JP4692743B2 - 操舵システム - Google Patents

Description

本発明は、車両のハンドルから下方に延びた操舵力伝達シャフトの途中に伝達比変更アクチュエータを備え、その伝達比変更アクチュエータをモータで駆動することにより、操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間の回転の伝達比を変更することが可能な操舵システムに関する。

この種の操舵システムは、一般に、異常時にモータをロックするためのロック機構を備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、例えば、イグニッションスイッチをオンした際に、ロック機構によりモータをロックした状態でモータに回転指令を付与し、そのモータの負荷電流によってロック機構がモータをロックしているか否かを確認していた。
特許第３５０５９９２号公報（段落［００２２］〜［００２４］、図１）

ところで、上記した従来の操舵システムでは、例えば走行中にモータとロック機構とが共に故障した場合には、操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間も自在回転し、転舵輪をハンドル操作に応じた位置に転舵させることができない事態が生じ得た。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、伝達比変更アクチュエータのモータとロック機構とが共に故障した場合でも、ハンドル操作に応じて転舵輪を転舵させることが可能な操舵システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵システムは、車両のハンドルから下方に延びた操舵力伝達シャフトに設けられ、操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間の回転の伝達比を変更可能な伝達比変更アクチュエータと、ハンドル及び操舵力伝達シャフトへの負荷トルクを低減させるようにアシスト力を出力可能なパワーステアリング装置と、伝達比変更アクチュエータとパワーステアリング装置とを、車両の運転状況に応じて制御する操舵制御装置とを有し、伝達比変更アクチュエータが、駆動源としてのモータと、モータをロックするためのロック機構とを具備すると共に、モータからの出力トルクで作動して操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分とを相対的に回転させるように構成された操舵システムにおいて、操舵制御装置は、モータ及びロック機構が共に異常になった場合に、伝達比変更アクチュエータの作動に伴う摩擦抵抗にうち勝って操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間を回転させるために最低限必要な下限負荷トルクより操舵力伝達シャフトにかかる負荷トルクが小さくなるように、パワーステアリング装置に出力させるアシスト力を通常時より大きくするところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵システムにおいて、ハンドルが操舵されていない無操舵走行状態か否かを走行中に所定周期で判別する無操舵走行状態判別手段と、無操舵走行状態である場合に、モータをロックするようにロック機構の駆動源への通電状態を切り替える通電状態切替手段と、通電状態を切り替えてもモータがロックされないロック異常を検出するロック確認手段とが、操舵制御装置に備えられたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載の操舵システムにおいて、ロック機構の駆動源は、ソレノイドと、ソレノイドの励磁により直動するプランジャとを備えてなり、ロック確認手段は、ソレノイドの自己インダクタンスに基づいて、ロック異常を検出するように構成したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２に記載の操舵システムにおいて、ロック機構の駆動源は、ソレノイドと、ソレノイドの励磁により直動するプランジャとを備えてなり、ソレノイドの同軸上に検出コイルを設けて、その検出コイルとソレノイドとプランジャとから差動トランスを構成し、ロック確認手段は、検出コイルに生じる誘起電圧に基づいて、ロック異常を検出するように構成したところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の操舵システムにおいて、操舵制御装置は、モータが正常な状態でロック異常が発生した場合に、ハンドルが中立位置になったところで、モータをサーボロックするように構成したところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の構成によれば、伝達比変更アクチュエータに備えたモータとロック機構とが共に故障した場合に、操舵力伝達シャフトにかかる負荷トルクが、伝達比変更アクチュエータの作動に伴う摩擦抵抗にうち勝つための最低限必要な下限負荷トルクより小さくなるように、パワーステアリング装置が出力するアシスト力が通常時より大きくなる。これにより、伝達比変更アクチュエータに係る負荷トルクも上記下限負荷トルクより小さくなり、そのような小さな負荷トルクを伝達比変更アクチュエータが受けても摩擦抵抗によって伝達比変更アクチュエータが作動しなくなる。従って、操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間の回転が防がれる。即ち、本発明によれば、モータとロック機構とが共に故障した場合でも、ハンドル操作に応じて転舵輪を転舵させることが可能となり、車両を任意の位置に移動して緊急避難することができる。

［請求項２の発明］
請求項２の構成では、走行中に、モータがロックされるようにロック機構の駆動源への通電状態を切り替え、この結果、実際にモータがロックされたか否かを確認する。これにより、ロック異常を早期に検出することができる。また、モータがロックされたか否かの確認は、無操舵走行状態で行うので走行への影響もない。

