出車速Ｖとに基づき出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* を演算する。
【００１８】
制御装置４０は、出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* と検出回転角θｏとの偏差（θｏ^* −θｏ）と、モータ３９の目標駆動電流ｉ^* との間の関係を記憶する。本実施形態では、その偏差（θｏ^* −θｏ）に対する目標駆動電流ｉ^* の調節部Ｃ２は比例積分（ＰＩ）制御要素とされ、目標駆動電流ｉ^* はｉ^* ＝Ｇ・（θｏ^* −θｏ）により求められる。ここでＧは伝達関数であり、例えばＫｇをゲイン、Ｔを時定数として、その伝達関数ＧはＰＩ制御がなされるようにＧ＝Ｋｇ・〔１＋１／（Ｔ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｇと時定数Ｔは最適な制御を行えるように設定される。その伝達関数Ｇが制御装置４０に記憶される。
【００１９】
制御装置４０は、ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量すなわち舵角センサ４２による入力シャフト２の検出回転角θｉが予め定めた設定量を超えるか否かを判断する。その操作量の設定量はステアリングホイールＨの遊び量に対応するように定めることができ、例えば数度とされる。また、その設定量を車両の走行状態を表す変量である車速に応じて変更可能としてもよい。その設定量を車速が大きくなる程に小さくすることで、低車速で操舵が不要な時の走行安定性を向上し、高車速で操舵が必要な時の操縦性を向上できる。そのステアリングホイールＨの中立位置は、ステアリングホイールＨが中立位置にある時に舵角センサ４２の検出値が零になるように初期設定することで求めることができる。
【００２０】
図５に示すように、その遊星ギヤ機構３０の一つの構成要素であるリングギヤ３２の回転をロックおよびロック解除可能なロック機構５０が設けられている。本実施形態のロック機構５０は、ハウジング１０の内周側に取り付けられる駆動装置５２と、その駆動装置５２に取り付けられるロック部材５１とを有する。そのロック部材５１は上記ウォームホイール３７の外周の歯３７ａに対向する。その駆動装置５２は、例えば上記制御装置４０からの信号によりロック部材５１をウォームホイール３７に向かい移動させるソレノイドと、そのロック部材５１にウォームホイール３７から離れる方向の弾力を作用させるバネとで構成される。そのロック部材５１は、駆動装置５２により駆動されることで、ウォームホイール３７の歯３７ａに噛み合うロック位置と、ウォームホイール３７の歯３７ａとの噛み合いが解除されるロック解除位置との間で往復移動する。そのロック部材５１とウォームホイール３７との噛み合いにより、そのウォームホイール３７と同行回転するリングギヤ３２の回転がロック状態になる。そのリングギヤ３２の回転がロック状態とされることで、遊星ギヤ機構３０による入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされる。
【００２１】
本実施形態では、ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量すなわち入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量以下である時、その検出回転角θｉと、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフト１１の検出回転角θｏとが等しい場合に、リングギヤ３２の回転をロックする状態に移行される。その車輪の直進位置は、車輪が直進位置にある時に出力シャフト１１の回転角を検出する回転角センサ４３の検出値が零になるように初期設定することで求めることができる。そのステアリングホイールＨの中立位置からの検出回転角θｉが設定量を超える時、そのロック状態が解除される。
【００２２】
図６のフローチャートを参照して上記制御装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサの検出値を読み込み（ステップ１）、入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量θ以下であるか否かを判断する（ステップ２）。ステップ２において入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量θ以下であれば、入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが一致するか否かを判断する（ステップ３）。ステップ３において入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが一致すれば、駆動装置５２によりロック部材５１をロック位置に移動させ、リングギヤ３２の回転をロックする状態に移行する（ステップ４）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ５）、終了しない場合はステップ１に戻る。ステップ２において入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量θを超えれば、駆動装置５２によりロック部材５１をロック解除位置に移動させ、リングギヤ３２の回転ロックを解除する（ステップ６）。しかる後に、検出車速Ｖに対応する比例ゲインＫ（Ｖ）を求め、その求めた比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉとから出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* を演算し、その目標回転角θｏ^* と出力シャフト１１の検出回転角θｉとの偏差（θｏ^* −θｏ）と、伝達関数Ｇとから目標駆動電流ｉ^* を演算し、その目標駆動電流ｉ^* に基づきモータ３９を駆動する（ステップ７）。ステップ３において入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが一致しなければステップ７に至る。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ５）、終了しない場合はステップ１に戻る。
