JP5007947B2 - 伝達比可変装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリングの操舵角に対する操舵輪の転舵角を運転状況に応じて変更する伝達比可変装置に関するものである。

従来より、ステアリングの操舵角に対する操舵輪の転舵角を運転状況に応じて変更する伝達比可変装置として、例えば、下記特許文献１に示す、車両用操舵装置が知られている。この車両用操舵装置は、ステアリングシャフトに設けられた差動機構とこの差動機構を駆動するモータとを有する可変ギヤ比アクチュエータ（伝達比可変機構）を備えている。そして、この可変ギヤ比アクチュエータにて、ステアリング操作に伴うステアリングシャフトの回転を増速（又は減速）することにより、操舵角に対する操舵輪のギヤ比（伝達比）を可変させる。

そして、高速走行時において、操舵角が小さい角度範囲（ステアリング中立付近）におけるステアリング剛性感を向上させるために、操舵角が上記角度範囲内にある場合には操舵角が上記角度範囲外にある場合よりもモータの比例制御における比例ゲインが高く設定される。この高く設定された比例ゲインを制御目標角と検出舵角の偏差に乗じた比例制御量に基づいてモータ駆動回路を駆動制御することにより、ステアリング中立付近における伝達比可変機構の応答性を向上させて、ステアリング中立付近におけるステアリング剛性感を確保している。
特開２００５−１７０１２９号公報

しかしながら、上述のように比例ゲインを高く設定すると、操舵状況等によってはモータが発振する可能性があるため、ステアリング中立付近におけるステアリング剛性感を確保できるまで十分に高く設定できない場合がある。

また、ステアリング中立付近において入力軸と出力軸とをいわゆるロック機構により機械的に連結してステアリング剛性感を確保することも考えられる。しかしながら、機械的な連結であるためにロック時に衝撃音が発生してしまう問題や、ロック中に操舵した場合には迅速にロック解除することができないために操舵性が悪化してしまう問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、直進走行時における高いステアリング剛性感を確保し得る伝達比可変装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の伝達比可変装置では、ステアリングホイール（１２）と操舵輪（ＦＲ、ＦＬ）とを連結する車両の操舵系の途中に設けられ、前記ステアリングホイール側の入力軸（１４）と前記操舵輪側の出力軸（１６）と間の伝達比をモータ（３４）の回転駆動により変化可能な伝達比可変機構（４０）と、前記入力軸の回転角である操舵角（θｓ）を検出する操舵角検出手段（１８）と、前記車両の車速（Ｖ）を検出する車速検出手段（２８）と、前記モータの回転角（θｔａ）を検出する回転角度検出手段（２６）と、前記操舵角および前記車速に応じて設定される目標操舵角（θｔａ_０）と前記モータ回転角との偏差（Δθｔａ）に基づいて３相の駆動電力を供給して前記モータの回転駆動を制御するモータ制御手段（８０）と、を備えた伝達比可変装置であって、前記モータ制御手段は、前記操舵角が直進走行状態であると判断される角度閾値（θｓ_０）以下である場合に、通電相を固定した通電で前記駆動電力を前記モータに供給するとともに当該駆動電力を前記操舵角の単位時間当たりの変化量である操舵角変化量（Δθｓ）の減少に応じて減少させることを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、モータ制御手段は、操舵角が直進走行状態であると判断される角度閾値以下である場合に、通電相を固定した通電（相固定通電）で駆動電力をモータに供給するとともに当該駆動電力を操舵角の単位時間当たりの変化量である操舵角変化量の減少に応じて減少させる。

このように、車両が直進走行状態であると判断される場合には相固定通電で駆動電力をモータに供給し、直進走行状態であると判断されない場合には目標操舵角とモータ回転角との偏差に基づいて３相の駆動電力をモータに供給する。このため、直進走行状態では相固定通電によりモータのロータがステータのコイルに対して電磁的に相対回転不能に固定されるので、直進走行時における高いステアリング剛性感を確保することができる。

また、モータ制御手段は、操舵角変化量の減少に応じて相固定通電でモータに供給される駆動電力を減少させる。そもそも非操舵中であればステアリング剛性感を確保する必要はない。そこで、操舵角変化量の減少に応じて駆動電力を減少させることにより無駄な電力消費を抑制してモータの発熱量を低減させることができる。
したがって、直進走行時における高いステアリング剛性感を確保することができる。

