JP4613976B2 - 車両の操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力軸と出力軸とを相対回転不能なロック状態に制御する機能を有する、例えばＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）等の操舵伝達比可変装置を搭載する車両における操舵制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、当該ロック状態の解除に関するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両用操舵装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、ロック状態を解除すべき条件が成立する場合であっても、入力軸に入力される操舵トルクの絶対値が所定時間以上継続して所定値よりも大きい場合にはロック状態を解除しないことにより、モータ及び駆動回路が高負荷となる状態を精度良く判定して適切にロック状態を解除することが可能であるとされている。

尚、操舵角の変化や操舵角速度の変化に基づいたロックオン解除条件が成立した場合に、温度が低い程長く設定される遅延時間が経過した時点でロックオン状態を解除する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−９８９６８号公報 特開２００４−５８７８７号公報

操舵トルクをロック状態の解除に関する判断基準とすると、例えば一時的な手放し操舵がなされる等、操舵トルクが一時的に低下した場合に、未だロック状態を継続すべき負荷状態であるにもかかわらず誤ってロック状態が解除されることがある。この場合、入力軸と出力軸とは再びロック状態に制御される可能性が高く、結局は、ロック状態とロック解除状態とが繰り返されることとなり、ドライバに違和感を与え易い。即ち、従来の技術には、ロック状態の解除に関し、ドライバビリティの低下が生じかねないという技術的な問題点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、適切なタイミングでロック状態を解除することが可能な車両の操舵制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の操舵制御装置は、操舵入力の伝達に係る入力軸及び出力軸の少なくとも一方に対し前記入力軸と前記出力軸とを相対回転させる駆動力を付与可能な駆動力付与手段と、前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能なロック状態とすることが可能なロック手段とを備え、前記入力軸と前記出力軸との相対回転の度合いに応じて操舵伝達比を変化させることが可能に構成された車両における操舵制御装置であって、前記駆動力付与手段の負荷状態に基づいた所定のロック条件が満たされた場合に前記入力軸と前記出力軸とが前記ロック状態となるように前記ロック手段を制御する第１制御手段と、前記車両の実舵角に対応する実舵角指標値を取得する取得手段と、前記取得された実舵角指標値に応じて前記ロック状態が解除されるように前記ロック手段を制御する第２制御手段と、前記実舵角が所定のロック解除領域にあるか否かを規定する前記実舵角指標値の閾値を、車速に応じて設定する設定手段と、前記取得された実舵角指標値と前記設定された閾値とに基づいて前記実舵角が前記ロック解除領域にあるか否かを判別する判別手段とを具備し、前記第２制御手段は、前記実舵角が前記ロック解除領域にある旨が判別された場合に前記ロック状態を解除することを特徴とする。

本発明に係る「入力軸」及び「出力軸」とは、各々、例えばドライバのハンドル操作等として与えられる操舵入力の伝達に係る回転可能な軸体であって、操舵入力の伝達方向を基準とすれば、入力軸が出力軸に対し上流側（好適には、ハンドル側）に位置するが、その詳細な構成は、入出力軸相互間で相対回転が可能である限りにおいて夫々如何なる物理的又は機械的態様を有していてもよい。

尚、好適な一形態として、入力軸の回転角は、ハンドルと入力軸とが直結されているにせよ、これらの間に例えば減速手段、変速手段、差動手段或いはその他各種の動力伝達手段が介在するにせよ、操舵入力の度合いを規定する一指標値としての操舵角（例えば、ハンドルの操作角）と一義的な関係を有しており、出力軸の回転角は、操舵輪と出力軸との間に、減速手段、変速手段、差動手段、例えばラックアンドピニオン機構やボールナット機構等の各種操舵機構、或いはその他各種動力伝達手段が介在するにせよ、操舵輪の転舵の度合いを規定する一指標値としての実舵角と一義的な関係を有する。

本発明に係る「駆動力付与手段」とは、入力軸及び出力軸のうち少なくとも一方に対し、これらを相対回転させる駆動力（例えば、物理的、機械的、電気的又は磁気的な駆動力或いはそれらが適宜組み合わされた駆動力等）を直接的に又は例えば何らかの減速手段、変速手段若しくは差動手段等を介して間接的に付与可能な手段を包括する概念であって、好適な一形態としては、各種モータ又はそれに類する電動機を含む各種アクチュエータ等の形態を採る。本発明に係る車両では、係る駆動力の付与により生じる入出力軸相互間の相対回転の度合いに応じて、操舵角と実舵角との比たる操舵伝達比が、例えば二値的に、段階的に又は連続的に可変とされる。

一方、本発明に係る「ロック手段」とは、入力軸と出力軸とを相対回転不能な状態たるロック状態とする（以下、適宜「入出力軸をロックする」等と表現する）ことが可能な、物理的、機械的、機構的、電気的又は磁気的な手段或いはそれらが適宜組み合わされた手段を包括する概念であり、入力軸及び出力軸をして少なくとも係るロック状態と該ロック状態が解除されたロック解除状態（即ち、相対回転が許可され或いは可能とされ、操舵伝達比が可変とされ得る状態）とを選択的に採らしめ得る限りにおいて、その構成は何ら限定されない。

本発明に係る車両の操舵制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第１制御手段により、所定のロック条件が満たされた場合に入力軸と出力軸とがロックされるようにロック手段が制御される。

ここで、「ロック条件」とは、駆動力付与手段の負荷状態に基づいて、入力軸と出力軸とをロックすべきものとして規定された条件であって、例えば、入出力軸を相対回転させた場合に、駆動力付与手段が、その物理的、機械的、電気的又は磁気的な動作限界（例えば、理論的、実質的又は現実的な最大トルク等）を超えた領域での、又は当該動作限界付近での動作を余儀なくされる条件、又は余儀なくされると推定される条件等を含む趣旨である。

ここで、入出力軸をロックすることによって、操舵輪を転舵させるに際し出力軸に直接的に又は間接的に加わる軸力が駆動力付与手段の動作限界を超える等といった、車両の操舵性を著しく悪化させる事態の発生は好適に防止される反面、操舵伝達比が可変であることによって奏され得る、操舵性の向上に係る各種の効果（例えば、低速域において単位操舵角に対する実舵角を相対的に大きくすることにより回頭性を向上させる、或いは高速域において単位操舵角に対する実舵角を相対的に小さくすることにより操安性を向上させる等の効果）に鑑みれば、入出力軸のロック状態は、可及的速やかに解除されるのが望ましい。

