JP3975784B2

JP3975784B2 - 車両用操舵装置

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Publication number: JP3975784B2
Application number: JP2002057840A
Authority: JP
Inventors: 秀司木村
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: JP2003252227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者により行われるステアリングホイール等の操舵手段の操作に応じて車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵手段の操作（一般的にはステアリングホイールの回転操作）を、舵取り用の車輪（一般的には前輪）の操向のために車室の外部に配した舵取機構に伝えて行われる。
【０００３】
このような車両用操舵装置として、近年、車室内部の操舵手段を車室外部の舵取機構から機械的に分離して配すると共に、舵取機構の一部に操舵用のアクチュエータを付設し、該アクチュエータを、前記操舵手段の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、舵取機構に操舵力を加えて前記操舵手段の操作に応じた操舵を行わせる構成とした分離式の操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置が提案されている。
【０００４】
この種の分離式の操舵装置は、操舵手段の操作量と操舵用のアクチュエータの動作量との対応関係を機械的な制約を受けずに自在に設定することができ、車速の高低、旋回程度、加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得るという利点を有している。なお、前記アクチュエータとしては、操舵特性の変更制御の容易性を考慮して、一般的に電動モータ（操舵モータ）が用いられている。
【０００５】
また分離式の操舵装置においては、操舵用のアクチュエータとしての操舵モータ、操舵手段の操作方向及び操作量を含めて車両の走行状態を検出する各種のセンサ、及びこれらのセンサの検出結果に基づいて前記操舵モータを駆動制御する制御部に対するフェイルセーフ対策が重要であり、従来から、前記操舵モータ、センサ及び制御部を二重系とする一方、操舵手段の操作に応じて回転する入力側部材と舵取機構の動作に伴って回転する出力側部材との間に、電磁クラッチ等の係断手段を介装し、この係断手段をフェイル発生時に係合させ、操舵手段の操作力を舵取機構に機械的に伝達して、マニュアル操舵が行えるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如き分離式の操舵装置においては、舵取機構に加えられる操舵モータの発生力のみで操舵を行わせるため、例えば、山道走行時等、大舵角の操舵が繰り返し行われる走行状態にあるとき、前記操舵モータが過負荷となり易く、耐久性の低下、故障等の不具合を発生する虞れがあった。
【０００７】
この不具合は、大出力の操舵モータを用いることにより解消し得るが、大出力の操舵モータの採用は、製品コストの増大を招く上、舵取機構の周辺での配設位置の確保が難しくなるという問題があり、また、一般道路の走行時等、小舵角の操舵が比較的低頻度にて行われる走行状態において、前記操舵モータが低効率の領域にて駆動されることとなり、省エネルギの観点からも好ましくない。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、大出力の操舵モータを用いることなく、該操舵モータの過負荷の発生を防止することができ、省エネルギの観点からも好ましい車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵手段の操作に応じて回転する入力側部材と舵取機構の動作に伴って回転する出力側部材とを機械的に係断する係断手段と、前記舵取機構に操舵力を加える操舵モータとを備える車両用操舵装置において、前記操舵モータの駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、該駆動状態検出手段の検出結果が第１のしきい値を上回る状態が所定時間継続したとき前記係断手段に係合動作を行わせ、係合状態下での前記検出結果が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値を下回る状態が所定時間継続したとき前記係断手段に遮断動作を行わせるように前記係断手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、舵取機構に操舵力を加える操舵モータの駆動状態を、駆動状態検出手段により検出し、この検出結果が第１のしきい値を上回る状態が所定時間継続したとき前記操舵モータが過負荷状態にあると判定して、入力側部材と出力側部材との間に介装された電磁クラッチ等の係断手段を係合せしめ、運転者により操舵手段に加えられる操作力を、前記入力側部材、係断手段及び出力側部材を介して舵取機構に補助的に加え、操舵モータの負荷を軽減して過負荷状態の解消を図る。