［請求項３の発明］
請求項３の構成では、プランジャが、その直動ストロークのうちソレノイドから比較的遠い側に位置するか、比較的近い側に位置するかにより、ロック機構がロック状態とロック解除状態とに切り替わる。ここで、プランジャがソレノイドに遠い側に位置した場合には、ソレノイドの自己インダクタンスが増加する一方、プランジャがソレノイドに近い側に位置した場合には、ソレノイドの自己インダクタンスが低下する。従って、ソレノイドの自己インダクタンスに基づいて、プランジャの位置の推定が可能になり、ソレノイドへの通電状態を切り替えてもモータがロックされないロック異常を検出することが可能になる。

［請求項４の発明］
請求項４の構成では、ロック機構の駆動源に備えたソレノイドとプランジャと、そのソレノイドの同軸上に設けた検出コイルとから差動トランスを構成したので、プランジャの位置を正確に検出することができ、ソレノイドへの通電状態を切り替えてもモータがロックされないロック異常を精度良く検出することが可能になる。

［請求項５の発明］
ハンドルが中立位置にある場合の操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間の相互の位置を原点位置とすると、通常の制御を行ってハンドルを切った際には、伝達比変更アクチュエータが作動して操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間が原点位置からずれる。これに対し、請求項５の構成では、モータが正常な状態でロック異常が発生した場合に、ハンドルが中立位置になったところでモータをサーボロックするので、ロック異常に次いでモータ異常が発生したときに、操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間が原点位置に保持された状態で、異常時用の制御を行うことができる。これにより、ハンドルを中立位置にしたときには、転舵輪が常に中立位置に配置され、ハンドルの操作が容易になる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示した車両１０は、伝達比変更アクチュエータ２０とパワーステアリング装置４０とを備えている。まずは、伝達比変更アクチュエータ２０の構成について説明する。伝達比変更アクチュエータ２０は、ハンドル１１から下方に延びた操舵力伝達シャフト１２の途中に設けられている。具体的には、操舵力伝達シャフト１２は、上側の第１の操舵力伝達シャフト１２Ａ（本発明に係る「操舵力伝達シャフトの上側部分」に相当する）と、下側の第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂ（本発明に係る「操舵力伝達シャフトの下側部分」に相当する）とからなり、伝達比変更アクチュエータ２０がそれら第１及び第２の操舵力伝達シャフト１２Ａ，１２Ｂの間に連結されている。なお、第１及び第２の両操舵力伝達シャフト１２Ａ，１２Ｂにおける中間部分には、それぞれユニバーサルジョイント１２Ｊが備えられている。

図２に示すように、伝達比変更アクチュエータ２０は、差動式の減速機２１の同軸上方にモータ２２（以下、「伝達比変更モータ２２」という）を配置し、これら減速機２１と伝達比変更モータ２２とを共通のアッシスリーブ２３内に収容して備えている。減速機２１は中心部に入力部２１Ａを備え、その入力部２１Ａが伝達比変更モータ２２のロータ２２Ｒが固定されている。また、減速機２１は下端部外面に出力部２１Ｂを備え、その出力部２１Ｂには、第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂの上端部に設けた円板１２Ｃが固定されている。そして、伝達比変更モータ２２により入力部２１Ａを回転駆動すると、その回転が減速されて第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂが回転する。

伝達比変更モータ２２の上端寄り位置には回転位置検出部２４が設けられている。そして、この回転位置検出部２４により、伝達比変更モータ２２のステータ２２Ｓに対するロータ２２Ｒの回転位置が検出される。なお、回転位置検出部２４は、ロータ２２Ｒと一体回転する磁石２４Ａと、ステータ２２Ｓに固定されたホール素子２４Ｂとからなる。

伝達比変更モータ２２の上面には、ロック機構３０が備えられ、そのロック機構３０を含む伝達比変更モータ２２の上端部が、連結ハウジング２５によって覆われている。連結ハウジング２５は、伝達比変更モータ２２の上面に対向した天板部２５Ａと、天板部２５Ａから下方に延びた大径円筒部２５Ｂと、天板部２５Ａから上方に延びた小径円筒部２５Ｃとを備えてなる。大径円筒部２５Ｂの下端部にアッシスリーブ２３が嵌合固定される一方、小径円筒部２５Ｃには、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａが嵌合固定されている。また、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａの上端部には、ハンドル１１（図１参照）が固定されている。これにより、ハンドル１１を操舵した際に、伝達比変更モータ２２のロータ２２Ｒが回転すれば、ハンドル１１及び第１の操舵力伝達シャフト１２Ａに対して第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂが相対回転し、ロータ２２Ｒが回転しなければ、第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂがハンドル１１及び第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと共に一体回転する。即ち、伝達比変更モータ２２のロータ２２Ｒを回転させることで、ハンドル１１の操舵角に対する第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂの回転角を変更することができる。