ところが、操舵伝達比が可変である期間においては、駆動力付与手段の負荷状態を特定する、又は近未来的な負荷状態を推定又は予見するといった動作が、駆動力付与手段に関連する各種の制御量（例えば、操舵トルク、駆動電圧又は駆動電流等）に基づいて比較的簡便になされ得るのに対し、一旦入出力軸がロックされた後では、ロック解除後の駆動力付与手段の負荷状態を高精度に推定することが実践上困難となるため、駆動力付与手段の保護及び最低限度の操舵性確保等の観点から、或いはロック状態とロック解除状態とが頻繁に切り替わることによる騒音及び振動の発生並びにドライバビリティの低下を防止する観点から、ロック状態の解除に際しては安全側にマージンが付与されることが多い。この際、操舵トルクに応じて当該負荷状態を推定しようとすると、一時的な手放し操舵がなされる等、出力軸に加わる軸力とは無関係に操舵トルクが小さくなった場合等に誤った判断が下され易く、上述したロック状態とロック解除状態との頻繁な切り替わりによる問題が顕在化し易い。

そこで、本発明に係る車両の操舵制御装置では、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る取得手段により、実舵角に対応する実舵角指標値が取得され、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る第２制御手段により、係る実舵角指標値に応じてロック状態が解除されるようにロック手段が制御される。ここで、「実舵角指標値」とは、例えば、実舵角、操舵角、車両の横加速度、或いはそれらから所定のアルゴリズムや算出式に従って導出される各種指標値を含む、実舵角と幾らかなり相関を有する指標値を包括する概念である。

尚、「取得」とは、検出手段や算出手段等から検出結果や算出結果を直接的に又は間接的に受け取ることの他に、算出、導出又は同定等を含む、何らかの形で特定することを包括する概念であって、取得手段は、実舵角指標値を、例えば実舵角センサから検出された実舵角の情報を受け取る、又は操舵角センサにより検出される操舵角を実舵角へ換算する等の措置によって、或いはこの種の受け取られた又は換算された実舵角に更に所定の演算処理を施すこと等によって、実舵角指標値を取得してもよい。

ここで重要となるのは、本発明に係る実舵角は、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、車両の走行条件毎に実舵角の変化に対する軸力の変化特性を特定しておくこと等の措置を講じることにより（この種の対応関係をマップ化して然るべき記憶手段に記憶してもよいし、この種の対応関係を数値化してなる演算式に従ってその都度個別具体的に導出してもよい）、出力軸の軸力を表す指標値として代替され得る点にある。即ち、本発明に係る実舵角は、出力軸の軸力と実質的に等しく扱われ得る性質を有する。同様に、実舵角指標値もまた、操舵時に出力軸に作用する軸力を代替的に表し得る。

従って、本発明に係る車両の操舵制御装置によれば、入出力軸のロック状態を、実舵角指標値に応じて（無論、意味合いとしては結局、実舵角に応じて）解除することによって、実質的に出力軸の軸力に基づいたロック解除が可能となる。

出力軸の軸力は、駆動力付与手段の負荷状態を決定し得る要素であり、軸力の大小は、駆動力付与手段に加わる負荷の大小に対応する。従って、本発明によれば、入出力軸がロック状態にあっても、ロック解除後の駆動力付与手段の負荷状態を間接的であれ高精度に推定することが可能となり、入出力軸がロックされる期間を可及的に短縮化し得ると同時に、ロック状態とロック解除状態とが頻繁に切り替わるといった望ましくない事態を防止することができる。即ち、適切なタイミングでロック状態を解除することが可能となるのである。

ここで、本発明に係る車両の操舵制御装置においては、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る設定手段により、固定値又は可変値としての、実舵角指標値の閾値が設定される。この閾値は、実舵角が、好適な一形態として、入出力軸のロック状態を解除しても実践上差し支えない（例えば、解除後間を置かずして再び入出力軸がロックされる等の事態が生じない）領域としてのロック解除領域にあるか否かを規定する基準値であり、実舵角指標値の次元に応じて、それ以上である場合（例えば、実舵角指標値が実舵角の逆数の次元を採るような場合）又はそれ以下である場合に実舵角がロック解除領域にある旨を表すことができる。尚、「以上」及び「以下」とは、基準値の設定如何により容易に「より大きい」及び「未満」と置換され得る概念であって、基準値がいずれの領域に属するかは、設計事項であり発明の本質とは無関係である。

一方で、この設定された閾値は、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る判別手段により、取得された実舵角指標値と比較され、実舵角がロック解除領域にあるか否かの判別に供される。この際、実舵角がロック解除領域にある旨が判別された場合に、第２制御手段によりロック状態が解除される。尚、実舵角指標値が実舵角そのものであれば、閾値とは実舵角の閾値であり、総体的な傾向として実舵角の大小が軸力の大小に対応することに鑑みれば、実舵角指標値が閾値以下（未満）である場合に、実舵角がロック解除領域にあるとしてロック状態の解除が許可されてもよい。

従って、閾値と実舵角指標値との比較に基づいて、入出力軸のロック状態を解除すべきか否かの判別を比較的簡便に行うことが可能となる。

ここで特に、本発明に係る車両の操舵制御装置においては、車速に応じて実舵角指標値の閾値が設定される。出力軸の軸力は、実舵角が一定であっても車速に応じて変化する。従って、このように車速に応じて閾値が設定されることにより、入出力軸のロック状態を適切に解除することが可能となる。尚、このように実舵角が一定である場合に車速に応じて軸力が変化する点に鑑みれば、実舵角が一定又は略一定である場合等に限定すれば、少なくとも実践的態様としては、車速に応じてロック状態の解除がなされてもよい。

本発明に係る車両の操舵制御装置の一の態様では、前記設定手段は、前記車速が所定の低速域にある場合に、前記車速の低下に伴って前記ロック解除領域が小さくなるように前記閾値を設定する。

例えば車速がゼロ（即ち、据え切り時）或いはそれに近い低速領域では、車速が低い程、転舵量（言い換えれば実舵角）を一定とした場合に出力軸に加わる軸力が大きくなる。従って、入出力軸のロック解除を許可し得る軸力（駆動力付与手段の負荷状態を規定し得る値である）が仮に一定であるとすれば（無論、本発明では、必ずしも一定である必要はない）、入出力軸のロック解除を許可し得る実舵角の範囲を規定するロック解除領域は、車速の低下に伴い狭くなる。