また係合状態下での検出結果が第２のしきい値を下回る状態が所定時間継続したとに過負荷状態が解消されたと判定して、前記係断手段を遮断せしめ、操舵モータ単独での操舵に復帰させる。
【００１１】
また本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明における駆動状態検出手段が、前記操舵モータの駆動電流を検出する電流検出手段であることを特徴とし、更に、第３発明に係る車両用操舵装置は、第１発明における駆動状態検出手段が、前記操舵モータの温度を検出する温度検出手段であることを特徴とする。
【００１２】
これらの発明においては、操舵モータの駆動状態として、該操舵モータの駆動電流又は温度を検出し、検出電流又は検出温度が第１のしきい値を上回る状態が所定時間継続したとき、前記操舵モータが過負荷状態にあると判定する。この後、前記検出電流又は検出温度が、第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値を下回る状態が所定時間継続したとき、操舵モータの過負荷状態が解消されたと判定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の第１の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【００１４】
図示の車両用操舵装置は、車体の左右に配された一対の舵取用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配され、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵手段）２とを備えており、該ステアリングホイール２の操作に応じた操舵を実現すべく舵取機構１に付設された操舵モータＭ₁を制御する操舵制御動作と、ステアリングホイール２に適正な操舵反力を加えるべく、該ステアリングホイール２に付設された反力モータＭ₂を制御する反力制御動作と、操舵モータＭ₁が過負荷状態となることを防止すべく、後述する電磁クラッチ４の係断制御動作とを行う操舵制御部３を備えている。
【００１５】
舵取機構１は、公知のラック・ピニオン式の舵取機構であり、車体の左右方向に延設されて軸長方向に移動するラック軸11の両端部を、舵取用の車輪10，10のナックルアーム12，12に各別のタイロッド13，13を介して連結し、ラック軸11の両方向への移動によりタイロッド13，13を介してナックルアーム12，12を押し引きし、前記車輪10，10を左右に操舵する構成となっている。
【００１６】
この操舵を行わせるため、ラック軸11を軸長方向への移動自在に支承する筒形をなすラックハウジングＨ₁の中途部外側には、操舵モータＭ₁が取り付けられている。この操舵モータＭ₁の出力軸は、ラックハウジングＨ₁の内部に延設され、ボールねじ機構等の運動変換機構を介して前記ラック軸11の中途に伝動構成されている。而して、前記操舵モータＭ₁が回転駆動された場合、この回転が前記運動変換機構によりラック軸11の軸長方向の移動に変換され、この移動に応じて前述した操舵が行われる。
【００１７】
また、前記操舵モータＭ₁の取付け位置から離れたラックハウジングＨ₁の中途部には、これと交叉するようにピニオンハウジングＨ₂が連設されており、該ピニオンハウジングＨ₂の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン軸14が支承されている。ピニオンハウジングＨ₂の内部に位置する前記ピニオン軸14の下半部には、図示しないピニオンが一体形成され、ラックハウジングＨ₁との交叉部において、前記ラック軸11の該当部位に形成された図示しないラック歯に噛合させてある。
【００１８】
また、ピニオンハウジングＨ₂の上部に突出するピニオン軸14の上端部には、ユニバーサルジョイント 15a、中間軸 15b及びユニバーサルジョイント 15cを介して伝動軸16が連結されている。該伝動軸16は、軸回りでの回動自在に支持され、前記ステアリングホイール２の配設位置に向けて上方に延長されている。