請求項２の発明では、モータ制御手段は、操舵角が上記角度閾値以下であり、かつ、車速が高速走行状態であると判断される速度閾値以上である場合に、相固定通電で駆動電力をモータに供給するとともに当該駆動電力を操舵角変化量の減少に応じて減少させる。

一般に、低速直進走行状態では操舵が頻繁に行われる可能性が高くステアリング剛性感も高速直進走行状態ほど必要としない。そこで、操舵角が上記角度閾値以下であり、かつ、車速が上記速度閾値以上である場合、すなわち、高速直進走行状態である場合に、相固定通電で駆動電力をモータに供給する。これにより、低速直進走行状態での相固定通電によるモータの発熱を抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る伝達比可変装置を車両制御装置について図を参照して説明する。図１(A)は、本実施形態に係る伝達比可変装置３０を適用した車両制御装置１０の構成概要を示す説明図であり、図１(B)は、ＥＣＵ８０等の構成例を示す回路ブロック図である。

図１(A)に示すように、車両制御装置１０は、主に、ステアリングホイール１２、第１ステアリングシャフト１４、第２ステアリングシャフト１６、舵角センサ１８、ピニオンギヤ２０、ラック軸２２、ロッド２４、伝達比可変装置３０、ＥＣＵ８０等から構成されている。

ステアリングホイール１２は、第１ステアリングシャフト１４に固定され、第１ステアリングシャフト１４は伝達比可変装置３０の入力側に接続されており、第２ステアリングシャフト１６は伝達比可変装置３０の出力側に接続されている。舵角センサ１８は、操舵角θｓを検出し、この操舵角に対応した検出信号をＥＣＵ８０へ出力する。

第２ステアリングシャフト１６の先端のピニオンギヤ２０は、ラック軸２２に噛合しており、第２ステアリングシャフト１６の回転運動がラック軸２２の直線運動に変換されている。このラック軸２２の両端にはロッド２４が連結され、さらにこのロッド２４の端部には図略のナックル等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬが連結されている。これにより、第２ステアリングシャフト１６が回転すると、ラック軸２２、ロッド２４等を介して操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を変化させることができるので、第２ステアリングシャフト１６の回転量および回転方向に従った操舵輪ＦＲ、ＦＬの操舵を可能にしている。

図２は、図１の伝達比可変装置３０の詳細断面図である。
伝達比可変装置３０は、操舵角に対する操舵輪ＦＲ、ＦＬの転舵角を操舵状況に応じて変更する装置である。当該伝達比可変装置３０は、一体に結合されているハウジング５２、５４、５６内に、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６との間の伝達比を回転駆動により変化させるモータ３４と、ギヤ機構としての波動歯車機構４０と、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６とを連結可能とするロック機構７０とが設けられ、ハウジング５２外にはスパイラルケーブルユニット３８が設けられている。第１ステアリングシャフト１４の下端１４ａは、伝達比可変装置３０の入力側となるハウジング５２に接続され、これによりハウジング５２と第１ステアリングシャフト１４とが一体として回転するようになっている。一方、第２ステアリングシャフト１６の上端１６ａが伝達比可変装置３０の出力側に接続されている。

モータ３４は、そのモータハウジング４６にてハウジング５４内に固定されることによりハウジング５２、５４を介して第１ステアリングシャフト１４に連結されてこの第１ステアリングシャフト１４とともに一体として回転する。モータハウジング４６は、モータハウジング本体４６ａとモータエンドプレート４６ｂとから構成されており、モータハウジング本体４６ａの第２ステアリングシャフト１６側の中央には、カップ状の軸孔４６ｃが形成されている。モータハウジング本体４６ａの第１ステアリングシャフト１４側には、モータハウジング本体４６ａの開口部を塞ぐようにモータエンドプレート４６ｂが固定されている。