この態様によれば、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、車速の低下に伴う軸力の増加が顕在化する領域等として設定される低速域において、車速の低下に伴いロック解除領域が小さくなるように実舵角指標値の閾値が設定されるため、入出力軸のロック状態をより適切に解除することが可能となる。

本発明に係る車両の操舵制御装置の他の態様では、前記設定手段は、前記車速が所定の高速域にある場合に、前記車速の低下に伴って前記ロック解除領域が大きくなるように前記閾値を設定する。

上述した低速域とは異なり、実舵角の増加が横加速度やタイヤ横力の増加として顕在化し易い高速域（即ち、車両の挙動としては高速旋回状態に相当する）では、車速の低下に伴って、係る横加速度やタイヤ横力が減少するため、出力軸の軸力は減少する。従って、車速の低下に伴いロック解除領域を拡大することができる。

この態様によれば、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、車速の低下に伴う軸力の減少が顕在化する領域等として設定される高速域において、車速の低下に伴いロック解除領域が大きくなるように実舵角指標値の閾値が設定されるため、入出力軸のロック状態をより適切に解除することが可能となる。また、上述した低速域の制御と合わせれば、車速に応じて精細に入出力軸のロック状態を解除することが可能となるため、実践上の利益が大となる。

本発明に係る車両の操舵制御装置の他の態様では、前記車両は、前記出力軸に対しアシスト操舵力を付与可能なアシスト操舵力付与手段を更に備える。

この態様によれば、車両に、例えばＥＰＳ（Electronic controlled Power Steering：電子制御パワーステアリング）等の操舵力アシスト装置が備わり、その少なくとも一部として、例えばモータ又はそれに類する電動機を含む各種アクチュエータ等の形態を採るアシスト操舵力付与手段が備わる。この場合、出力軸が操舵輪を転舵させるべく出力する操舵力は、係るアシスト操舵力による補助を受けるため、駆動力付与手段の負荷状態に影響を与える出力軸の軸力は減少する。従って、駆動力付与手段の物理的、機械的又は電気的な体格を、それに応じて縮小することができる。

一方で、この種のアシスト操舵力付与手段の動作が、何らかの理由で制限或いは阻害された場合、元よりアシスト操舵力の付与を前提として体格の縮小が図られ得る駆動力付与手段の負荷状態は、過負荷状態となり易く、必然的に入出力軸はロックされ易くなる。従って、この場合、本発明に係る、適切なタイミングでロック状態を解除する旨の効果によってもたらされる実践上の利益が大となる。

尚、この態様では、前記アシスト操舵力付与手段は、熱負荷に応じて設定される上限値以下の範囲で設定される駆動電流に応じて前記アシスト操舵力を付与可能なモータを含み、前記設定手段は、前記上限値の低下に伴って前記ロック解除領域が小さくなるように前記閾値を設定してもよい。

この場合、モータの過熱保護等を目的として設定される上限値によって、モータの駆動電流が制限されるため、アシスト操舵力が制限される。一方、既に述べたように、操舵輪を転舵させるに際して出力軸に作用する軸力は、実舵角が大きい程大きく、必然的に、実舵角以外の走行条件が変化しなければ、駆動電流の上限値が低下する程、操舵力のアシストが可能となる実舵角の範囲が狭くなる。言い換えれば、駆動力付与手段が高負荷状態に陥りかねない実舵角の範囲が大きくなる（ロック解除領域が狭くなる）。このため、このように上限値の低下に伴ってロック解除領域が小さくなる（即ち、ロック状態が解除され難くなる）ように閾値が設定されることによって、駆動力付与手段の保護を好適に図ることが可能となる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

以下、適宜図面を参照して本発明の車両の操舵制御装置に係る各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、車両１０は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が転舵することにより所望の方向に進行することが可能に構成されている。車両１０は、ＥＣＵ１００、ＶＧＲＳアクチュエータ２００、ＶＧＲＳ駆動装置３００、ＥＰＳモータ４００及びＥＰＳ駆動装置５００を備える。

ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の操舵制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＥＰＳ制御及びＶＧＲＳ制御を実行することが可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１制御手段」、「取得手段」、「第２制御手段」、「設定手段」及び「判別手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

車両１０では、ハンドル１１を介してドライバより与えられる操舵入力が、ハンドル１１と同軸回転可能に連結され、ハンドル１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。アッパーステアリングシャフト１２は、本発明に係る「入力軸」の一例である。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部において後述するＶＧＲＳアクチュエータ２００に連結されている。

ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ハウジング２０１、ＶＧＲＳモータ２０２、ロック機構２０３及び減速機構２０４を備える。

ハウジング２０１は、ＶＧＲＳモータ２０２、ロック機構２０３及び減速機構２０４を収容してなるＶＧＲＳアクチュエータ２００の筐体である。ハウジング２０１には、前述したアッパーステアリングシャフト１２の下流側の端部が固定されており、ハウジング２０１は、アッパーステアリングシャフト１２と一体に回転することが可能である。

ＶＧＲＳモータ２０２は、回転子たるロータ２０２ａ、固定子たるステータ２０２ｂ及び駆動力の出力軸たる回転軸２０２ｃを有する、本発明に係る「駆動力付与手段」の一例たるＤＣブラシレスモータである。ステータ２０２ｂは、ハウジング２０１内部に固定されており、ロータ２０２ａは、ハウジング２０１内部で回転可能に保持されている。回転軸２０２ｃは、ロータ２０２ａと同軸回転可能となるようにロータ２０２ａに固定されており、ロータ２０２ａと一体に回転可能に構成されると共に、その下流側の端部が減速機構２０４に連結されている。

減速機構２０４は、差動回転可能な複数の回転要素（サンギア、キャリア及びリングギア）を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素のうち、第１の回転要素たるサンギアは、ＶＧＲＳモータ２０２の回転軸２０２ｃに連結されており、また、第２の回転要素たるキャリアは、ハウジング２０１に連結されている。そして第３の回転要素たるリングギアが、本発明に係る「出力軸」の一例たるロアステアリングシャフト１５に連結されている。

このような構成を有する減速機構２０４では、ハンドル１１の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１２の回転速度（即ち、キャリアに連結されたハウジング２０１の回転速度）と、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度（即ち、サンギアに連結された回転軸２０２ｃの回転速度）とにより、残余の一回転要素たるリングギアに連結されたロアステアリングシャフト１５の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１５の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０４の作用により、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とは相対回転可能に構成されている。また、減速機構２０４における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１５に伝達される。

このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１２の回転量たる操舵角δｓｔと、ロアステアリングシャフト１５の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）実舵角δｒとの比たる操舵伝達比Ｒｖｇｒｓとが、予め定められた範囲で連続的に可変に制御される構成となっている。

尚、減速機構２０４は、ここに例示した遊星歯車機構のみならず、他の態様（例えば、アッパーステアリングシャフト１２及びロアステアリングシャフト１５に夫々歯数の異なるギアを連結し、各ギアと一部分で接する可撓性のギアを設置すると共に、係る可撓性ギアを波動発生器を介して伝達されるモータトルクにより回転させることによって、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とを相対回転させる態様等）を有していてもよいし、遊星歯車機構であれ上記と異なる物理的、機械的、又は機構的態様を有していてよい。

尚、図示は省略するが、ＶＧＲＳモータ２０２には、例えばロータリーエンコーダ等の回転センサが付設されており、回転軸２０２ｃとハウジング２０１との回転位相差Δδを検出可能に構成されている。この回転センサは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された回転位相差Δδは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

ロック機構２０３は、ロックホルダ２０３ａ、ロックバー２０３ｂ及びソレノイド２０３ｃを備えた、本発明に係る「ロック手段」の一例である。

ロックホルダ２０３ａは、ＶＧＲＳモータ２０２のロータ２０２ａに固定され、ロータ２０２ａと一体回転可能な円板状の部材である。ロックホルダ２０３ａの外周部には、周方向に沿って複数の凹部が形成されている。

ロックバー２０３ｂは、ＶＧＲＳアクチュエータ２００のハウジング２０１に設けられた固定部位に一端部が固定され、且つ当該固定部位を軸支点として回動可能に構成されてなるレバー状の係合部材である。ロックバー２０３ｂの他端部には、ロックホルダ２０３ａの外周部に形成された凹部と嵌合可能な凸部が形成されており、ロックバー２０３ｂは、当該凸部とロックホルダ２０３ａの外周部に形成された凹部とが嵌合するロック位置から、これらが相互に離間するロック解除位置までの範囲で回動可能に構成されている。

ソレノイド２０３ｃは、ロックバー２０３ｂを回動させるための駆動力を付与可能な電磁アクチュエータである。ソレノイド２０３ｃは、その駆動力の付与によって、ロックバー２０３ｂを先に述べたロック位置とロック解除位置との間で回動させることが可能に構成されており、ロック機構２０３は、その動作状態として、ロックバー２０３ｂの凸部とロックホルダ２０３ａの凹部とが嵌合してなるロック状態と、これらが相互に離間してなるロック解除状態とを採ることが可能に構成される。尚、ソレノイド２０３ｃは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その駆動状態がＥＣＵ１００によって制御される構成となっている。

ロック機構２０３がロック状態にある場合、ハウジング２０１とロータ２０２ａとが物理的に固定されるため、これらが連結された減速機構２０４の二個の回転要素の回転速度が等しくなる。このため、ロアステアリングシャフト１５と連結された残余の一回転要素の回転速度も一義的に決定される。その結果、ロック機構２０３がロック状態にある場合、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とは相対回転不能となり、先に述べた操舵伝達比Ｒｖｇｒｓは一の値に固定される。反対に、ロック機構２０３がロック解除状態にある場合、ロータ２０２ａの回転は、ハウジング２０１による制約を受けないから、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とは相対回転可能となり、操舵伝達比Ｒｖｇｒｓは可変となる。即ち、ロック機構２０３がロック状態にある場合とは、本発明に係る「入力軸と出力軸とがロック状態にある」ことと等価であり、ロック機構２０３がロック解除状態にある場合とは、本発明に係る「ロック状態が解除された」ことと等価である。

尚、以下の説明では、ロック機構２０３がロック状態及びロック解除状態にあることを適宜、「ＶＧＲＳモータ２０２がロック状態及びロック解除状態にある」等と表現することとする。

ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳモータ２０２のステータ２０２ｂに対する通電が可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＶＧＲＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＶＧＲＳモータ２０２に駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。

ＥＰＳモータ４００は、ＶＧＲＳモータ２０２の下流側においてロアアームシャフト１５に固定された、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを備える、本発明に係る「操舵力アシスト手段」の一例たるＤＣブラシレスモータであり、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ４００内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴｍ（即ち、本発明に係る「アシスト操舵力」の一例）を発生する構成となっている。

ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳモータ４００のステータへの通電によりＥＰＳモータ４００内部に形成される回転磁界の状態を制御することが可能に構成された、電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が制御される構成となっている。尚、これ以降の説明では、ＥＰＳモータ４００及びＥＰＳ駆動装置５００を包括する概念として適宜「ＥＰＳ」なる言葉を使用することとする。

ＥＰＳモータ４００によるアシストトルクＴｍの付与を適宜に受けるロアステアリングシャフト１５の回転は、ラックアンドピニオン機構１６に伝達される。ラックアンドピニオン機構１６は、ロアステアリングシャフト１５の下流側端部に接続されたピニオンギア１６ｂ及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１６ａを含む操舵機構であり、ピニオンギア１６ｂの回転がラックバー１６ａの図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１６ａの下流側端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。即ち、ラックアンドピニオン機構１６により、車両１０では所謂ラックアンドピニオン式の操舵方式が実現されている。

尚、車両１０の操舵方式は、例えばボールナット方式或いはその他の操舵機構に準じる操舵機構が採用されていてもよい。また、ラックアンドピニオン方式の操舵機構であっても、例えば構成要素の種類、形状及び当該構成要素相互間の空間的配置態様等は、少なくとも設置スペース、コスト、耐久性或いは信頼性等に基づいた実質的な制約（そのような制約が存在するとして）の範囲内において如何様にも限定されない。

尚、本発明に係る「アシスト操舵力」の付与態様は、ここに例示するものに限定されず、例えば、ＥＰＳモータ４００から出力されるアシストトルクＴｍは、不図示の減速ギアによる回転速度の減速を伴ってロアステアリングシャフト１５に伝達されてもよいし、アシストトルクＴｍは、ロアステアリングシャフト１５の回転運動ではなくラックバー１６ａの往復運動をアシストする力として、或いはピニオンギア１６ｂの回転をアシストする力として付与されてもよい。即ち、ＥＰＳモータ４００から出力されるアシストトルクＴｍが、最終的に各操舵輪を操舵させる操舵力の少なくとも一部として供され得る限りにおいて、本発明に係るアシスト操舵力の出力態様は何ら限定されない趣旨である。