連結ハウジング２５の上部には、ドーナッツ状の収容空間を有するケーブルケース２６が組み付けられている。そして、ケーブルケース２６の内部に収容されたスパイラルケーブル２７を介して伝達比変更モータ２２、回転位置検出部２４等が後述する操舵制御装置６０に接続されている。

ロック機構３０は、以下に説明するロックホルダ３１、ロックアーム３２、直動駆動源３５を備えてなる。伝達比変更モータ２２の上面には、ロータ２２Ｒの上端部が突出しており、ロックホルダ３１はそのロータ２２Ｒの上端部に一体回転可能に固定されている。また、図３に示すようにロックホルダ３１はリング状をなし、その周面には複数の凹凸係合部３１Ａが形成されている。

ロックアーム３２は、伝達比変更モータ２２の上面から起立した支柱３３に回動可能に軸支されている。支柱３３は、ロックアーム３２の一端寄り位置を貫通しており、ロックアーム３２のうち支柱３３の貫通部分から比較的長く延びた側の先端には、ロックホルダ３１に向けて係止突部３２Ａが突出している。

また、ロックアーム３２には、トーションバネ３４が取り付けられている。トーションバネ３４はコイルバネ構造をなし、そのコイルバネを構成するバネ線材の一端が支柱３３の端面に係止され、他端がロックアーム３２に係止している。このトーションバネ３４の弾発力によりロックアーム３２は、ロック位置に付勢されている。そして、ロックアーム３２がこのロック位置に位置した状態（図３に示した状態）で、係止突部３２Ａがロックホルダ３１の凹凸係合部３１Ａに係合し、ロータ２２Ｒが回り止めされる。

直動駆動源３５は、伝達比変更モータ２２の上面に設けられ、トーションバネ３４の弾発力に抗してロックアーム３２をロック解除位置に移動する。直動駆動源３５は、ソレノイド３６の励磁によりプランジャ３７を直動させる構成になっている。また、プランジャ３７の先端部が、ロックアーム３２のうち支柱３３の外側に延びた側の端部に連結されている。そして、ソレノイド３６を励磁した場合には、プランジャ３７がソレノイド３６の中空部の奥側に引き込まれるように直動する。これにより、ロックアーム３２が図３における反時計回り方向に回動する。この結果、ロックアーム３２がロック解除位置に至り、係止突部３２Ａと凹凸係合部３１Ａとの係合が解除されて、ロータ２２Ｒが回転可能な状態になる。一方、ソレノイド３６の励磁を停止した際には、プランジャ３７はソレノイド３６内を自由に直動可能になり、前記したトーションバネ３４の弾発力によって、ロックアーム３２と共にプランジャ３７が元の位置（ロック位置）に戻される。

伝達比変更アクチュエータ２０の構成に関する説明は以上である。次に、パワーステアリング装置４０の構成について説明する。図１に示すようにパワーステアリング装置４０は、モータ４１（以下、「アシストモータ４１」という）と、転舵シャフト４２と、それらアシストモータ４１と転舵シャフト４２との間を連結したボールネジ機構４３等を備えてなる。転舵シャフト４２は、転舵輪１５，１５の間に指し渡されてその両端部が図示しないタイロッドを介して各転舵輪１５，１５に連結されている。また、転舵シャフト４２の中間部分は、筒形ケース４４に挿通され、その筒形ケース４４が車両１０の本体に固定されている。

アシストモータ４１は、筒形ケース４４の軸方向の中間部分に内蔵されている。アシストモータ４１のステータ４１Ｓは、筒形ケース４４の内面に嵌合固定され、ロータ４１Ｒは、円筒状をなしてステータ４１Ｓの内側に遊嵌されている。そして、転舵シャフト４２がロータ４１Ｒの内側を貫通している。また、アシストモータ４１の一端側には、ロータ４１Ｒの回転位置を検出するための回転位置センサ４５が設けられている。