モータハウジング本体４６ａの内周面にはステータ３４Ｓが固定されており、このステータ３４Ｓ内には当該ステータ３４Ｓのコイルへの通電により発生する回転磁界によって回転駆動されるロータ３４Ｒが設けられている。ロータ３４Ｒ内にはモータ軸３４Ａが相対回転不能に固定されており、当該モータ軸３４Ａはロータ３４Ｒの両端から軸方向に突出されている。また、モータ軸３４Ａの一端３４ａはモータエンドプレート４６ｂとの間に設けたボール軸受４８により支承されており、モータ軸３４Ａの他端３４ｂはモータハウジング本体４６ａの軸孔４６ｃとの間に設けたボール軸受５８により支承されている。これにより、モータ軸３４Ａはモータハウジング本体４６ａ、ハウジング５２、５４、５６に対して同軸で回転可能になっている。

モータ軸３４Ａの他端３４ｂには、ハーモニックドライブ（登録商標）により構成される波動歯車機構４０が接続されている。当該波動歯車機構４０は、モータ軸３４Ａの他端３４ｂが嵌入されてモータ軸３４Ａと一体回転可能なウェーブジェネレータ６４を有している。このウェーブジェネレータ６４は、軸直角断面が略楕円形状のカム６４ａと、このカム６４ａの外周に設けられたボール軸受６４ｂとを備えている。ボール軸受６４ｂの内輪はカム６４ａの外周に固定されており、ボール軸受６４ｂの外輪はボールを介して弾性変形可能である。ウェーブジェネレータ６４の外周にはボール軸受６４ｂの外輪と一体的に弾性変形可能な環状のフレクスプライン６６が設けられている。このフレクスプライン６６の外周には外歯６６ａが形成されている。

また、ハウジング５４内のモータ３４側には環状のステイサーキュラスプライン６８が形成されている。ステイサーキュラスプライン６８の内周にはフレクスプライン６６の外歯６６ａの歯数（１００）より多い歯数（１０２）の内歯６８ａが形成され、これによりステイサーキュラスプライン６８はフレクスプライン６６と噛合している。

ハウジング５４内の第２ステアリングシャフト１６側にはステイサーキュラスプライン６８と隣接する環状のドライブサーキュラスプライン６９が、軸受メタル５４ａを介して回転可能に支承されている。ドライブサーキュラスプライン６９の内周にはフレクスプライン６６の外歯６６ａと同数（１００）の内歯６９ａが形成され、これによりドライブサーキュラスプライン６９もフレクスプライン６６と噛合している。

モータハウジング本体４６ａと波動歯車機構４０との間には保護プレート６７が設けられている。そして、ドライブサーキュラスプライン６９には第２ステアリングシャフト１６の上端１６ａが固定されている。

即ち、第１ステアリングシャフト１４と共にハウジング５２、５４、５６が回転するように構成されており、上述したハーモニックドライブ（登録商標）からなる波動歯車機構４０により、第１ステアリングシャフト１４の回転は、５０／５１にされて第２ステアリングシャフト１６を回転させる。一方、上述したようにモータ３４の回転は、（１／５０）×（５０／５１）に減速されて第２ステアリングシャフト１６を回転させる。このように、第１ステアリングシャフト１４の回転（操舵角θｓ）にモータ３４の回転（ＡＣＴ角θｔａ）を上乗せして第２ステアリングシャフト１６を回転させることにより、第１ステアリングシャフト１４と第２ステアリングシャフト１６との間の伝達比がモータ３４の回転駆動により変化可能となる。

図３は、図２に示す３−３線相当の切断面による断面図である。
ロック機構７０は、モータ軸３４Ａをハウジング５２にロック（連結）可能な機構であって、当該ロック機構７０は、図２および図３に示すように、モータ軸３４Ａの一端３４ａの外周に配設されて当該モータ軸３４Ａと一体となって回転するロックホルダ７１と、モータエンドプレート４６ｂに固定される略円板状のロックベース７２と、ハウジング５２に対して軸心と平行なロックピン７３回りで金属製のブッシュ７４を介して揺動可能に軸支され、ソレノイド７５により駆動される単一のロックレバー７６とを有している。

ロックホルダ７１の外周には、複数のロック溝部７１ａが形成されており、ロックレバー７６の一端には各ロック溝部７１ａに係合可能な単一の係合爪部７６ａが形成されている。ロックピン７３の周囲には、一端がハウジング５２に固定され、他端がロックレバー７６の反ロックベース７２側に固定される第１ねじりコイルばね７３ａが設けられている。また、そのロックピン７３の周囲には、一端がロックレバー７６のロックベース７２側に固定され、他端がロックベース７２に固定される第２ねじりコイルばね７３ｂが設けられている。これら第１、第２ねじりコイルばね７３ａ、７３ｂは、ロックレバー７６の係合爪部７６ａがロックホルダ７１に近接するように当該ロックレバー７６を付勢している。