一方で、車両１０には、トルクセンサ１３、舵角センサ１４、温度センサ１７及び回転センサ１８の各種センサが備わっている。

トルクセンサ１３は、ドライバの操舵トルクＭＴを検出することが可能に構成されたセンサである。より具体的には、アッパーステアリングシャフト１２は、上流部と下流部とに分割され、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０のドライバがハンドル１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達される操舵トルクに応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達することが可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。トルクセンサ１３は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力することが可能に構成されている。また、トルクセンサ１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

舵角センサ１４は、アッパーステアリングシャフト１２の回転量を表す操舵角δｓｔを検出することが可能に構成されたセンサである。舵角センサ１４は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角δｓｔは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

温度センサ１７は、ＥＰＳモータ４００の温度たるモータ温度Ｔｅｐｓを検出することが可能に構成されたセンサである。温度センサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたモータ温度Ｔｅｐｓは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、モータ温度Ｔｅｐｓは、本発明に係る「熱負荷」の一例である。

回転センサ１８は、ＥＰＳモータ４００の回転速度たるモータ回転速度ωｅｐｓを検出することが可能に構成された一種のロータリーエンコーダである。回転センサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたモータ回転速度ωｅｐｓは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。尚、アシストモータ２０７の回転速度を検出する手段は、ロータリーエンコーダに限定されず、例えばレゾルバ等であってもよい。

＜実施形態の動作＞
以下、適宜図面を参照し、本実施形態の動作について説明する。

始めに、図２を参照し、ＥＣＵ１００により実行されるＥＰＳ制御の詳細について説明する。ここに、図２は、ＥＰＳ制御のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、各センサ値を取得する（ステップＳ１０１）。この際、ＥＣＵ１００は、操舵トルクＭＴ、操舵角δｓｔ、モータ温度Ｔｅｐｓ及びモータ回転速度ωｅｐｓを取得する。

次に、ＥＣＵ１００は、所定のＥＰＳアシスト許可条件が満たされるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ここで、「ＥＰＳアシスト許可条件」とは、ＥＰＳモータ４００を介したアシストトルクＴｍの付与が許可される条件を指す。

例えば、ＥＰＳ駆動装置５００の電源たるバッテリのＳＯＣ（State Of Charge：充電状態）が著しく低下している等の理由により、ＥＰＳモータ４００に十分な駆動電圧を供給できない場合、ＥＰＳモータ４００が過熱状態にあり、熱負荷からの保護を理由としてＥＰＳモータ４００の駆動を禁止すべき場合、或いは操舵輪が縁石や障害物の抵抗を受けることによって、操舵に際しロアステアリングシャフト１５に加わる軸力がＥＰＳモータ４００の最大トルクを超えた状態となる又はなり得る場合等には、ＥＰＳモータ４００の駆動が禁止される（即ち、これらの場合は、ＥＰＳアシスト許可条件が満たされない場合に相当する）。

ステップＳ１０２では、ＥＰＳモータ４００がこの種の特殊な状況にあるか否かが、例えば、バッテリ電圧、モータ温度Ｔｅｐｓ又は操舵トルクＭＴ等に基づいて判別される。ＥＰＳアシスト許可条件が満たされない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ＥＰＳモータ４００からのアシストトルクＴｍの付与を禁止する（ステップＳ１０４）。ＥＰＳによる操舵力のアシストが禁止されると、処理はステップＳ１０１に戻される。

一方、ＥＰＳアシスト許可条件が満たされる場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＥＰＳモータ４００から出力すべきアシストトルクＴｍの目標値たる目標アシストトルクＴｍｔｇを算出する（ステップＳ１０３）。この際、目標アシストトルクＴｍｔｇは、ステップＳ１０１において取得された操舵トルクＭＴに応じて、操舵トルクＭＴの増加に伴い非線形に増加する値として設定される。また、操舵トルクＭＴが基準値以下となる領域は不感帯とされ、目標アシストトルクＴｍｔｇはゼロとなる。ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭに、操舵トルクＭＴと目標アシストトルクＴｍｔｇとの関係を規定する目標アシストトルクマップを保持しており、当該目標アシストトルクマップから、その時点の操舵トルクＭＴに対応する一の値を選択的に取得することによって、目標アシストトルクＴｍｔｇを算出する。尚、このように、本実施形態に係る「算出」とは、予め設定された対応関係に基づいて一の値を選択的に取得することを含む概念である。

目標アシストトルクＴｍｔｇを算出すると、ＥＣＵ１００は、アシスト電流Ｉｑの目標値たる目標アシスト電流Ｉｑｔｇの基準値Ｉｑｔｇｂｓを算出する（ステップＳ１０５）。目標アシスト電流基準値Ｉｑｔｇｂｓは、目標アシストトルクＴｍをＥＰＳモータ４００のモータトルク定数で除する旨の数値演算処理の結果として算出される。

目標アシスト電流基準値Ｉｑｔｇｂｓを算出すると、ＥＣＵ１００は、最大駆動電流Ｉｑｍａｘを算出する（ステップＳ１０６）。最大駆動電流Ｉｑｍａｘとは、ＥＰＳモータ４００を熱負荷から保護するために設定される駆動電流Ｉｑの制御上の最大値であり、モータ温度Ｔｅｐｓの高低が夫々最大駆動電流Ｉｑｍａｘの小大に対応するように、モータ温度Ｔｅｐｓに応じて設定される。

最大駆動電流Ｉｑｍａｘが算出されると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５で算出した目標アシスト電流基準値Ｉｑｔｇｂｓが係る最大駆動電流Ｉｑｍａｘ未満であるか否かを判別する（ステップＳ１０７）。目標アシスト電流基準値Ｉｑｔｇｂｓが最大駆動電流Ｉｑｍａｘ未満である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、目標アシスト電流基準値Ｉｑｔｇｂｓを目標アシスト電流Ｉｑｔｇとしてモータ指示電圧Ｖｑを算出する（ステップＳＳ１０８）。一方、目標アシスト電流基準値Ｉｑｔｇｂｓが最大駆動電流Ｉｑｍａｘ以上である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、最大駆動電流Ｉｑｍａｘを目標アシスト電流Ｉｑｔｇとしてモータ指示電圧Ｖｑを算出する（ステップＳ１０９）。尚、いずれにせよ、モータ指示電圧Ｖｑは、モータ回転速度ωｅｐｓに応じて生じる逆起電力の影響がキャンセルされるように決定される。

