JP7495281B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアバイワイヤ方式の操舵装置に関する。

従来、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達を分離した、いわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置が存在する。たとえば特許文献１の操舵装置は、ステアリングシャフトに付与される操舵反力の発生源である反力モータを有する反力機構と、転舵輪を転舵させる転舵力の発生源である転舵モータを有する転舵機構とを備えている。車両の走行時、操舵装置の制御装置は、反力モータに対する給電制御を通じて操舵反力を発生させるとともに、転舵モータに対する給電制御を通じて転舵輪を転舵させる。

特開２０１３－２５２８０４号公報

特許文献１の操舵装置では、ステアリングホイールの操舵角に基づき転舵モータが制御される。また、操舵装置は、ステアリングホイールの操舵角に限界を設けるためのストッパ部材を有している。このため、ステアリングホイールと転舵輪との位置関係を所定の舵角比に応じた位置関係に維持するためには、ステアリングホイールの中立位置と転舵輪の中立位置とを一致させたうえで動作させる必要がある。

ステアリングホイールの中立位置に対応する舵角中点情報は、たとえば操舵装置を組み立てる際に制御装置に記憶される。また、たとえばバッテリの交換作業を行う場合、車両からバッテリが取り外されたとき、制御装置に記憶されていた舵角中点情報が消去されることがある。この場合、バッテリの交換作業が完了した後、改めて舵角中点情報を制御装置に記憶させる必要がある。

本発明の目的は、ステアリングホイールの中立位置を得ることができる操舵装置を提供することにある。

上記目的を達成し得る操舵装置は、車両の転舵輪との間の動力伝達が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生するモータと、前記ステアリングホイールの回転を規制するストッパ機構と、前記モータへの給電を制御する制御装置と、を備えている。前記制御装置は、定められた条件が成立するとき、前記モータの制御を通じて前記ステアリングホイールを第１の動作端まで動作させた後、第２の動作端まで反転動作させる第１の処理と、前記ステアリングホイールの反転動作の開始時点および終了時点における前記モータの回転角に基づき前記ステアリングホイールの中立位置を演算する第２の処理と、を実行する。

この構成によれば、定められた条件が成立するとき、ステアリングホイールの中立位置を得ることができる。
上記の操舵装置において、前記条件は、車両電源が消失した状態から車両電源が獲得された状態へ遷移したこと、および車両電源が獲得された後に初めて車両の電源スイッチがオフからオンへ切り替わったことを含むようにしてもよい。

この構成によれば、車両電源が消失した状態から車両電源が獲得された状態へ遷移したとき、車両の運転が開始する前にステアリングホイールの中立位置を得ることができる。
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記第１の処理を実行する場合、前記ステアリングホイールを前記第１の動作端まで動作させるとき、および前記第１の動作端から前記第２の動作端まで反転動作させるとき、前記ステアリングホイールの操舵角の目標値である目標操舵角を前記ストッパ機構によって決まる前記ステアリングホイールの操作範囲の限界値以上の角度に設定し、前記モータの回転角に基づき演算される操舵角を前記目標操舵角に追従させるように前記モータを制御するようにしてもよい。

この構成によれば、第１の処理を実行する際、ステアリングホイールをより確実に第１の動作端および第２の動作端へ動作させることができる。
上記の操舵装置において、前記制御装置は、前記条件が成立するとき、前記第１の処理の実行開始前に前記第１の処理を実行開始する旨を車載の報知装置を通じて報知するようにしてもよい。

このようにすれば、第１の処理の実行開始前に第１の処理が実行開始されることが運転者に報知される。このため、第１の処理の実行を通じてステアリングホイールが回転する場合であれ、運転者の違和感を軽減することができる。

本発明の操舵装置によれば、ステアリングホイールの中立位置を得ることができる。

操舵装置の一実施の形態を示す構成図。 一実施の形態におけるステアリングホイールの背面図。 一実施の形態におけるステアリングホイールの基準点の検出処理手順を示すフローチャート。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、一実施の形態におけるステアリングホイールの基準点の検出処理の実行に伴うステアリングホイールの回転位置を示す背面図。

以下、操舵装置を具体化した一実施の形態を説明する。
図１に示すように、車両の操舵装置１０は、車両のステアリングホイール１１に操舵反力を付与する反力ユニット２０、および車両の転舵輪１２，１２を転舵させる転舵ユニット３０を有している。操舵反力とは、運転者によるステアリングホイール１１の操作方向と反対方向へ向けて作用するトルクをいう。操舵反力をステアリングホイール１１に付与することにより、運転者に適度な手応え感を与えることが可能である。