このように構成されたロック機構７０は、ソレノイド７５が励磁されることによりロックレバー７６が図３において反時計回りに揺動し、ロックレバー７６の係合爪部７６ａとロックホルダ７１のロック溝部７１ａとの係合が解かれ、アンロック状態となる。また、ソレノイド７５への励磁が停止されると、第１、第２ねじりコイルばね７３ａ、７３ｂの付勢力によってロックレバー７６が時計回りに揺動し、ロックレバー７６の係合爪部７６ａがロックホルダ７１のロック溝部７１ａに係合して、第１ステアリングシャフト１４とモータ軸３４Ａとがロック（連結）されたロック状態となる。なお、ソレノイド７５の励磁の有無は、所定の条件時においてＥＣＵ８０により制御される。

スパイラルケーブルユニット３８は、図示しない車体に保持される略筒状の筐体３８ａと、この筐体３８ａの内側に筐体３８ａに対して相対回転可能に設けられハウジング５２外で当該ハウジング５２に固定された内筒３８ｂとを有している。また、筐体３８ａと内筒３８ｂとの間には複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル３８ｃが設けられており、このフレキシブルフラットケーブル３８ｃは、一端が内筒３８ｂに接続されて当該内筒３８ｂの周囲に巻回され、他端が筐体３８ａに接続されている。フレキシブルフラットケーブル３８ｃと接続されて内筒３８ｂから延出するリード線はモータ３４のステータ３４Ｓ等に接続され、フレキシブルフラットケーブル３８ｃと接続されて筐体３８ａから延出するリード線は車体の図示しないバッテリ及びＥＣＵ８０にコネクタにより接続される。

次に、モータ３４の駆動制御を担うＥＣＵ８０の電気的構成を図１(B)に基づいて説明する。
図１(B)に示すように、ＥＣＵ８０は、主に、ＭＰＵ８１、インターフェイスＩ／Ｆ８２、モータ駆動回路８３等により構成されており、ＭＰＵ８１を中心に入出力バスを介してインターフェイスＩ／Ｆ８２やモータ駆動回路８３等が接続されている。なお、図１(B)に示す符号４８は、モータ３４に実際に流れるモータ電流値を検出し得る電流センサ８４であり、この電流センサ８４により検出されたモータ電流値に関するセンサ情報は、モータ電流値信号としてインターフェイスＩ／Ｆ８２を介してＭＰＵ８１に入力され得るように構成されている。

ＭＰＵ８１は、例えば、マイコン、半導体メモリ装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）等から構成されており、伝達比可変装置３０のモータ３４の制御処理を所定のコンピュータプログラムにより実行する機能を有するものである。

インターフェイスＩ／Ｆ８２は、モータ３４のモータ回転角であるＡＣＴ角θｔａを検出する回転角センサ２６および車両の車速Ｖを検出する車速センサ２８に加えて、上述した舵角センサ１８あるいは電流センサ８４等から入力される各種センサ信号を、Ａ／Ｄ変換器等を介してＭＰＵ８１の所定ポートに入力する機能等を有するものである。

モータ駆動回路８３は、図略の直流電源から供給される電力を制御可能な３相交流電力等に変換する機能を有するもので、ＰＷＭ回路とスイッチング回路等から構成されている。

これにより、ＥＣＵ８０では、後述するモータ３４の制御処理により、舵角センサ１８の操舵角θｓに対応する信号や回転角センサ２６のＡＣＴ角θｔａに対応する信号、あるいは車速センサ２８の車速Ｖに対応する信号に基づいて、車両状態に適したステアリング特性が得られるような伝達比可変装置３０の制御がなされる。

次に、ＥＣＵ８０によるモータ３４の制御処理を図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態に係るモータ３４の制御処理に関する機能ブロック図である。なおこの演算処理は、ＥＣＵ８０のＭＰＵ８１により、所定周期（例えば０．２mSec(ミリ秒)）ごとに実行される、例えばタイマ割り込み処理によって行われている。ＭＰＵ８１は、その内部のメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、ＡＣＴ角指令部９１と、減算器９２と、回転駆動電流値演算部９３と、操舵角変化量演算部９４と、相固定通電電流値設定部９５と、電圧指令値演算部９６と、制御信号出力部９７とからなるモータ制御部として機能する。