ロータ４１Ｒの内面には、ボールネジナット４６が組み付けられている。また、転舵シャフト４２の軸方向の中間部分にはボールネジ部４７が形成されている。これらボールネジナット４６とボールネジ部４７とから前記したボールネジ機構４３が構成されている。これにより、アシストモータ４１の出力トルクが転舵シャフト４２の軸力に変換される。

転舵シャフト４２の一端部側には、ラック４８が形成され、筒形ケース４４の一端側にはピニオン挿入口５０が側面に開放している。そして、前記した第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂの下端部にはピニオン４９が備えられ、このピニオン４９がピニオン挿入口５０を通して筒形ケース４４内に突入してラック４８に噛合している。これにより、操舵力伝達シャフト１２にかかるシャフト伝達トルクが転舵シャフト４２の軸力に変換され、その軸力と、アシストモータ４１が転舵シャフト４２に付与した軸力との合力により、転舵シャフト４２が筒形ケース４４に対して直動し、転舵輪１５，１５が転舵する。即ち、アシストモータ４１の出力トルクにより、ハンドル１１及び操舵力伝達シャフト１２に係る負荷トルクを低減することができる。そして、運転状況に応じてアシストモータ４１の出力トルクを変更することで、ハンドル１１の操舵フィーリングを変更することができる。パワーステアリング装置４０に関する説明は以上である。

次に、本発明に係る操舵制御装置６０について以下説明する。操舵制御装置６０は、運転状況に応じて伝達比変更アクチュエータ２０及びパワーステアリング装置４０を駆動制御する。その運転状況を把握するために、図１に示すように第１の操舵力伝達シャフト１２Ａの中間部分には、舵角センサ５１とトルクセンサ５２とが設けられ、転舵輪１５の近傍には、車速センサ５３が備えられている。そして、舵角センサ５１によりハンドル１１の操舵角を検出し、トルクセンサ５２により操舵力伝達シャフト１２にかかる負荷トルクを検出している。また、転舵輪１５の回転に基づいて車速センサ５３が車速を検出している。操舵制御装置６０は、これら舵角センサ５１、トルクセンサ５２及び車速センサ５３の検出結果を取り込んでいる。

操舵制御装置６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、第１と第２のモータ駆動回路６４，６５、ソレノイド励磁回路６６を備えている。そして、操舵制御装置６０は、伝達比変更アクチュエータ２０に対して以下のように駆動制御を行う。即ち、操舵制御装置６０のＲＯＭ６２には、伝達比変更アクチュエータ２０を制御するためのデータとして車速と伝達比とを対応させた伝達比決定マップ（図示せず）が記憶されている。ここで、伝達比は、車両１０の本体に対する第１の操舵力伝達シャフト１２Ａの回転角θ１と、第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂの回転角θ２との比（＝θ２／θ１）である。

操舵制御装置６０のＣＰＵ６１は、図示しない伝達比制御プログラムを所定の周期で実行して、車速センサ５３の検出結果と伝達比決定マップとに基づいて伝達比を決定する。そして、舵角センサ５１にて検出したハンドル１１の操舵角と伝達比とから第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂの目標の回転角を演算し、第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂの実際の回転角を目標の回転角に一致させるために第１のモータ駆動回路６４から伝達比変更モータ２２に駆動電流を流す。これにより、減速機２１が作動して、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間で回転角が変更される。

なお、伝達比決定マップには、車速が大きくなるに従って伝達比が小さくなるように設定されている。これにより、低速域では、僅かなハンドル操作で転舵輪１５，１５を切ることができるようになり、旋回性が向上する。それとは逆に高速域では、所謂、急ハンドルが規制され、安定した走行が可能になる。

走行中に伝達比変更モータ２２を駆動可能とするために、車両１０のイグニッションキーをオンしたときに、操舵制御装置６０のソレノイド励磁回路６６がロック機構３０のソレノイド３６を励磁して、ロックアーム３２をロック解除位置に移動する。これにより、伝達比変更モータ２２のロータ２２Ｒが回転可能になる。また、イグニッションキーをオフしたとき、又は、伝達比変更モータ２２や各種センサに異常が発生したときには、ソレノイド励磁回路６６によるソレノイド３６の励磁が停止され、伝達比変更モータ２２のロータ２２Ｒが回転不能にロックされる。