【００１９】
以上の構成により、操舵のためにラック軸11が軸長方向に移動した場合、この移動は、前記ラック歯及びピニオンの噛合部において前記ピニオン軸14の軸回りの回転に変換され、この回転は、ユニバーサルジョイント 15a、中間軸 15b及びユニバーサルジョイント 15cを介して伝動軸16に伝達される結果、該伝動軸16は、前記ラック軸11の移動、即ち、舵取機構１の動作に伴って軸回りに回転する。また逆に、伝動軸16に回転力が加えられた場合、ユニバーサルジョイント 15c、中間軸 15b及びユニバーサルジョイント 15aを介してピニオン軸14に回転力が加わり、この回転力は、前記ピニオン及びラック歯の噛合部において運動変換されて、前記ラック歯が形成されたラック軸11に軸長方向の移動力が加えられる。
【００２０】
前記操舵モータＭ₁は、前記操舵制御部３から図示しない駆動回路に与えられる動作指令に従って駆動制御される。この駆動に応じて操舵される舵取用の車輪10，10の実舵角は、ラック軸11と一側のタイロッド13との連結部の変位を検出すべく構成された実舵角センサ17により検出され操舵制御部３に与えられている。また、一側のタイロッド13には、軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ（反力センサ）18が付設されており、この検出結果は、操舵に伴って舵取機構１に実際に加わる操舵反力を示す信号として、操舵制御部３に与えられている。更に、前記操舵モータＭ₁には、該操舵モータＭ₁の駆動電流を検出する電流検出器（駆動状態検出手段）19が付設されており、該電流検出器19の検出結果も操舵制御部３に与えられている。
【００２１】
また、以上の如き舵取機構１から分離して配された前記ステアリングホイール２は、その回転軸となるコラム軸20を回転自在に支持するコラムハウジングＨ₃を介して、図示しない車体の適宜部位に支持されている。コラムハウジングＨ₃の中途部には、前記ステアリングホイール２に操舵反力を加えるべく回転駆動される反力モータＭ₂が取付けてある。該反力モータＭ₂の出力軸は、コラムハウジングＨ₃の内部に延設され、ウォームギヤ機構等の減速機構を介してコラム軸20の中途部に伝動構成されており、反力モータＭ₂が回転駆動された場合、この回転力が前記減速機構による減速下にてコラム軸20に付加され、該コラム軸20の上端に固定されたステアリングホイール２に操舵反力が付与される。
【００２２】
このように付与される操舵反力の大きさは、反力モータＭ₂の駆動電流の増減により増減することができる。反力モータＭ₂は、前記操舵制御部３から図示しない駆動回路に与えられる動作指令に従って駆動されており、操舵制御部３は、反力モータＭ₂の駆動及び停止の切換えと共に、該反力モータＭ₂の駆動電流を増減する反力制御動作を行う。
【００２３】
この操舵反力に抗して回転操作されるステアリングホイール２の操作角は、コラムハウジングＨ₃の中途部に付設された操舵角センサ21により検出され、操舵制御部３に与えられている。更に、操舵制御部３には、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果が、車両の各部に設置された走行状態センサ22から与えられている。
【００２４】
また、ステアリングホイール２の回転軸となるコラム軸20は、コラムハウジングＨ₃の下方に適長突出され、前記伝動軸16の上端部に突き合わせてあり、この突き合わせ部には、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するコラム軸20（入力側部材）と、舵取機構１の動作に伴って前述の如く回転する伝動軸16（出力側部材）とを機械的に係断する電磁クラッチ４が構成されている。
【００２５】
電磁クラッチ４は、前記操舵制御部３から図示しない励磁回路に与えられる動作指令に従って係断動作する公知の係断手段であり、該電磁クラッチ４が係合状態にあるとき、伝動軸16とコラム軸20とが機械的に連結されて、ステアリングホイール２の回転操作に応じたコラム軸20の回転は、電磁クラッチ４を介して伝動軸16に伝達されることとなり、この回転は、前述の如く、ユニバーサルジョイント 15c、中間軸 15b及びユニバーサルジョイント 15aを介してピニオン軸14に伝達され、更にラック軸11に伝達されて、該ラック軸11に軸長方向の移動力が付加される。
【００２６】
前記操舵モータＭ₁を対象とする操舵制御部３の操舵制御動作は、例えば、前記操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角度に所定の制御ゲインを乗じて目標舵角を求め、この目標舵角と、前記実舵角センサ17により検出される左右の前輪10，10の実舵角との偏差に基づくフィードバック制御により行われる。