図４に示すように、ＡＣＴ角指令部９１は、インターフェイスＩ／Ｆ８２を介して入力される車速Ｖおよび操舵角θｓに基づいてＡＣＴ目標角θｔａ_０を設定して減算器９２に出力する。具体的には、ＡＣＴ角指令部９１は、例えば、車速Ｖが低速である場合には操舵角θｓに対してＡＣＴ目標角θｔａ_０を大きくするように設定し、車速Ｖが高速である場合には操舵角θｓに対してＡＣＴ目標角θｔａ_０を小さくするように設定する。

減算器９２は、ＡＣＴ角指令部９１からのＡＣＴ目標角θｔａ_０と回転角センサ２６からのＡＣＴ角θｔａとの偏差であるΔθｔａを算出して回転駆動電流値演算部９３に出力する。

回転駆動電流値演算部９３は、偏差Δθｔａに基づくフィードバック制御によりモータ３４を回転駆動させるための電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ_１*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ_１*を求めて電圧指令値演算部９６に出力する。

操舵角変化量演算部９４は、インターフェイスＩ／Ｆ８２を介して入力される操舵角θｓと、前回入力された操舵角であるθｓ_１との角度差｜θｓ−θｓ_１｜である操舵角変化量Δθｓを演算して相固定通電電流値設定部９５に出力する。

相固定通電電流値設定部９５は、モータ３４のロータ３４Ｒをステータ３４Ｓのコイルに対して電磁的に相対回転不能に固定するため通電相を固定した通電（以下、相固定通電ともいう）で供給される電流指令値であるｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ_２*を、操舵角変化量Δθｓに応じて設定して電圧指令値演算部９６に出力する。なお、ｑ軸電流指令値Ｉｑ_２*は、ロータ３４Ｒをステータ３４Ｓのコイルに対して相対回転不能に固定するための指令電流値であることから、０Ａに設定される。

ここで、相固定通電について説明すると、ステータ３４ＳのコイルのＵ、Ｖ、Ｗ相に所定の電流を継続して通電することにより、ロータ３４ＲのＳ極およびＮ極と引き合う電磁力がコイルに対して一定の方向に発生する。この電磁力がロータの磁極と引き合うことにより、ロータ３４Ｒがステータ３４Ｓのコイルに対して相対回転不能に固定されることとなる。

電圧指令値演算部９６は、車速Ｖおよび操舵角θｓに基づいて、回転駆動電流値演算部９３からの各電流指令値Ｉｄ_１*、Ｉｑ_１*をＡＣＴ角θｔａに基づき２相３相変換してモータ３４を回転駆動させるための電圧指令値を演算するか、相固定通電電流値設定部９５からの各電流指令値Ｉｄ_２*、Ｉｑ_２*を後述する相固定角θｆに基づき２相３相変換してモータ３４のロータ３４Ｒをステータ３４Ｓのコイルに対して電磁的に相対回転不能に固定するための電圧指令値を演算する。このように演算された電圧指令値（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ*およびＷ相電圧指令値Ｖｗ*）は、制御信号出力部９７に出力される。なお、電圧指令値演算部９６における電圧指令値を演算する過程、および、相固定通電電流値設定部９５におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*を設定する過程については、後述する図５に示すフローチャートにて詳細に説明する。

制御信号出力部９７は、電圧指令値演算部９６から入力された各電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*に応じて設定されるモータ３４を制御するための制御信号（回転駆動信号および回転阻止信号のいずれかの信号）をモータ駆動回路８３に出力する。

モータ駆動回路８３は、回転駆動信号が入力されるとこの回転駆動信号に基づいてモータ３４に３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給する。そして、このモータ３４に駆動されて伝達比可変装置３０が作動しＡＣＴ角θｔａが変更されることにより伝達比が可変される。