より具体的には、ソレノイド励磁回路６６は、図４に示すようにスイッチ素子６６Ｓとシャント抵抗６６Ｒと、シャント抵抗６６Ｒの端子間電圧を検出するための電圧計６６Ｋとを備え、これらスイッチ素子６６Ｓ及びシャント抵抗６６Ｒが、ソレノイド３６と共に直流電源６７に直列に接続されている。そして、正常時には、操舵制御装置６０に備えたＣＰＵ６１が、スイッチ素子６６Ｓをオンしてソレノイド３６を励磁し、これによりロックアーム３２がロック解除位置に保持される。一方、異常時及びイグニッションスイッチがオフされた状態では、スイッチ素子６６Ｓがオフして、ソレノイド３６が非励磁状態になる。これによりロックアーム３２がトーションバネ３４の弾発力によりロック位置に保持される。

次に、操舵制御装置６０がパワーステアリング装置４０を駆動制御する構成について説明する。操舵制御装置６０のＲＯＭ６２には、パワーステアリング装置４０を制御するためのデータとして図５（Ａ）に示すように操舵力伝達シャフト１２にかかる負荷トルクＴｍとパワーステアリング装置４０に出力させるアシスト力Ｆとを対応させた第１のアシスト力決定マップＭＰ１が記憶されている。その他にＲＯＭ６２には、車速と第１ゲインとを対応させた第１ゲイン決定マップ（図示せず）、ハンドル１１の操舵角と第２ゲインとを対応させた第２ゲイン決定マップ（図示せず）、ハンドル１１の操舵角速度と第２ゲインとを対応させた第３ゲイン決定マップ（図示せず）等も記憶されている。

そして、操舵制御装置６０のＣＰＵ６１が、図示しないアシスト力制御プログラムを所定周期で実行し、第１のアシスト力決定マップＭＰ１に基づいて、トルクセンサ５２が検出した負荷トルクに対応するアシスト力を取得する。そして、第１〜第３のゲイン決定マップに基づいて、舵角センサ５１及び車速センサ５３の検出結果に対応した第１〜第３のゲインを取得し、これら第１〜第３のゲインをアシスト力に乗じてアシスト力の指令値を演算する。そして、このアシスト力の指令値に応じたモータ駆動電流をアシストモータ４１に流す。これにより、パワーステアリング装置４０が運転状況に応じたアシスト力を出力し、ハンドル１１の操舵抵抗が低減される。

さて、操舵制御装置６０は、図６に示した異常検出プログラムＰＧ１をＣＰＵ６１が所定周期で実行することで、異常事態への対応を図っている。異常検出プログラムＰＧ１が実行されると、その異常検出プログラムＰＧ１のうち下記ステップＳ１４〜Ｓ１７のロック判定処理を前回実行してから、所定時間（例えば、１秒）が経過したか否かを判別する（Ｓ１０）。ここで、所定時間（例えば、１秒）が経過していない場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、この異常検出プログラムＰＧ１を抜ける。所定時間（例えば、１秒）が経過していた場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、舵角センサ５１、トルクセンサ５２、車速センサ５３等の各種センサの検出結果を取得する（Ｓ１１）。

次いで、無操舵走行状態であるか否かを判別する（Ｓ１２）。具体的には、例えば、以下の４つの条件が全て満たされている場合に、無操舵走行状態であると判断し、そうでなければ無操舵走行状態でないと判断する。

操舵角≦２［ｄｅｇ］
操舵角速度≦０．１［ｄｅｇ／ｓ］
操舵角加速度≦０．１［ｄｅｇ／ｓ^２］
３０［ｋｍ／ｈ］≦車速≦６０［ｋｍ／ｈ］

ここで、無操舵走行状態でない場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、この異常検出プログラムＰＧ１を抜ける。一方、無操舵走行状態である場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ロック機構３０により伝達比変更モータ２２をロックすることができるか否かを確認するために、ロック機構３０にロック動作を行わせる（Ｓ１３）。即ち、ソレノイド３６への通電を停止する。なお、本実施形態では、上記したステップＳ１２が、本発明に係る「無操舵走行状態判別手段」に相当し、ステップＳ１３が、本発明に係る「通電状態切替手段」に相当し、以下のロック判定処理（Ｓ１４〜Ｓ１７）が、本発明に係る「ロック確認手段」に相当する。

次いで、ロック判定処理を行う（Ｓ１４〜Ｓ１７）。このロック判定処理では、ソレノイド３６の自己インダクタンスの変化に基づいて、ロックアーム３２がロック位置に位置しているか否かを確認する。