【００２７】
このとき走行状態センサ22により検出される走行状態は、前記制御ゲインの選定に用いられる。この制御ゲインは、例えば、車速の増大に伴って減少し、またヨーレート、横加速度により定まる車両の旋回程度の増大に伴って減少する値として設定されている。これにより、前記目標舵角は、高速走行中に小、低速走行中に大となり、また旋回走行中には、急旋回となるに従って小さくなり、このような目標舵角に基づく操舵モータＭ₁の制御により、走行状態に応じた操舵特性が得られる。
【００２８】
なお、以上の操舵制御動作においては、ステアリングホイール２の中立位置近傍に不感帯を設定し、操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角が前記不感帯内にあるとき前記操舵モータＭ₁の駆動を停止するようにしている。これにより、中立位置近傍でのステアリングホイール２の遊び操作により操舵が行われる虞れがなくなり、直進走行時におけるふらつき感の発生を防止することができ、また操舵モータＭ₁の無為な駆動によるエネルギ消費を抑えることができる。
【００２９】
また前記反力モータＭ₂を対象とする操舵制御部３の反力制御動作は、例えば、前記タイロッド軸力センサ18からの入力に基づいて舵取機構１に加わる実反力を求め、求められた実反力に所定の制御ゲインを乗じてステアリングホイール２に加えるべき目標反力を算出し、この目標反力に対応する駆動電流を反力モータＭ₂に給電せしめて行われる。
【００３０】
このとき走行状態センサ22により検出される走行状態は、前記制御ゲインの補正に用いられる。この補正は、例えば、車速及び旋回程度が大きくなるに従って制御ゲインを大とし、また、前後加速度により求められる減速程度が大きくなるに従って制御ゲインを大とするように行われる。また、操舵角センサ21により検出されるステアリングホイール２の操作角度を前記実反力の補正に用い、反力モータＭ₂の駆動電流の増加特性を変更することも可能である。
【００３１】
以上の反力制御動作によりステアリングホイール２には、コラム軸20に加わる反力モータＭ₂の回転力が操舵反力として付加される。この操舵反力は、舵取機構１に加わる実反力を走行状態に応じて補正したものであり、ステアリングホイール２を操作する運転者に良好な操舵感を体感させることができる。
【００３２】
図２は、図１に示す車両用操舵装置において、電磁クラッチ４を対象とする操舵制御部３の係断制御動作の内容を示すフローチャートである。この動作は、前記操舵制御動作及び反力制御動作の実行中の割込み処理として行われ、まず、操舵モータＭ₁に付設された電流検出器19の検出電流Ｉを取込み（ステップ１）、取込まれた検出電流Ｉを、過負荷状態の判定に用いるべく設定された第１のしきい値電流Ｉ₁と比較する（ステップ２）。この比較の結果、検出電流Ｉが第１のしきい値電流Ｉ₁以下であった場合、操舵制御部３は、操舵モータＭ₁が正常な駆動状態にあると判定し、以降のステップに進むことなく動作を終え、次の割込みタイミングとなるまで待機する。
【００３３】
ステップ２での比較の結果、検出電流Ｉが第１のしきい値電流Ｉ₁を上回っていると判定された場合、次に、予め設定された所定時間が経過したか否かを調べ（ステップ３）、この所定時間が経過するまで、検出電流Ｉの取込み（ステップ１）及び第１のしきい値電流Ｉ₁との比較（ステップ２）を繰り返す。
【００３４】
一方、前記ステップ３において所定時間が経過していると判定された場合、即ち、電流検出器19により検出される操舵モータＭ₁の駆動電流Ｉが第１のしきい値電流Ｉ₁を上回る状態が所定時間継続していると判定された場合、操舵制御部３は、操舵モータＭ₁が過負荷状態にあると判定し、電磁クラッチ４に係合指令を発し、該電磁クラッチ４を係合せしめる動作をなす（ステップ４）。
【００３５】
図１に示す如く構成された車両用操舵装置においては、舵取用の車輪10，10の操舵が、前記操舵モータＭ₁の発生力のみによって行われるため、例えば、大舵角の操舵が繰り返し行われる山道走行時等において、前記操舵モータＭ₁の負荷が過大となり、耐久性の低下、故障等の不具合を発生する虞れがある。前記ステップ４における電磁クラッチ４の係合は、以上の如き不具合の発生を防止すべく行われる動作である。
【００３６】