モータ指示電圧Ｖｑが算出されると、ＥＣＵ１００は、係るモータ指示電圧Ｖｑに基づいてＥＰＳモータ４００を駆動する（ステップＳ１１０）。

補足すると、ＥＣＵ１００は、ＥＰＳ駆動装置５００を制御し、算出されたモータ指示電圧Ｖｑ（ＥＰＳモータ４００のｑ軸電圧）に対応するＰＷＭ制御電圧信号を生成させ、三相に対応するＦＥＴを備えたＦＥＴ駆動回路へ供給する。尚、モータ指示電圧Ｖｑは、三相変換処理により、ｕ相、ｖ相及びｗ相の各々に対応する三相指示電圧Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに変換された後にＰＷＭ制御電圧信号の生成に供される。ＦＥＴ駆動回路では、各ＦＥＴのゲート端子にＰＷＭ制御電圧信号が入力される構成となっており、このゲート端子に入力されたＰＷＭ制御電圧信号に応じて当該ステータに駆動電流たるアシスト電流Ｉｑが供給される。ＥＰＳモータ４００では、この駆動電流Ｉｑにより回転磁界が形成され、ロータが回転することによってアシストトルクＴｍが出力される。ＥＰＳモータ４００が駆動されると、処理はステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。車両１０における操舵力のアシストは、以上のようにして行われる。

次に、図３を参照し、ＶＧＲＳアクチュエータ２００の駆動制御について説明する。ここに、図３は、ＥＣＵ１００により実行されるＶＧＲＳ制御のフローチャートである。

図３において、ＥＣＵ１００は、ＶＧＲＳモータ２０２をロックすべきか否かを判別する（ステップＳ２０１）。ＶＧＲＳモータ２０２をロックするとは、即ち、ロック機構２０３をロック状態とすることを意味し、ロックバー２０３ｂの位置が上述したロック位置となるようにソレノイド２０３ｃを駆動制御することを意味する。ＶＧＲＳモータ２０２がロックされた場合には、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１５とが直結され相対回転不能な状態となるため、ＶＧＲＳモータ２０２に過剰な負荷が加わる事態が防止される。

ＶＧＲＳモータ２０２をロックすべきか否かは、ＶＧＲＳモータ２０２の現時点の或いは予測的な負荷状態に応じて、その都度個別具体的に判断される。例えば、図２のステップＳ１０４においてＥＰＳによる操舵力のアシストが禁止された場合には、操舵時にロアステアリングシャフト１５に加わる軸力がＶＧＲＳモータ２０２の最大トルクを超える可能性が高い（元々、ＶＧＲＳモータ２０２の体格は、ＥＰＳモータ４００によるアシストトルクＴｍの付与によりＶＧＲＳモータ２０２に加わる負荷が軽減される前提で決定されている）ため、ＶＧＲＳモータ２０２はロックされてもよい。また、トルクセンサ１３により検出される操舵トルクＭＴ或いはＶＧＲＳ駆動装置３００の駆動状態（例えば、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動電圧や駆動電流）に基づいて（例えば、これらの絶対値が大きい場合等にロックすべき旨の判断が下される等の態様を伴って）ＶＧＲＳモータ２０２をロックすべきか否かが判断されてもよい。

いずれにせよＶＧＲＳモータ２０２をロックすべき旨が判別された場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ロック機構２０３のソレノイド２０３ｃを駆動制御して、ロックバー２０３ｂを上述したロック位置に回動させ、ロック機構２０３をロック状態とすることによりＶＧＲＳモータ２０２をロック状態に制御する（ステップＳ２０３）。ＶＧＲＳモータ２０２がロック状態に制御されると、ロック解除処理が実行される（ステップＳ３００）。

一方、ＶＧＲＳモータ２０２をロックする必要がない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、車速Ｖを取得し（ステップＳ２０４）、取得された車速Ｖに基づいて操舵伝達比Ｒｖｇｒｓの目標値たる目標操舵伝達比Ｒｖｇｒｓｔｇを設定する（ステップＳ２０５）。目標操舵伝達比Ｒｖｇｒｓｔｇの設定に際しては、公知の各種態様を適用することが可能であり、例えば、車速Ｖを低速域、中速域及び高速域の三領域に分割し、操舵伝達比Ｒｖｇｒｓが、低速域においては少ない操舵角で大きな実舵角（尚、この種の操舵伝達比は設計事項であり、ここでは定性表現に留める）が得られるように相対的に小さい固定値に設定され、中速域では車速の上昇に応じて増大する可変値に設定され、高速域では操舵輪の挙動が安定するように（即ち、操舵角に対する実舵角の感度を低下させるべく）相対的に大きい固定値に設定されてもよい。無論、目標操舵伝達比の設定態様はこれに限定されない。

目標操舵伝達比Ｒｖｇｒｓｔｇが設定されると、ＥＣＵ１００は、設定された目標操舵伝達比Ｒｖｇｒｓｔｇが実現されるようにＶＧＲＳ駆動装置３００を介してＶＧＲＳモータ２０２を駆動制御する（ステップＳ２０６）。尚、ＶＧＲＳモータ２０２の駆動態様としては、ＥＰＳモータ４００と同様に三相に対応するＰＷＭ制御が行われる。

ロック解除処理が終了するか、或いはステップＳ２０６が実行されると、処理はステップＳ２０１に戻され、一連の処理が繰り返される。本実施形態においてＶＧＲＳ制御はこのように実行される。

ここで、一旦ＶＧＲＳモータ２０２がロック状態に移行すると、ロック状態を解除した場合におけるＶＧＲＳモータ２０２の負荷状態を高精度に推定することが難しくなる。未だ高負荷状態が継続しているにもかかわらずロック状態を解除した場合、ＶＧＲＳモータ２０２はロック状態とロック解除状態とを繰り返すこととなり、車両１０において騒音及び振動並びにドライバビリティの低下が実践上問題となる程度に顕在化しかねない。一方で安全側の配慮からロック状態を解除しなければ、操舵伝達比が固定されたままとなり、操舵性の低下を招きかねない。そこで、本実施形態では、ロック解除処理によって、ＶＧＲＳモータ２０２のロック状態を適切に解除することが可能となっている。