【００２３】
上記第１実施形態によれば、ステアリングホイールＨの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、遊星ギヤ機構３０のリングギヤ３２の回転をロック状態にすることで、入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされる。これにより、ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量が少ない時は、ステアリングホイールＨを操作しても車輪の転舵量の変化は小さくなるので、車両直進時における走行安定性を向上できる。この際、リングギヤ３２の回転をロック状態にするだけでよいため、モータ３９の複雑な制御を必要としない。さらに、ステアリングホイールＨの中立位置からの入力シャフト２の検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフト１１の検出回転角とが等しい場合に、そのリングギヤ３２の回転をロックする状態に移行するため、ステアリングホイールＨが中立位置に位置する時は確実に車輪を直進位置に位置させることができる。
【００２４】
図７、図８を参照して本発明の第２実施形態に係る車両の操舵装置を説明する。なお、上記第１実施形態と同一部分は同一符号で示して相違点のみ説明する。本実施形態においては、第１実施形態のロック機構５０に代えて、入力シャフト２と出力シャフト１１とが直結状態になるように、遊星ギヤ機構３０における少なくも二つの構成要素を互いに連結および連結解除可能な連結機構１５０が設けられている。図７に示すように、本実施形態の連結機構１５０は、リングギヤ３２に取り付けられる駆動装置１５２と、その駆動装置１５２を介してリングギヤ３２に同行回転するように取り付けられると共にキャリア３４の端面に対向する押し付け部材１５１とを有する。そのキャリア３４は出力シャフト１１に、例えばスプラインを介して軸中心に同行回転可能かつ軸方向相対移動可能に連結されている。その駆動装置１５２は押し付け部材１５１を出力シャフト１１の軸方向に沿って往復駆動可能である。その駆動装置１５２は、例えば制御装置４０からの信号により押し付け部材１５１をリングギヤ３２に向かい移動させるソレノイドと、その押し付け部材１５１にリングギヤ３２から離れる方向の弾力を作用させるバネとで構成される。その押し付け部材１５１は、駆動装置１５２により駆動されることで、キャリア３４を押し付ける連結位置と、その押し付けが解除される連結解除位置との間で往復移動可能とされている。その押し付け部材１５１によるキャリア３４の押し付けにより、押し付け部材１５１とキャリア３４との間の摩擦に基づき、キャリア３４とリングギヤ３２とは同行回転するように連結される。そのキャリア３４とリングギヤ３２とが連結されることで、入力シャフト２と出力シャフト１１とは直結状態となり、入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比は１になる。
【００２５】
本実施形態では、ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量すなわち入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量以下である時、そのステアリングホイールＨの中立位置からの入力シャフト２の検出回転角θｉと、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフト１１の検出回転角θｏとが等しい場合に、リングギヤ３２とキャリア３４は互いに連結される状態に移行されると共に、リングギヤ３２はモータ３９により駆動されることのない自由回転可能な状態とされる。その車輪の直進位置は、車輪が直進位置にある時に出力シャフト１１の回転角を検出する回転角センサ４３の検出値が零になるように初期設定することで求めることができる。そのステアリングホイールＨの中立位置からの検出回転角θｉが設定量を超える時、そのリングギヤ３２とキャリア３４との連結状態が解除されると共にリングギヤ３２はモータ３９により駆動される。他は第１実施形態と同様の構成とされている。
【００２６】
図８のフローチャートを参照して上記制御装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサの検出値を読み込み（ステップ１０１）、入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量θ以下であるか否かを判断する（ステップ１０２）。ステップ１０２において入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量θ以下であれば、入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが一致するか否かを判断する（ステップ１０３）。ステップ１０３において入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが一致すれば、駆動装置１５２により押し付け部材１５１をキャリア３４に押し付ける。これにより、キャリア３４とリングギヤ３２は互いに連結される状態に移行され（ステップ１０４）、入力シャフト２と出力シャフト１１とは直結状態とされる。また、モータ３９への通電を解除することで、リングギヤ３２をモータ３９により駆動されることのない自由回転可能な状態とする（ステップ１０５）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１０６）、終了しない場合はステップ１０１に戻る。ステップ１０２において入力シャフト２の検出回転角θｉが設定量θを超えれば、駆動装置１５２により押し付け部材１５１のキャリア３４への押し付けを解除することで、キャリア３４とリングギヤ３２の連結を解除する（ステップ１０７）。しかる後に、検出車速Ｖに対応する比例ゲインＫ（Ｖ）を求め、その求めた比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉとから出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* を演算し、その目標回転角θｏ^* と出力シャフト１１の検出回転角θｉとの偏差（θｏ^* −θｏ）と、伝達関数Ｇとから目標駆動電流ｉ^* を演算し、その目標駆動電流ｉ^* に基づきモータ３９を駆動する（ステップ１０８）。これによりリングギヤ３２がモータ３９により駆動される。ステップ１０３において入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが一致しなければステップ１０８に至る。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１０６）、終了しない場合はステップ１０１に戻る。