反力ユニット２０は、ステアリングホイール１１が連結されたステアリングシャフト２１、反力モータ２２、減速機構２３、回転角センサ２４、トルクセンサ２５、および反力制御部２７を有している。

反力モータ２２は、操舵反力の発生源である。反力モータ２２としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。反力モータ２２は、減速機構２３を介して、ステアリングシャフト２１に連結されている。反力モータ２２が発生するトルクは、操舵反力としてステアリングシャフト２１に付与される。

回転角センサ２４は反力モータ２２に設けられている。回転角センサ２４は反力モータ２２の回転角θ_ａを検出する。
トルクセンサ２５は、ステアリングシャフト２１における減速機構２３とステアリングホイール１１との間の部分に設けられている。トルクセンサ２５は、ステアリングホイール１１の回転操作を通じてステアリングシャフト２１に加わる操舵トルクＴ_ｈを検出する。

反力制御部２７は、回転角センサ２４を通じて検出される反力モータ２２の回転角θ_ａに基づきステアリングシャフト２１の回転角である操舵角θ_ｓを演算する。反力制御部２７は、ステアリングホイール１１の操舵中立位置に対応する反力モータ２２の回転角θ_ａ（以下、「モータ中点」という。）を基準とする回転数をカウントしている。反力制御部２７は、モータ中点を原点として回転角θ_ａを積算した角度である積算角を演算し、この演算される積算角に減速機構２３の回転速度比に基づく換算係数を乗算することにより、ステアリングホイール１１の操舵角θ_ｓを演算する。ちなみに、モータ中点は舵角中点情報として反力制御部２７に記憶されている。

反力制御部２７は、車両の電源スイッチがオフされるとき、その直前の操舵角θ_ｓの値を記憶する。また、反力制御部２７は、バッテリが接続された状態である場合、車両の電源スイッチがオフされている期間における反力モータ２２の回転量（回転数）を検出する。反力制御部２７は、電源スイッチがオフからオンへ切り替えられたとき、電源スイッチがオフされている期間に検出された反力モータ２２の回転量を使用して反力制御部２７への電力供給が遮断される直前の操舵角θ_ｓを補正することにより、正しい操舵角θ_ｓを演算する。

反力制御部２７は、反力モータ２２の駆動制御を通じて操舵トルクＴ_ｈに応じた操舵反力を発生させる反力制御を実行する。反力制御部２７は、トルクセンサ２５を通じて検出される操舵トルクＴ_ｈに基づき目標操舵反力を演算し、この演算される目標操舵反力および操舵トルクＴ_ｈに基づきステアリングホイール１１の目標操舵角を演算する。反力制御部２７は、反力モータ２２の回転角θ_ａに基づき演算される操舵角θ_ｓと目標操舵角との差を求め、当該差を無くすように反力モータ２２に対する給電を制御する。反力制御部２７は、回転角センサ２４を通じて検出される反力モータ２２の回転角θ_ａを使用して反力モータ２２をベクトル制御する。

転舵ユニット３０は、転舵シャフト３１、転舵モータ３２、減速機構３３、ピニオンシャフト３４、回転角センサ３５、および転舵制御部３６を有している。
転舵シャフト３１は、車幅方向（図１中の左右方向）に沿って延びている。転舵シャフト３１の両端には、それぞれタイロッド１３，１３を介して左右の転舵輪１２，１２が連結されている。

転舵モータ３２は転舵力の発生源である。転舵モータ３２としては、たとえば三相のブラシレスモータが採用される。転舵モータ３２は、減速機構３３を介してピニオンシャフト３４に連結されている。ピニオンシャフト３４のピニオン歯３４ａは、転舵シャフト３１のラック歯３１ａに噛み合わされている。転舵モータ３２が発生するトルクは、転舵力としてピニオンシャフト３４を介して転舵シャフト３１に付与される。転舵モータ３２の回転に応じて、転舵シャフト３１は車幅方向（図１中の左右方向）に沿って移動する。転舵シャフト３１が移動することにより転舵輪１２，１２の転舵角θ_ｗが変更される。

回転角センサ３５は転舵モータ３２に設けられている。回転角センサ３５は転舵モータ３２の回転角θ_ｂを検出する。
転舵制御部３６は、転舵モータ３２の駆動制御を通じて転舵輪１２，１２を操舵状態に応じて転舵させる転舵制御を実行する。転舵制御部３６は、回転角センサ３５を通じて検出される転舵モータ３２の回転角θ_ｂに基づきピニオンシャフト３４の回転角θ_ｐを演算する。また、転舵制御部３６は、反力制御部２７により演算される目標操舵角を使用してピニオンシャフト３４の目標回転角を演算する。ただし、ピニオンシャフト３４の目標回転角は、所定の舵角比を実現する観点に基づき演算される。転舵制御部３６は、ピニオンシャフト３４の目標回転角と実際の回転角θ_ｐとの差を求め、当該差を無くすように転舵モータ３２に対する給電を制御する。転舵制御部３６は、回転角センサ３５を通じて検出される転舵モータ３２の回転角θ_ｂを使用して転舵モータ３２をベクトル制御する。