ここで、ロック機構３０が正常に作動してロックアーム３２がロック位置に移動している場合は、ロックアーム３２に連結されているプランジャ３７が、直動可能なストロークのうちソレノイド３６に対して比較的遠い側に移動し、その結果、ソレノイド３６の自己インダクタンスが増加する。一方、ロック機構３０が正常に作動せず、ロックアーム３２がロック解除位置に移動している場合には、プランジャ３７がソレノイド３６に対して比較的近い側に位置し、ソレノイド３６の自己インダクタンスが低下する。従って、ソレノイド３６の自己インダクタンスの変化に基づいて、ロックアーム３２がロック位置に移動したかロック解除位置に移動したかを判別することができる。そこで、ロック判定処理（Ｓ１４〜Ｓ１７）では、ソレノイド３６の自己インダクタンスを調べるために、プランジャ３７が動作しない程度の電流をソレノイド３６に流す（Ｓ１４）。

次いで、電圧計６６Ｋが検出したシャント抵抗６６Ｒの端子間電圧をＡ／Ｄコンバータ（図示せず）を介して取得し（Ｓ１５）、その端子間電圧とシャント抵抗６６Ｒの抵抗値とからソレノイド３６に流れた励磁電流Ｉを演算すると共に、その励磁電流Ｉの微分値（ｄＩ／ｄｔ）を演算する（Ｓ１６）。

ここで、ソレノイド３６の自己インダクタンスをＬ、ソレノイド３６への印加電圧をＥとすると、以下の式（１）が成り立つ。

Ｅ＝Ｌ・（ｄＩ／ｄｔ） ・・・・・・（１）

従って、ソレノイド３６への印加電圧Ｅが一定にすると、ソレノイド３６の自己インダクタンスが比較的大きくなった場合（即ち、ロックアーム３２がロック位置に位置した場合）には、励磁電流Ｉの微分値（ｄＩ／ｄｔ）が所定の基準値より小さくなる。そこで、異常検出プログラムＰＧ１では、励磁電流Ｉの微分値（ｄＩ／ｄｔ）が基準値より小さいか否かを判別することで、ロックアーム３２がロック位置に位置したか否か、即ち、ロックが正常に作動したか否かを判別する（Ｓ１７）。そして、ロックが正常に作動している場合には（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ロック判別フラグＦ１をオンする（Ｓ１８）。そして、ソレノイド３６への通電を再開してロック機構３０による伝達比変更モータ２２のロックを解除して（Ｓ１９）、この異常検出プログラムＰＧ１を抜ける。

一方、ロックが正常に作動していない場合には（Ｓ１７：ＮＯ）、ロック判別フラグＦ１をオフする（Ｓ２０）。また、このとき、ロック機構３０に異常が発生した旨の表示を、例えば、運転席のパネルに表示する。

次いで、伝達比変更モータ２２が正常に作動しているか否かを判別する（Ｓ２１）。具体的には、伝達比変更モータ２２への通電が可能か否か、及び、回転位置検出部２４の検出値が正常値か否かに基づいて、伝達比変更モータ２２が正常に作動しているか否かを判別する。このとき、伝達比変更モータ２２が正常に作動している場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ハンドル１１が中立位置に位置したときに、伝達比変更モータ２２をサーボロックする（Ｓ２２）。そして、操舵制御装置６０はパワーステアリング装置４０に対しては通常の制御を行う。また、伝達比変更モータ２２が正常である間は、このサーボロックを保持する。

ここで、ハンドル１１が中立位置にある場合の第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間の相互の位置を原点位置とすると、伝達比変更アクチュエータ２０を作動させてハンドル１１を切ると、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間が原点位置からずれる。この状態で、ロック機構３０の異常に次いで伝達比変更モータ２２の異常が発生すると（Ｓ１７：ＮＯ，Ｓ２１：ＮＯ）、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間が原点位置からずれた状態のままで、後述するアシスト力増量制御（Ｓ２４）を行わなければならなくなる。

しかしながら、この異常検出プログラムＰＧ１では、ロック機構３０が異常で、かつ、伝達比変更モータ２２が正常である場合に（Ｓ１７：ＮＯ，Ｓ２１：ＹＥＳ）、上述の如く、ハンドル１１が中立位置になったところで伝達比変更モータ２２をサーボロックするので、ロック機構３０の異常に次いで伝達比変更モータ２２の異常が発生したときに（Ｓ１７：ＮＯ，Ｓ２１：ＮＯ）、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ａとの間が原点位置に保持された状態で、後述するアシスト力増量制御（Ｓ２４）を行うことができる。これにより、ハンドル１１を中立位置にしたときには、転舵輪１５が常に中立位置に配置され、ハンドル１１の操作が容易になる。