また、モータ駆動回路８３は、回転阻止信号が入力されるとこの回転阻止信号に基づいてモータ３４に通電相を固定した通電で駆動電力を供給する。このように相固定通電してモータ３４のロータ３４Ｒをステータ３４Ｓのコイルに対して電磁的に相対回転不能に固定することにより、ステアリング剛性感を確保することができる。

ここで、上述した相固定通電電流値設定部９５におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*を設定する過程、および、電圧指令値演算部９６における電圧指令値を演算する過程を、図５に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。図５は、ＥＣＵ８０によるモータ３４の制御処理の流れを示すフローチャートである。

まず、図５のステップＳ１０１において、操舵角θｓ、ＡＣＴ角θｔａおよび車速Ｖを取得する。次に、ステップＳ１０３において、車速Ｖが高速走行していると判断される速度閾値であるＶ_０以上であるか否かについて判定される。ここで、車両が高速走行しており車速Ｖが速度閾値Ｖ_０以上であれば、ステップＳ１０３にてＹｅｓと判定される。なお、速度閾値Ｖ_０は、例えば、１００ｋｍ／ｈに設定されている。

そして、ステップＳ１０５において、操舵角θｓの絶対値が直進走行状態であると判断される角度閾値であるθｓ_０以下であるか否かについて判定される。ここで、車両が直進走行しており操舵角θｓの絶対値が角度閾値θｓ_０以下であれば、ステップＳ１０５にてＹｅｓと判定される。なお、角度閾値θｓ_０は、例えば、４°に設定されている。

次に、ステップＳ１０７において、カウンタＣを起動する処理が行われる。このカウンタＣは、本ステップにより起動され、その後、後述するステップＳ１２１により停止されることで、ステップＳ１０３およびステップＳ１０５にてＹｅｓと判定された後にステップＳ１０３またはステップＳ１０５にてＮｏと判定されるまでの時間、つまり車両が高速で直進走行している継続時間ｔを計測可能にするものである。

そして、ステップＳ１０９において、継続時間ｔが所定の継続時間ｔ_０未満であり、高速で直進走行を始めて間もない場合には（Ｓ１０９でＮｏ）、後述するステップＳ１２５の処理がなされる。なお、継続時間ｔ_０は、例えば、５ｓに設定されている。

一方、継続時間ｔが継続時間ｔ_０以上になると（Ｓ１０９でＹｅｓ）、ステップＳ１１１において、相固定角θｆが設定されているか否かについて判定される。ここで、相固定角θｆは、相固定通電によりモータ３４の回転が阻止された状態における電気角に対応する。継続時間ｔが所定の継続時間ｔ_０以上となった直後であり相固定角θｆが未だ設定されていなければ（Ｓ１１１でＮｏ）、ステップＳ１１３において、相固定角設定処理がなされる。この処理では、現時点におけるモータ３４のＡＣＴ角θｔａに基づく電気角が相固定角θｆとして設定されてステップＳ１１５の処理がなされる。一方、ステップＳ１１１において、既に相固定角θｆが設定されている場合には（Ｓ１１１でＹｅｓ）、ステップＳ１１３にて相固定角θｆが設定されることなくステップＳ１１５の処理がなされる。

次に、ステップＳ１１５において、操舵角変化量演算部９４により、操舵角θｓと前回入力された操舵角であるθｓ_１との角度差｜θｓ−θｓ_１｜である操舵角変化量Δθｓが演算される。

そして、ステップＳ１１７において、相固定通電電流値設定部９５により、図６に示す操舵角変化量−ｄ軸電流指令値マップに基づいて相固定通電時のｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*の設定処理がなされる。

具体的には、図６に示すように、操舵角変化量Δθｓが操舵したと判断されないような操舵角変化量である第１操舵角変化量Δθｓ_１以下であれば、ｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*はステアリング剛性感を確保するために十分な電流指令値であるＩｄ_２*_Ｈよりも小さく設定されたＩｄ_２*_Ｌに等しくなるように設定される。また、操舵角変化量Δθｓが、第１操舵角変化量Δθｓ_１より大きく、通常操舵時における操舵角の操舵角変化量に対して比較的小さな操舵角変化量である第２操舵角変化量Δθｓ_２未満であれば、操舵角変化量Δθｓが減少するほどｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*がＩｄ_２*_ＨからＩｄ_２*_Ｌに向けて減少するように設定される。また、操舵角変化量Δθｓが第２操舵角変化量Δθｓ_２以上になるとｄ軸電流指令値Ｉｄ_２はＩｄ_２*_Ｈに等しくなるように設定される。なお、本実施形態においては、上述した操舵角変化量−ｄ軸電流指令値マップは、ＭＰＵ８１のメモリ等に予め記憶されている。