即ち、操舵モータＭ₁に大電流の給電が継続してなされ、前記ステップ４において電磁クラッチ４が係合された場合、前述の如く、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するコラム軸20（入力側部材）と舵取機構１の動作に伴って回転する伝動軸16（出力側部材）とが機械的に連結され、運転者によりステアリングホイール２に加えられる回転操作力が、コラム軸20及び電磁クラッチ４を介して伝動軸16に伝達され、更に、ユニバーサルジョイント 15c、中間軸 15b、ユニバーサルジョイント 15a及びピニオン軸14を介してラック軸11に伝達されて、該ラック軸11に軸長方向の移動力が付加される。このように付加される移動力は、操舵モータＭ₁からの伝動によるラック軸11の移動を補助する力となり、操舵に要する力のうち、前記操舵モータＭ₁の負担分が軽減され、該操舵モータＭ₁の過負荷状態を緩和することができる。
【００３７】
なお、電磁クラッチ４が係合された場合、ステアリングホイール２には、舵取機構１に加わる操舵反力が直接的に加わるから、前記反力モータＭ₂を対象とする反力制御動作を、前記ステップ４での電磁クラッチ４の係合に伴って停止するのが望ましい。更には、反力モータＭ₂を操舵モータＭ₁と共に操舵制御動作の対象とし、反力モータＭ₂の回転力により操舵を補助するようにしてもよい。
【００３８】
以上の如き電磁クラッチ４の係合動作後、操舵制御部３は、操舵モータＭ₁に付設された電流検出器19の検出電流Ｉを取込み（ステップ５）、取込まれた検出電流Ｉを第２のしきい値電流Ｉ₂と比較する（ステップ６）。第２のしきい値電流Ｉ₂は、過負荷状態の解消の判定に用いるべく設定された値であり、過負荷状態の判定に用いる第１のしきい値電流Ｉ₁よりも小さく設定してある。
【００３９】
ステップ６での比較の結果、検出電流Ｉが第２のしきい値電流Ｉ₂以上であった場合、操舵制御部３は、過負荷状態が解消されていないと判定し、電磁クラッチ４の係合を維持したままステップ５に戻り、新たな検出電流Ｉを取込む。
【００４０】
ステップ６での比較の結果、検出電流Ｉが第２のしきい値電流Ｉ₂を下回っていると判定された場合、次に、予め設定された所定時間が経過したか否かを調べ（ステップ７）、この所定時間が経過するまで、検出電流Ｉの取込み（ステップ５）及び第２のしきい値電流Ｉ₂との比較（ステップ６）を繰り返す。
【００４１】
一方ステップ７において所定時間が経過していると判定された場合、即ち、電流検出器19により検出される操舵モータＭ₁の駆動電流Ｉが第２のしきい値電流Ｉ₂を下回る状態が所定時間継続していると判定された場合、操舵制御部３は、前記操舵モータＭ₁の過負荷状態が解消されたと判定し、電磁クラッチ４に遮断指令を発し、該電磁クラッチ４を遮断せしめて（ステップ８）一連の係断制御動作を終える。
【００４２】
ステップ８において電磁クラッチ４が遮断された場合、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するコラム軸20（入力側部材）と舵取機構１の動作に伴って回転する伝動軸16（出力側部材）との連結が解除される結果、反力モータＭ₂による反力の付与下でのステアリングホイール２の操作に応じて駆動される操舵モータＭ₁の発生力のみによる操舵が再開される。
【００４３】
なお、電磁クラッチ４の係合時に、反力モータＭ₂を対象とする反力制御動作を停止している場合、また、反力モータＭ₂を操舵制御動作の対象としている場合、前記ステップ８での電磁クラッチ４の遮断に際し、反力制御動作を再開する必要がある。
【００４４】
また、以上の如く行われる電磁クラッチ４の係断前後においては、ステアリングホイール２を操作する運転者に体感される操舵感が変化するから、ステップ４での電磁クラッチ４の係合、及びステップ８での電磁クラッチ４の遮断に際しては、警報音の鳴動、音声メッセージの発生等により、操舵感が変化することを運転者に報知するのが望ましい。
【００４５】
図３は、以上の係断制御動作の実行中における操舵モータＭ₁の駆動電流の変化の様子を示す図である。図示の如く駆動電流Ｉが変化し、図中のＡ点において第１のしきい値電流Ｉ₁を上回った場合、この時点から時間Δｔ₁の経過後のＢ点において電磁クラッチ４が係合される。この係合により、前述の如く、ステアリングホイール２に加えられる回転操作力により操舵が補助される結果、操舵モータＭ₁の駆動電流Ｉは、図示の如くに減少し、該操舵モータＭ₁の過負荷状態が緩和される。なお時間Δｔ₁は、ステップ３での判定に用いられる所定時間である。
【００４６】
その後、図中のＣ点において第２のしきい値電流Ｉ₂を下回った場合、この時点から所定時間Δｔ₂の経過後のＤ点において電磁クラッチ４が遮断される。この遮断により、前述の如く、操舵モータＭ₁単独での操舵が再開される結果、該操舵モータＭ₁の駆動電流Ｉは、図示の如くに増加する。なお時間Δｔ₂は、ステップ７での判定に用いられる所定時間であり、前記時間Δｔ₁と同一の時間であってもよく、また異なる時間であってもよい。