さて、伝達比変更モータ２２が正常に作動していない場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、減速機２１は、ロック機構３０と伝達比変更モータ２２との何れによってもロックされないので、操舵力伝達シャフト１２に付与された負荷トルクにより第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間が自在回転することになる。しかしながら、減速機２１を作動させるには摩擦抵抗によるトルクロスを伴うため、操舵力伝達シャフト１２の負荷トルクが所定の許容負荷トルクＴ１（本願発明の「下限負荷トルク」に相当する）以下であれば、減速機２１が作動せず、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間が回転しない。

そこで、操舵制御装置６０は、上記したように、ロック機構３０及び伝達比変更モータ２２が共に正常に作動しなくなった場合には（Ｓ１７：ＮＯ、Ｓ２１：ＮＯ）、伝達比変更モータ２２の制御を停止し（Ｓ２３）、アシスト力増量制御（Ｓ２４）を行い、操舵力伝達シャフト１２にかかる負荷トルクが上記した許容負荷トルクＴ１より小さくなるように、パワーステアリング装置４０に出力させるアシスト力を通常時より増加する。具体的には、ロック機構３０及び伝達比変更モータ２２が共に正常に作動しなくなった場合には（Ｓ１７：ＮＯ、Ｓ２１：ＮＯ）、アシスト力を決定するために使用するマップを、図５（Ａ）に示した第１のアシスト力決定マップＭＰ１から図５（Ｂ）に示した第２のアシスト力決定マップＭＰ２に切り替える。その第２のアシスト力決定マップＭＰ２では、操舵力伝達シャフト１２にかかる負荷トルクＴｍが、ゼロから許容負荷トルクＴ１まで変化する迄の間に、アシスト力がゼロから最大値になるまで急峻に増加する設定になっている。

なお、前記した第１のアシスト力決定マップＭＰ１は、第２のアシスト力決定マップＭＰ２と比較すると、操舵力伝達シャフト１２にかかる負荷トルクＴｍが、ゼロから許容負荷トルクＴ１まで変化する迄の間に、アシスト力がゼロから緩やかに増加し、負荷トルクＴｍが許容負荷トルクＴ１を超えて増加したときに、アシスト力が最大値になるまで急峻に増加する設定になっている。

そして、このアシスト力増量制御（Ｓ２４）では、第２のアシスト力決定マップＭＰ２に基づいて、トルクセンサ５２が検出した負荷トルクに対応したアシスト力を決定し、その決定されたアシスト力に応じたモータ駆動電流をアシストモータ４１に流す。これにより、操舵力伝達シャフト１２にかかる負荷トルクは、上記した許容負荷トルクＴ１より小さい範囲で変化し、第１の操舵力伝達シャフト１２Ａと第２の操舵力伝達シャフト１２Ｂとの間の回転が防がれる。

このように本実施形態の構成によれば、伝達比変更モータ２２とロック機構３０とが共に故障した場合でも、ハンドル１１の操作に応じて転舵輪１５，１５を転舵させることが可能となり、車両１０を任意の位置に移動して緊急避難することが可能になる。

［第２実施形態］
本実施形態は、図７に示されており、主としてロック機構３０の直動駆動源３５の構成が前記第１実施形態と異なる。本実施形態の直動駆動源３５には、ソレノイド３６の同軸上の一端部に検出コイル３６Ｋが備えられている。そして、この検出コイル３６Ｋとソレノイド３６とプランジャ３７とから差動トランスが構成されている。そして、ソレノイド３６に電流を流したときに検出コイル３６Ｋに生じる誘起電圧に基づいて、プランジャ３７の位置を検出している。

これにより、プランジャ３７の位置検出を正確に行うことができ、そのプランジャ３７の位置に基づいて、ロック機構３０が正常に伝達比変更モータ２２をロックしているか否かを精度良く検出することが可能になる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記第１及び第２の実施形態の構成に代えて、伝達比変更モータ２２の上端部に例えばリミットスイッチを設け、そのリミットスイッチにより前記したロックアーム３２がロック位置にあるか否かを検出して、ロック機構３０の異常の有無を判定してもよい。