一方、車両が低速走行しており車速Ｖが速度閾値Ｖ_０未満であることから上記ステップＳ１０３にてＮｏと判定されるか、車両が直進走行しておらず操舵角θｓの絶対値が角度閾値θｓ_０より大きいことから上記ステップＳ１０５にてＮｏと判定されると、ステップＳ１２１において、上記ステップＳ１０７にて起動させたカウンタＣを停止させる処理がなされる。次に、ステップＳ１２３において、相固定角クリア処理がなされ、ステップＳ１１３にて設定された相固定角θｆがクリアされる。

そして、ステップＳ１２５において、回転駆動電流値演算部９３による偏差Δθｔａに基づくフィードバック制御によりｄ軸電流指令値Ｉｄ_１*およびｑ軸電流指令値Ｉｑ_１*が演算される。

上述したステップＳ１１７にてｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*が設定されるかステップＳ１２５にて各電流指令値Ｉｄ_１*、Ｉｑ_１が演算されると、ステップＳ１３１において、電圧指令値演算処理がなされる。この処理では、電圧指令値演算部９６により、各電流指令値Ｉｄ_１*、Ｉｑ_１*をＡＣＴ角θｔａに基づき２相３相変換してモータ３４を回転駆動させるための各電圧指令値（以下、回転駆動用電圧指令値Ｖｕ_１*、Ｖｖ_１*、Ｖｗ_１*ともいう）を演算するか、各電流指令値Ｉｄ_２*、Ｉｑ_２*を相固定角θｆに基づき２相３相変換してモータ３４のロータ３４Ｒをステータ３４Ｓのコイルに対して電磁的に相対回転不能に固定するための各電圧指令値（以下、回転阻止用電圧指令値Ｖｕ_２*、Ｖｖ_２*、Ｖｗ_２*ともいう）を演算する。

次に、ステップＳ１３３において、回転駆動用電圧指令値Ｖｕ_１*、Ｖｖ_１*、Ｖｗ_１*に応じて設定される回転駆動信号および回転阻止用電圧指令値Ｖｕ_２*、Ｖｖ_２*、Ｖｗ_２*に応じて設定される回転阻止信号のいずれかの制御信号が制御信号出力部９７によりモータ駆動回路８３に出力される。

そして、モータ駆動回路８３は、回転駆動信号に基づいてモータ３４に３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力を供給するか、回転阻止信号に基づいてモータ３４に相固定通電で駆動電力を供給する。

以上説明したように、本実施形態に係る伝達比可変装置３０では、ＥＣＵ８０は、操舵角θｓの絶対値が直進走行状態であると判断される角度閾値θｓ_０以下である場合に、相固定通電で駆動電力をモータ３４に供給するとともに当該駆動電力を操舵角θｓの単位時間当たりの変化量である操舵角変化量Δθｓの減少に応じて減少させる。

このように、車両が直進走行状態であると判断される場合には相固定通電で駆動電力をモータ３４に供給し、直進走行状態であると判断されない場合にはＡＣＴ目標角θｔａ_０とＡＣＴ角θｔａとの偏差Δθｔａに基づいて３相の駆動電力をモータ３４に供給する。このため、直進走行状態では相固定通電によりモータ３４のロータ３４Ｒがステータ３４Ｓのコイルに対して電磁的に相対回転不能に固定されるので、直進走行時における高いステアリング剛性感を確保することができる。

また、ＥＣＵ８０は、操舵角変化量Δθｓの減少に応じて相固定通電でモータ３４に供給される駆動電力を減少させる。そもそも非操舵中であればステアリング剛性感を確保する必要はない。そこで、操舵角変化量Δθｓの減少に応じて駆動電力を減少させることにより無駄な電力消費を抑制してモータ３４の発熱量を低減させることができる。
したがって、直進走行時における高いステアリング剛性感を確保することができる。