＜ストッパ機構＞
図２に示すように、反力ユニット２０は、ストッパ機構４０を有している。ストッパ機構４０は、ステアリングホイール１１の操舵角θ_ｓに限界を設けるためのものである。ストッパ機構４０は、ステアリングホイール１１の１回転（３６０°）を超える回転を規制する。ちなみに、図２はステアリングホイール１１をその裏面側から見た図である。

ストッパ機構４０は、第１の規制部材４１、および第２の規制部材４２を有している。
第１の規制部材４１は、ステアリングシャフト２１を車体に支持するステアリングコラム４３に固定されている。第１の規制部材４１は、ステアリングシャフト２１の半径方向に沿って延びている。第１の規制部材４１は、ステアリングシャフト２１の回転方向において互いに反対側に位置する第１の規制面４１ａおよび第２の規制面４１ｂを有している。第１の規制面４１ａおよび第２の規制面４１ｂは、ステアリングシャフト２１の半径方向においてステアリングシャフト２１に近づくほど互いに近接するように傾斜している。第１の規制部材４１は、ステアリングホイール１１の中立位置（操舵角θ_ｓ＝０°）に対応して設けられる。

第２の規制部材４２は、ステアリングシャフト２１の外周面に固定されている。第２の規制部材４２は、ステアリングシャフト２１におけるステアリングホイール１１側の端部の近傍に位置している。第２の規制部材４２は、ステアリングシャフト２１の回転中心軸に直交する方向に沿って延びている。第２の規制部材４２は、ステアリングシャフト２１の回転方向において第１の規制部材４１に当接可能とされている。したがって、ステアリングホイール１１は、第２の規制部材４２が第１の規制部材４１の第１の規制面４１ａに当接する第１の規制位置と、第２の規制部材４２が第１の規制部材４１の第２の規制面４１ｂに当接する第２の規制位置との間を移動する。

第１の規制面４１ａと第２の規制面４１ｂとのなす角度がたとえば２０°に設定されている場合、第２の規制部材４２は、ステアリングホイール１１の中立位置を起点として、ステアリングホイール１１が左操舵方向（図２中の時計方向）へ向けて１７０°だけ回転するタイミングで第１の規制部材４１の第１の規制面４１ａに当接する。第２の規制部材４２は、ステアリングホイール１１の中立位置を起点として、ステアリングホイール１１が右操舵方向（図２中の反時計方向）へ向けて１７０°だけ回転するタイミングで第１の規制部材４１の第２の規制面４１ｂに当接する。すなわち、ステアリングホイール１１の操作範囲は、ステアリングホイール１１の中立位置を基準として±１７０°、トータルとして３４０°の範囲に制限される。

ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との位置関係は、定められた舵角比に応じた位置関係に維持される。たとえば、ステアリングホイール１１がその操作範囲の全域にわたって操作されたとき、転舵輪１２，１２もその転舵範囲の全域にわたって転舵する。ここでは、ステアリングホイール１１の操作範囲が３６０°未満の範囲に制限されているため、ステアリングホイール１１を１回転させることなく転舵輪１２，１２をその転舵範囲の全域にわたって転舵させることが可能である。すなわち、ステアリングホイール１１の持ち替え操作を行う必要がない。

ここで、たとえばバッテリの交換作業を行う場合、車両からバッテリが取り外されたとき、反力制御部２７に電力が供給されなくなる。このため、反力制御部２７に記憶されていた舵角中点情報が消失する。そこで、反力制御部２７は、新たにバッテリが取り付けられた後、初めて電源スイッチがオンされたとき、改めて舵角中点情報を設定する。

つぎに、反力制御部２７による舵角中点の設定処理手順を図３のフローチャートに従って説明する。このフローチャートの処理は、定められた実行開始条件が成立するときに実行開始される。ただし、この実行開始条件には、バッテリの交換作業が完了した場合など、車両電源が消失した状態から車両電源が獲得された状態へ遷移したこと、および車両電源が獲得された後に初めて電源スイッチがオフからオンへ切り替えられることを含む。