ここで、図４を参照し、ロック解除処理の詳細について説明する。ここに、図４は、ロック解除処理のフローチャートである。

図４において、ＥＣＵ１００は、実舵角δｒを算出する（ステップＳ３０１）。ここで、実舵角δｒは、本発明に係る「実舵角指標値」の一例であり、舵角センサ１４により検出される操舵角δｓｔ、ＶＧＲＳモータ２０２に付設された回転センサにより検出される回転位相差Δδ、減速機構２０４の減速比及びラックアンドピニオン機構１６のギア比等に基づいて算出される。尚、本発明に係る「実舵角指標値」とは、実舵角と相関する値であり、必ずしも実舵角δｒに限定されない。また、実舵角δｒは、車両１０に実舵角δｒを直接検出可能な実舵角センサが備わる場合には、係る実舵角センサから直接取得されてもよい。

実舵角δｒを算出すると、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「閾値」の一例たるロック解除閾値δｒｔｈを算出する（ステップＳ３０２）。

ここで、ロック解除閾値δｒｔｈは、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ＶＧＲＳモータ２０２のロック状態を可及的速やかに解除しつつ、ロック状態の解除後、間を置かずしてＶＧＲＳモータ２０２が再びロック状態に移行することのないように設定されている。より具体的には、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、車速Ｖ及び最大駆動電流Ｉｑｍａｘとロック解除閾値δｒｔｈとを対応付けてなる閾値マップが格納されており、ＥＣＵ１００は、当該閾値マップから現時点の車速Ｖ及び最大駆動電流Ｉｑｍａｘに対応する一の値を選択的に取得することにより、ロック解除閾値δｒｔｈを算出する。

ロック解除閾値δｒｔｈを算出すると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０１において算出した実舵角δｒが係るロック解除閾値δｒｔｈ以下であるか否かを判別する（ステップＳ３０３）。実舵角δｒがロック解除閾値δｒｔｈ以下である場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ロック機構２０４のソレノイド２０４ｃを駆動制御し、ロックバー２０４ｂをロック解除位置まで回動させることにより、ＶＧＲＳモータ２０２のロック状態を解除する（ステップＳ３０４）。ロック状態が解除されると、ロック解除処理は終了する。一方で、実舵角δｒがロック解除閾値δｒｔｈよりも大きい場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、処理はステップＳ３０１に戻され、ＶＧＲＳモータ２０２のロック状態は解除されぬまま一連の処理が繰り返される。

ここで、図５を参照し、ロック解除閾値δｒｔｈの特性について説明する。ここに、図５は、ロック解除閾値δｒｔｈの一特性を例示する模式図である。

図５において、ロック解除閾値δｒｔｈは、車速Ｖに対し図示ＰＲＦ＿δｒｔｈに表される如くに変化する。即ち、ロック解除閾値δｒｔｈは、車速ＶがＶ０未満である低速域（即ち、本発明に係る「所定の低速域」の一例）においては、車速Ｖが低下するのに応じて小さくなるように（即ち、ロック状態が解除され難くなることを意味し、本発明に係る「ロック解除領域が小さくなる」旨に相当する）設定され、特に車両１０が停止している状態では、δｒｔｈ０に設定される。一方、車速ＶがＶ１（Ｖ１＞Ｖ０）以上の高速域（即ち、本発明に係る「所定の高速域」の一例）では、ロック解除閾値δｒｔｈは、車速Ｖが低下するのに応じて大きくなるように（即ち、ロック状態が解除され易くなることを意味し、本発明に係る「ロック解除領域が大きくなる」旨に相当する）設定される。また、車速ＶがＶ０以上Ｖ１未満となる中速域において、ロック解除閾値δｒｔｈは固定値δｒｔｈ１（δｒｔｈ１＞δｒｔｈ０）を採る。尚、本実施形態において、低速域を規定する基準値Ｖ０は、例えば１５ｋｍ／ｈ近傍の値を採り、高速域を規定する基準値Ｖ１は、例えば１００ｋｍ／ｈ近傍の値を採る。

ここで、このようなロック解除閾値δｒｔｈの特性について補足すると、低速域では、車速が低い程、一の実舵角δｒにおいてロアステアリングシャフト１５に作用する軸力が大きくなる。一方で、ＶＧＲＳモータ２０２に許容される負荷は、車速との関係性が薄いから、低速域では相対的に、ロック解除閾値δｒｔｈの値を小さくするのが望ましいのである。また、高速域では、車速が高い程、一の実舵角δｒにおいてロアステアリングシャフト１５に作用する軸力が大きくなる。これは、高速域において操舵輪が転舵すると車両１０に車速に応じた横加速度が生じるためであり、低速域と同様の考え方により、ロック解除閾値δｒｔｈの値を小さくするのが望ましいのである。

一方、図示ＰＲＦ＿δｒｔｈは、先に述べたＥＰＳモータ４００の最大駆動電流Ｉｑｍａｘが任意の値を採る場合についての特性に相当する。本実施形態において、最大駆動電流Ｉｑｍａｘの変化に対しては、図示矢線で示すように、Ｉｑｍａｘが低下するのに伴い一車速におけるロック解除閾値δｒｔｈが小さく設定される。最大駆動電流Ｉｑｍａｘは、ＥＰＳモータ４００の最大アシストトルクと意味合い的に等価であり、また実舵角δは基本的にその増減が軸力の増減に対応する。従って、最大アシストトルクが低下すれば、軸力に抗し得るアシストトルクを出力可能な実舵角δｒの限界値は小さくなり、ＥＰＳモータ４００のアシスト可能範囲が縮小される。アシスト可能範囲が縮小されれば、ＶＧＲＳモータ２０２が過負荷に陥る実舵角の範囲は拡大する。このため、ロック解除閾値δｒｔｈは、最大駆動電流Ｉｑｍａｘの増加及び減少に対し夫々増加及び減少されるのが望ましいのである。

このように、本実施形態に係るロック解除処理では、実舵角δｒを本発明に係る実舵角指標値として使用し、この実舵角δｒと、操舵の際にロアステアリングシャフト１５に加わる軸力を考慮してＶＧＲＳモータ２０２のロック状態を解除し得るように設定されたロック解除閾値δｒｔｈとの比較に基づいて、ＶＧＲＳモータ２０２のロック状態を解除すべきか否かの判断を適切に行うことが可能となっている。従って、ロック解除状態とロック状態とが頻繁に切り替わることによる騒音及び振動の発生並びにドライバビリティの低下を防止しつつ、可及的迅速にロック状態を解除することが可能となるのである。