【００４７】
本図に示す如く、操舵制御部３により電磁クラッチ４を対象として行われる係断制御動作により操舵モータＭ₁の過負荷状態が速やかに解消される。従って、過負荷による耐久性の低下及び故障の発生の虞れを、操舵モータＭ₁として大出力のモータを用いることなく回避することができる。
【００４８】
図４は、本発明に係る車両用操舵装置の第２の実施の形態を示す模式的ブロック図である。本図に示す車両用操舵装置は、図１に示す車両用操舵装置と同様、舵取用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための舵取機構１と、該舵取機構１から機械的に分離して配されたステアリングホイール（操舵手段）２と、舵取機構１に付設された操舵モータＭ₁を制御する操舵制御動作と、ステアリングホイール２に付設された反力モータＭ₂を制御する反力制御動作と、電磁クラッチ４の係断制御動作とを行う操舵制御部３を備えてなる。
【００４９】
本図に示す実施の形態と図１に示す実施の形態との相違は、操舵モータＭ₁の駆動状態を検出する駆動状態検出手段として、操舵モータＭ₁の温度を検出する温度検出器23が備えられており、電磁クラッチ４を対象とする操舵制御部３の係断制御動作が、温度検出器23による検出温度に基づいてなされるところにある。他の部分の構成及び動作は、図１に示すそれらと同一であり、対応する部分に図１と同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図５は、図４に示す車両用操舵装置において、電磁クラッチ４を対象として行われる操舵制御部３の係断制御動作の内容を示すフローチャートである。この動作は、操舵モータＭ₁を対象とする操舵制御動作及び反力モータＭ₂を対象とする反力制御動作の実行中の割込み処理として行われ、まず、操舵モータＭ₁に付設された温度検出器23の検出温度Ｔを取込み（ステップ11）、取込まれた検出温度Ｔを、過負荷状態の判定に用いるべく設定された第１のしきい値温度Ｔ₁と比較する（ステップ12）。この比較の結果、検出温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ₁以下であった場合、操舵制御部３は、操舵モータＭ₁が正常な駆動状態にあると判定し、以降のステップに進むことなく動作を終え、次の割込みタイミングとなるまで待機する。
【００５１】
ステップ12での比較の結果、検出温度Ｔが第１のしきい値温度Ｔ₁を上回っていると判定された場合、次に、予め設定された所定時間が経過したか否かを調べ（ステップ13）、この所定時間が経過するまで、検出温度Ｔの取込み（ステップ11）及び第１のしきい値温度Ｔ₁との比較（ステップ12）を繰り返す。
【００５２】
一方、ステップ13において所定時間が経過していると判定された場合、即ち、温度検出器23により検出される操舵モータＭ₁の温度Ｔが、第１のしきい値温度Ｔ₁を上回る状態が所定時間継続していると判定された場合、操舵制御部３は、操舵モータＭ₁が過負荷状態にあると判定し、電磁クラッチ４に係合指令を発し、該電磁クラッチ４を係合せしめる動作をなす（ステップ14）。
【００５３】
電磁クラッチ４が係合された場合、前述の如く、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するコラム軸20（入力側部材）と舵取機構１の動作に伴って回転する伝動軸16（出力側部材）とが機械的に連結され、運転者によりステアリングホイール２に加えられる回転操作力が、コラム軸20及び電磁クラッチ４を介して伝動軸16に伝達され、更に、ユニバーサルジョイント 15c、中間軸 15b、ユニバーサルジョイント 15a及びピニオン軸14を介してラック軸11に伝達されて、該ラック軸11に軸長方向の移動力が付加される。このように付加される移動力は、操舵モータＭ₁からの伝動によるラック軸11の移動を補助する力となり、操舵に要する力のうち、前記操舵モータＭ₁の負担分が軽減され、該操舵モータＭ₁の過負荷状態を緩和することができる。
【００５４】
この実施の形態においては、前記操舵モータＭ₁が過負荷状態にあることの判定を、該操舵モータＭ₁に付設された温度検出器23による検出温度を用いて行うから、直接的で正確な判定が可能となり、過負荷状態の緩和のための電磁クラッチ４の係合を、誤りなく行わせることができる。
【００５５】
電磁クラッチ４の係合動作後、操舵制御部３は、操舵モータＭ₁に付設された温度検出器23の検出温度Ｔを取込み（ステップ15）、取込まれた検出温度Ｔを、第１のしきい値温度Ｔ₁よりも小さい第２のしきい値温度Ｔ₂と比較し（ステップ16）、この比較の結果、検出温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ₂以上であった場合、操舵制御部３は、過負荷状態が解消されていないと判定し、電磁クラッチ４の係合を維持したままステップ15に戻り、新たな検出温度Ｔを取込む。