また、本実施形態に係る伝達比可変装置３０では、ＥＣＵ８０は、操舵角θｓの絶対値が上記角度閾値θｓ_０以下であり、かつ、車速Ｖが高速走行状態であると判断される速度閾値Ｖ_０以上である場合、すなわち高速直進走行状態である場合に、相固定通電で駆動電力をモータ３４に供給するとともに当該駆動電力を操舵角変化量Δθｓの減少に応じて減少させる。これにより、操舵が頻繁に行われる可能性が高くステアリング剛性感もそれほど必要としない低速直進走行状態での相固定通電によるモータの発熱を抑制することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）相固定通電電流値設定部９５により図６の操舵角変化量−ｄ軸電流指令値マップに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*の設定処理がなされることに限らず、各電流指令値Ｉｄ_２*、Ｉｑ_２*を設定することなく操舵角変化量Δθｓに応じて各電圧指令値Ｖｕ_１*、Ｖｖ_１*、Ｖｗ_１*を直接設定するようにしてもよい。

（２）図５のステップＳ１０３およびステップＳ１０５に示すように、車速Ｖが速度閾値Ｖ_０以上であり、かつ、操舵角θｓの絶対値が角度閾値θｓ_０以下である場合にステップＳ１０７からの処理を実行することに限らず、車速Ｖに関わらず操舵角θｓの絶対値が角度閾値θｓ_０以下である場合にステップＳ１０７からの処理を実行するようにしてもよい。

図１(A)は、本実施形態に係る伝達比可変装置を適用した車両制御装置の構成概要を示す説明図であり、図１(B)は、ＥＣＵ等の構成例を示す回路ブロック図である。 図１の伝達比可変装置の詳細断面図である。 図２に示す３−３線相当の切断面による断面図である。 本実施形態に係るモータの制御処理に関する機能ブロック図である。 ＥＣＵによるモータの制御処理の流れを示すフローチャートである。 ｄ軸電流指令値Ｉｄ_２*の設定処理に用いられる操舵角変化量−ｄ軸電流指令値マップの一例を示す説明図である。

符号の説明

１０…車両制御装置
１４…第１ステアリングシャフト（入力軸）
１６…第２ステアリングシャフト（出力軸）
１８…舵角センサ（操舵角取得手段）
２６…回転角センサ（回転角度検出手段）
２８…車速センサ（車速検出手段）
３０…伝達比可変装置
３４…モータ
３４Ｓ…ステータ
３４Ｒ…ロータ
４０…波動歯車機構（伝達比可変機構）
８０…ＥＣＵ（モータ制御手段）
９３…回転駆動電流値演算部
９４…操舵角変化量演算部
９５…相固定通電電流値設定部
９６…電圧指令値演算部
Ｖ…車速
Ｖ_０…速度閾値
Δθｓ…操舵角変化量
Δθｔａ…偏差
θｆ…相固定角
θｓ…操舵角
θｓ_０…角度閾値
θｔａ…ＡＣＴ角
θｔａ_０…ＡＣＴ目標角（目標操舵角）

Claims (2)

1. ステアリングホイールと操舵輪とを連結する車両の操舵系の途中に設けられ、
   前記ステアリングホイール側の入力軸と前記操舵輪側の出力軸と間の伝達比をモータの回転駆動により変化可能な伝達比可変機構と、
   前記入力軸の回転角である操舵角を検出する操舵角検出手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記モータの回転角を検出する回転角度検出手段と、
   前記操舵角および前記車速に応じて設定される目標操舵角と前記モータ回転角との偏差に基づいて３相の駆動電力を供給して前記モータの回転駆動を制御するモータ制御手段と、
   を備えた伝達比可変装置であって、
   前記モータ制御手段は、前記操舵角が直進走行状態であると判断される角度閾値以下である場合に、通電相を固定した通電で前記駆動電力を前記モータに供給するとともに当該駆動電力を前記操舵角の単位時間当たりの変化量である操舵角変化量の減少に応じて減少させることを特徴とする伝達比可変装置。
2. 前記モータ制御手段は、前記操舵角が前記角度閾値以下でありかつ前記車速が高速走行状態であると判断される速度閾値以上である場合に、通電相を固定した通電で前記駆動電力を前記モータに供給するとともに当該駆動電力を前記操舵角変化量の減少に応じて減少させることを特徴とする請求項１記載の伝達比可変装置。

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