（２）無操舵走行状態を判別するために、カーナビゲーションとＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）とを利用して、車両の走行路の前方が直線であること、及び、障害物がないことを条件にして、無操舵走行状態が継続されるか否かを判別する構成にしてもよい。

（３）前記第１実施形態の構成に加え、ロック機構３０及び伝達比変更モータ２２が共に異常となった場合には、エンジンの回転数を制限したり、オートマチックミッションのシフトを制限する構成にしてもよい。

（４）前記第１実施形態のパワーステアリング装置４０は、アシストモータ４１と転舵シャフト４２との間をボールネジ機構４３で連結した構成であったが、アシストモータ４１と転舵シャフト４２との間をウォームギヤとウォームホイールによって連結した構成にしてもよい。

（５）前記第１実施形態のパワーステアリング装置４０は、アシストモータ４１を駆動源としていたが、本発明に係るパワーステアリング装置は、アシスト力を電気的に制御可能な油圧式のパワーステアリング装置であってもよい。具体的には、油圧ポンプの吐出量を電気的に制御可能な電気制御ポンプ又は電動ポンプを用いたパワーステアリング装置であってもよい。

本発明の第１実施形態に係る操舵システムの概念図 伝達比変更アクチュエータの側断面図 ロック機構の平面図 ソレノイド励磁回路の回路図 アシスト力決定マップの概念図 異常検出プログラムのフローチャート 第２実施形態のロック機構の平面図

符号の説明

１０ 車両
１１ ハンドル
１２ 操舵力伝達シャフト
１５ 転舵輪
２０ 伝達比変更アクチュエータ
２１ 減速機
２２ 伝達比変更モータ
３０ ロック機構
３５ 直動駆動源
３６ ソレノイド
３７ プランジャ
４０ パワーステアリング装置
６０ 操舵制御装置

Claims (5)

1. 車両のハンドルから下方に延びた操舵力伝達シャフトに設けられ、前記操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間の回転の伝達比を変更可能な伝達比変更アクチュエータと、
   前記ハンドル及び前記操舵力伝達シャフトへの負荷トルクを低減させるようにアシスト力を出力可能なパワーステアリング装置と、
   前記伝達比変更アクチュエータと前記パワーステアリング装置とを、前記車両の運転状況に応じて制御する操舵制御装置とを有し、
   前記伝達比変更アクチュエータが、駆動源としてのモータと、前記モータをロックするためのロック機構とを具備すると共に、前記モータからの出力トルクで作動して前記操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分とを相対的に回転させるように構成された操舵システムにおいて、
   前記操舵制御装置は、前記モータ及び前記ロック機構が共に異常になった場合に、前記伝達比変更アクチュエータの作動に伴う摩擦抵抗にうち勝って前記操舵力伝達シャフトの上側部分と下側部分との間を回転させるために最低限必要な下限負荷トルクより前記操舵力伝達シャフトにかかる負荷トルクが小さくなるように、前記パワーステアリング装置に出力させるアシスト力を通常時より大きくすることを特徴とする操舵システム。
2. 前記ハンドルが操舵されていない無操舵走行状態か否かを走行中に所定周期で判別する無操舵走行状態判別手段と、
   前記無操舵走行状態である場合に、前記モータをロックするように前記ロック機構の駆動源への通電状態を切り替える通電状態切替手段と、
   前記通電状態を切り替えても前記モータがロックされないロック異常を検出するロック確認手段とが、前記操舵制御装置に備えられたことを特徴とする請求項１に記載の操舵システム。
3. 前記ロック機構の駆動源は、ソレノイドと、前記ソレノイドの励磁により直動するプランジャとを備えてなり、前記ロック確認手段は、前記ソレノイドの自己インダクタンスに基づいて、前記ロック異常を検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の操舵システム。
4. 前記ロック機構の駆動源は、ソレノイドと、前記ソレノイドの励磁により直動するプランジャとを備えてなり、前記ソレノイドの同軸上に検出コイルを設けて、その検出コイルと前記ソレノイドと前記プランジャとから差動トランスを構成し、前記ロック確認手段は、前記検出コイルに生じる誘起電圧に基づいて、前記ロック異常を検出するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の操舵システム。
5. 前記操舵制御装置は、前記モータが正常な状態で前記ロック異常が発生した場合に、前記ハンドルが中立位置になったところで、前記モータをサーボロックするように構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の操舵システム。

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