補足すれば、本発明に係る実舵角指標値とは、操舵時に出力軸（本実施形態では、ロアステアリングシャフト１５）に作用する軸力を代替的に表し得る性質を有するものであって、上述したロック解除閾値との比較によるロック状態の解除制御は、例えば、実舵角又は操舵角がステアリングエンド付近にあるか等といった、角度概念を逸脱することのない実舵角や操舵角の大小に応じてロック状態の解除判断を行う制御とは本質的に異なるものである。
＜第２実施形態＞
次に、図６を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。ここに、図６は、本発明の第２実施形態に係る車両２０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図６において、車両２０は、横加速度センサ１９を備える点において、車両１０と相異している。横加速度センサ１９は、車両２０に作用する横加速度Ｇｓを検出することが可能に構成されたセンサである。横加速度センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された横加速度Ｇｓは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で把握される構成となっている。

ここで、図４に例示した、第１実施形態と同様のロック解除処理が行われる場合、上述した高速域、或いは上述した高速域の一部又は上述した高速域を含む更に大きな車速領域において、実舵角δｒに替えて又は加えて横加速度Ｇｓを本発明に係る実舵角指標値の一例として使用することができる。

一般に、車両に作用する横加速度Ｇｓは、高速域程、実舵角δｒ（操舵角δｓｔであってもよい）に対する感度が高くなる（例えば、単位実舵角当たりの横加速度が大きくなる）傾向を有する。また、横加速度Ｇｓは、操舵時にロアステアリングシャフト１５に作用する軸力と相関しており、横加速度Ｇｓが大きい程軸力は大きくなる（即ち、操舵し難くなる）。この際、実舵角δｒがロック解除閾値δｒｔｈ以下となり、ロック解除範囲内に収まっている旨の判断を下し得る場合であっても、横加速度Ｇｓが、ＶＧＲＳモータ２０２が過負荷状態に陥りかねない軸力が作用する程度に大きい場合がある。このような場合にロック状態を解除すれば、結局はロック解除後に、図３に示すＶＧＲＳ制御によって再びＶＧＲＳモータ２０２がロック状態に制御され、ロック状態とロック解除状態とが頻繁に切り替わりかねない。

そこで、横加速度Ｇｓに対し、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーションに基づいて、軸力がＶＧＲＳモータ２０２のロック状態を解除し得る範囲に収まるように閾値を設定しておく（その都度、然るべきアルゴリズムや演算式に従って導出してもよい）ことにより、高速域に関し、第１実施形態と同様適切に、或いは第１実施形態と較べて更に適切に、ロック状態を解除し得るか否かの判断を下すことが可能となるのである。尚、この場合の高速域とは、実舵角δｒに対する横加速度Ｇｓの感度が、少なくとも実践上不足無い程度に高くなる車速領域であってよい。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の操舵制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の第１実施形態に係る車両の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１の車両においてＥＣＵにより実行されるＥＰＳ制御のフローチャートである。 図１の車両においてＥＣＵにより実行されるＶＧＲＳ制御のフローチャートである。 図３のＶＧＲＳ制御において適宜実行されるロック解除処理のフローチャートである。 図４のロック解除処理において参照されるロック解除閾値δｒｔｈの車速に対する一特性を例示する模式図である。 本発明の第２実施形態に係る車両の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。

符号の説明

ＦＬ、ＦＲ…車輪、１０…車両、１１…ハンドル、１２…アッパーステアリングシャフト、１３…トルクセンサ、１４…舵角センサ、１５…ロアステアリングシャフト、１６…ラックアンドピニオン機構、１７…温度センサ、１８…舵角センサ、１９…横加速度センサ、２０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…ＶＧＲＳアクチュエータ、２０１…ハウジング、２０２…ＶＧＲＳモータ、２０２ａ…ロータ、２０２ｂ…ステータ、２０２ｃ…回転軸、２０３…ロック機構、２０３ａ…ロックホルダ、２０３ｂ…ロックバー、２０３ｃ…ソレノイド、２０４…減速機構、３００…ＶＧＲＳ駆動装置、４００…ＥＰＳモータ、５００…ＥＰＳ駆動装置。

Claims (5)

1. 操舵入力の伝達に係る入力軸及び出力軸の少なくとも一方に対し前記入力軸と前記出力軸とを相対回転させる駆動力を付与可能な駆動力付与手段と、前記入力軸と前記出力軸とを相対回転不能なロック状態とすることが可能なロック手段とを備え、前記入力軸と前記出力軸との相対回転の度合いに応じて操舵伝達比を変化させることが可能に構成された車両における操舵制御装置であって、
   前記駆動力付与手段の負荷状態に基づいた所定のロック条件が満たされた場合に前記入力軸と前記出力軸とが前記ロック状態となるように前記ロック手段を制御する第１制御手段と、
   前記車両の実舵角に対応する実舵角指標値を取得する取得手段と、
   前記取得された実舵角指標値に応じて前記ロック状態が解除されるように前記ロック手段を制御する第２制御手段と、
   前記実舵角が所定のロック解除領域にあるか否かを規定する前記実舵角指標値の閾値を、車速に応じて設定する設定手段と、
   前記取得された実舵角指標値と前記設定された閾値とに基づいて前記実舵角が前記ロック解除領域にあるか否かを判別する判別手段と
   を具備し、
   前記第２制御手段は、前記実舵角が前記ロック解除領域にある旨が判別された場合に前記ロック状態を解除する
   ことを特徴とする車両の操舵制御装置。
2. 前記設定手段は、前記車速が所定の低速域にある場合に、前記車速の低下に伴って前記ロック解除領域が小さくなるように前記閾値を設定する
   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. 前記設定手段は、前記車速が所定の高速域にある場合に、前記車速の低下に伴って前記ロック解除領域が大きくなるように前記閾値を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の操舵制御装置。
4. 前記車両は、前記出力軸に対しアシスト操舵力を付与可能なアシスト操舵力付与手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の操舵制御装置。
5. 前記アシスト操舵力付与手段は、熱負荷に応じて設定される上限値以下の範囲で設定される駆動電流に応じて前記アシスト操舵力を付与可能なモータを含み、
   前記設定手段は、前記上限値の低下に伴って前記ロック解除領域が小さくなるように前記閾値を設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の車両の操舵制御装置。

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