【００２７】
上記第２実施形態によれば、ステアリングホイールＨの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、入力シャフト２と出力シャフト１１とが直結状態とされる。これにより、ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量が少ない時は、その入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比は１となる。よって、直進状態においては、車輪と路面との間の摩擦に抗してステアリングホイールＨを操作するには大きな操作力が必要になることから、車両直進時における走行安定性を向上できる。この際、遊星ギヤ機構３０におけるリングギヤ３２とキャリア３４を互いに連結するだけでよいため、モータ３９の複雑な制御を必要としない。さらに、ステアリングホイールＨの中立位置からの入力シャフト２の検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフト１１の検出回転角とが等しい場合に、そのリングギヤ３２とキャリア３４とが連結状態に移行されるので、ステアリングホイールＨが中立位置に位置する時は確実に車輪を直進位置に位置させることができる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記第１実施形態においてリングギヤ３２そのものでなく、モータ３９の回転を例えば制御装置４０により制御される電磁ブレーキによりロックすることでリングギヤ３２の回転をロック状態にしてもよい。また、上記第２実施形態においては入力シャフト２と出力シャフト１１とが直結状態になるように、遊星ギヤ機構３０におけるリングギヤ３２とキャリア３４とを互いに連結したが、サンギヤ３１とキャリア３４とを互いに連結してもよいし、サンギヤ３１とリングギヤ３２とを互いに連結してもよいし、また、サンギヤ３１とリングギヤ３２とリングギヤ３２とキャリア３４とを互いに連結してもよく、遊星ギヤ機構３０における少なくも二つの構成要素を互いに連結および連結解除可能であればよい。また、その連結手段も特に限定されず、例えば、遊星ギヤ機構３０のハウジング１０内に特開平１−１７２４９６号公報、特開平２−９２２９５号公報等により開示される電気粘性流体（ＥＲ流体）を充填してもよい。その電気粘性流体の粘性を電圧の作用により可逆的に増加させることで、遊星ギヤ機構３０の構成要素を一体化し、サンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを互いに連結状態にでき、電圧解除によりその連結状態を解除できる。また、上記各実施形態において、車両の走行状態を表す変量としてステアリングホイールＨの操作量を用い、モータ３９を車速に代えて、あるいは車速と共に、舵角センサ４２により検出されるステアリングホイールＨの操作量に応じて制御するようにしてもよい。その操作量が大きい場合は小さい場合よりも入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比を大きくすることで車両の旋回性を向上できる。また、入力シャフト２に遊星ギヤ機構３０のリングギヤ３２あるいはキャリア３４を連結し、出力シャフト１１に連結される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入力シャフト２に連結されていないサンギヤ３１あるいはリングギヤ３２とし、モータ３９により駆動される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入出力シャフト２、１１に連結されていないサンギヤ３１あるいはキャリア３４としてもよい。すなわち、サンギヤ３１、リングギヤ３２、キャリア３４の各遊星ギヤ要素の中の何れかを入力シャフト２に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入力シャフト２に連結されていない何れかを出力シャフト１１に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入出力シャフトに連結されていないものをモータ３９により回転駆動してもよい。さらに、遊星ギヤ機構３０以外の回転伝達機構、例えば遊星コーン式回転伝達機構や差動歯車式回転伝達機構を用いてもよい。また、各実施形態において電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に応じて制御する際に、その変量に応じてステアリングホイールの操作量と車輪の転舵量との比を変化させることができるならば、制御系の構成は特に限定されない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアリングホイールの操作量と車輪の転舵量との比を変更可能な車両において、複雑な制御を要することなく、車両直進時における走行安定性を向上できる車両の操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の操舵装置の縦断面図
【図２】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御構成の説明図
【図３】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御系のブロック線図
【図４】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御系における比例ゲインＫ（Ｖ）と車速Ｖとの関係一例を示す図