【００５６】
ステップ16での比較の結果、検出温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ₂を下回っていると判定された場合、次に、予め設定された所定時間が経過したか否かを調べ（ステップ17）、この所定時間が経過するまで、検出温度Ｔの取込み（ステップ15）及び第２のしきい値温度Ｔ₂との比較（ステップ16）を繰り返す。
【００５７】
一方ステップ17において所定時間が経過していると判定された場合、即ち、温度検出器23により検出される操舵モータＭ₁の温度Ｔが第２のしきい値温度Ｔ₂を下回る状態が所定時間継続していると判定された場合、操舵制御部３は、前記操舵モータＭ₁の過負荷状態が解消されたと判定し、電磁クラッチ４に遮断指令を発し、該電磁クラッチ４を遮断せしめて（ステップ18）一連の係断制御動作を終える。
【００５８】
ステップ18において電磁クラッチ４が係合された場合、ステアリングホイール２の操作に応じて回転するコラム軸20（入力側部材）と舵取機構１の動作に伴って回転する伝動軸16（出力側部材）との連結が解除される結果、反力モータＭ₂による反力の付与下でのステアリングホイール２の操作に応じて駆動される操舵モータＭ₁の発生力のみによる操舵が再開される。
【００５９】
以上の動作においても、第１の実施の形態におけると同様に、電磁クラッチ４の係断時に、警報音の鳴動、音声メッセージの発生等により、操舵感が変化することを運転者に報知するのが望ましい。
【００６０】
なお、操舵モータＭ₁の駆動状態検出手段としては、実施の形態に示す電流検出器19又は温度検出器23に限らず、他の検出手段を用いてもよく、また入力側部材と出力側部材とを機械的に係断する係断手段としても、実施の形態に示す電磁クラッチ４に限らず、他の係断手段を用いてもよいことは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明に係る車両用操舵装置においては、舵取機構に操舵力を加える操舵モータの過負荷の発生を、大出力の操舵モータを用いることなく確実に防止することができ、操舵モータの耐久性の低下及び故障の発生を未然に防止することができ、また、小出力のモータの使用により省エネルギを図ることも可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の第１の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図２】図１に示す車両用操舵装置における電磁クラッチの係断制御動作の内容を示すフローチャートである。
【図３】係断制御動作の実行中における操舵モータの駆動電流の変化の様子を示す図である。
【図４】本発明に係る車両用操舵装置の第２の実施の形態を示す模式的ブロック図である。
【図５】図４に示す車両用操舵装置における電磁クラッチの係断制御動作の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１舵取機構
２ステアリングホイール（操舵手段）
３操舵制御部
４電磁クラッチ（係断手段）
16 伝動軸（出力側部材）
19 電流検出器（駆動状態検出手段）
20 コラム軸（入力側部材）
23 温度検出器（駆動状態検出手段）
Ｍ₁ 操舵モータ
Ｍ₂ 反力モータ

Claims

操舵手段の操作に応じて回転する入力側部材と舵取機構の動作に伴って回転する出力側部材とを機械的に係断する係断手段と、前記舵取機構に操舵力を加える操舵モータとを備える車両用操舵装置において、
前記操舵モータの駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、
該駆動状態検出手段の検出結果が第１のしきい値を上回る状態が所定時間継続したとき前記係断手段に係合動作を行わせ、係合状態下での前記検出結果が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値を下回る状態が所定時間継続したとき前記係断手段に遮断動作を行わせるように前記係断手段を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
前記駆動状態検出手段は、前記操舵モータの駆動電流を検出する電流検出手段である請求項１記載の車両用操舵装置。
前記駆動状態検出手段は、前記操舵モータの温度を検出する温度検出手段である請求項１記載の車両用操舵装置。