【図５】本発明の第１実施形態の操舵装置におけるロック機構の構成説明図
【図６】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【図７】本発明の第２実施形態の操舵装置における連結機構の構成説明図
【図８】本発明の第２実施形態の操舵装置における制御手順を示すフローチャート
【符号の説明】
２入力シャフト
１１出力シャフト
３０遊星ギヤ機構
３７ウォームホイール
３８ウォーム
３９モータ
４０制御装置
４１車速センサ
４２舵角センサ
４３回転角センサ
５０ロック機構
５１ロック部材
１５０連結機構
１５１押し付け部材
Ｈステアリングホイール

Claims

ステアリングホイールの操作に応じて回転する入力シャフトと、
出力シャフトと、
その入力シャフトの回転を出力シャフトに回転伝達比を変更可能に伝達する回転伝達機構と、
その回転伝達機構の構成要素の一つを駆動する電動アクチュエータと、
その出力シャフトの回転を車輪に舵角が変化するように伝達する機構と、
車両の走行状態を表す変量を検出するセンサと、
その検出変量に応じて前記電動アクチュエータを制御する制御装置とを備え、
その電動アクチュエータの制御により前記入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比が変更可能とされている車両の操舵装置において、
そのステアリングホイールの中立位置からの操作量を検出する手段と、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超えるか否かを判断する手段と、
その電動アクチュエータにより駆動される回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロックおよびロック解除可能な手段とが設けられ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、その回転伝達機構の一つの構成要素の回転がロックされることで、その回転伝達機構による入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、そのロック状態が解除されることを特徴とする車両の操舵装置。
車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの回転角を検出する手段が設けられ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、そのステアリングホイールの中立位置からの入力シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合に、その回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロックする状態に移行される請求項１に記載の車両の操舵装置。
ステアリングホイールの操作に応じて回転する入力シャフトと、
出力シャフトと、
その入力シャフトの回転を出力シャフトに回転伝達比を変更可能に伝達する回転伝達機構と、
その回転伝達機構の構成要素の一つを駆動する電動アクチュエータと、
その出力シャフトの回転を車輪に舵角が変化するように伝達する機構と、
車両の走行状態を表す変量を検出するセンサと、
その検出変量に応じて前記電動アクチュエータを制御する制御装置とを備え、
その電動アクチュエータの制御により前記入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比が変更可能とされている車両の操舵装置において、
そのステアリングホイールの中立位置からの操作量を検出する手段と、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超えるか否かを判断する手段と、
その入力シャフトと出力シャフトとが直結状態になるように前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互いに連結および連結解除可能な連結機構とが設けられ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素が互いに連結され、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、その回転伝達機構における少なくも二つの構成要素相互の連結が解除されることを特徴とする車両の操舵装置。
車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの回転角を検出する手段が設けられ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、そのステアリングホイールの中立位置からの入力シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合に、前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互いに連結する状態に移行される請求項３に記載の車両の操舵装置。
その回転伝達機構における少なくも二つの構成要素が互いに連結される状態においては、その回転伝達機構の構成要素の一つは前記電動アクチュエータにより駆動されることのない自由回転可能な状態とされ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、その回転伝達機構の構成要素の一つは前記電動アクチュエータにより駆動される請求項４に記載の車両の操舵装置。
その回転伝達機構は、サンギヤとリングギヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中の何れかである第１遊星ギヤ要素が前記入力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかである第２遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャフトに連結されていない第３遊星ギヤ要素が前記電動アクチュエータにより回転駆動される請求項１〜５の中の何れかに記載の車両の操舵装置。
ステアリングホイールの中立位置からの検出操作量の設定量が車両の走行状態を表す変量に応じて変更可能である請求項１〜６の中の何れかに記載の車両の操舵装置。