なお、操舵角θ_ｓは、ステアリングホイール１１がその中立位置を基準として左操舵方向へ向けて回転する場合には負の値、右操舵方向へ向けて回転する場合には正の値となる。また、ステアリングホイール１１の操作範囲は、ストッパ機構４０により中立位置を基準として±１７０°の範囲内に制限される。

図３のフローチャートに示すように、反力制御部２７は、ステアリングホイール１１を左回転させるべく、第１の目標操舵角θ_ｓ１ ^＊を設定する（ステップＳ１０１）。反力制御部２７は、電源スイッチがオンされた時点の反力モータ２２の回転角θ_ａに基づきステアリングホイール１１の初期位置として現在の操舵角θ_ｓを演算し、この演算される操舵角θ_ｓからステアリングホイール１１の１回転に相当する３６０°を減算した値を第１の目標操舵角θ_ｓ１ ^＊として設定する。また、反力制御部２７は、ステアリングホイール１１の初期位置としての操舵角θ_ｓの値を一時的に記憶する。

たとえば初期位置としての操舵角θ_ｓの値が「－１０°」であるとき、第１の目標操舵角θ_ｓ１ ^＊は「－３７０°」となる。
ちなみに、ステップＳ１０１において、ステアリングホイール１１の初期位置から減算する角度は、ステアリングホイール１１の初期位置がどの位置であっても可動側の第２の規制部材４２を固定側の第１の規制部材４１に到達させる観点に基づき設定される。たとえば、第２の規制部材４２が第１の規制部材４１の第２の規制面４１ｂに当接する第２の規制位置Ｐ２から第１の規制面４１ａに当接する第１の規制位置Ｐ１に到達できればよい。このため、ステアリングホイール１１の初期位置から減算する角度は３６０°でなくてもよく、ストッパ機構４０によって決まるステアリングホイール１１の操作範囲以上の角度であればよい。

つぎに、反力制御部２７は、操舵角θ_ｓを第１の目標操舵角θ_ｓ１ ^＊に追従させるべく、操舵角θ_ｓのフィードバック制御を実行する（ステップＳ１０２）。
反力制御部２７は、ステアリングホイール１１と一体的に回転する第２の規制部材４２が第１の規制部材４１の第１の規制面４１ａに当接する第１の規制位置Ｐ１に達したかどうかを判定する（ステップＳ１０３）。

反力制御部２７は、４つの条件Ａ１～Ａ４のすべてか成立するとき、第２の規制部材４２が第１の規制位置Ｐ１に達した旨判定する。
（Ａ１）Ｉ_ａ≧Ｉ_ｔｈ
ただし、「Ｉ_ａ」は反力モータ２２へ供給される電流の絶対値である。「Ｉ_ｔｈ」は電流しきい値である。電流しきい値Ｉ_ｔｈは、第２の規制部材４２が第１の規制位置Ｐ１に達した以降、反力モータ２２の負荷増大に伴う反力モータ２２の電流の増大を検出する観点に基づき設定される。

（Ａ２）Ｔ_ｈ≦Ｔ_ｔｈ
ただし、「Ｔ_ｈ」は操舵トルクである。「Ｔ_ｔｈ」はトルクしきい値であって、運転者によってステアリングホイール１１が操作されていない状態であることを検出する観点に基づき設定される。

（Ａ３）ω≦ω_ｔｈ
ただし、「ω」は操舵角速度である。「ω_ｔｈ」は角速度しきい値であって、運転者によってステアリングホイール１１が操作されていない状態であることを検出する観点に基づき設定される。

（Ａ４）ｔ≧ｔ_ｔｈ
ただし、「ｔ」は３つの条件Ａ１～Ａ３が成立している時間である。「ｔ_ｔｈ」は時間しきい値であって、たとえば瞬間的に３つの条件Ａ１～Ａ３が成立する場合、第２の規制部材４２が第１の規制位置Ｐ１に達した旨誤って判定することを抑制する観点に基づき設定される。

反力制御部２７は、第２の規制部材４２が第１の規制位置Ｐ１に達していない旨判定されるとき（ステップＳ１０３でＮＯ）、先のステップＳ１０２へ処理を移行する。反力制御部２７は、第２の規制部材４２が第１の規制位置Ｐ１に達した旨判定されるとき（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、そのときの操舵角θ_ｓの増減値（もしくは初期位置と操舵角θ_ｓとの差分）を第１のエンド角θ_ｅｎｄ１として一時的に記憶する（ステップＳ１０４）。

図４（ａ）に示すように、たとえば初期位置としての操舵角θ_ｓの値が「－１０°」であるとき、第１のエンド角θ_ｅｎｄ１は「－１６０°」となる。これは、ステアリングホイール１１の操作範囲がストッパ機構４０によってステアリングホイール１１の中立位置（θ_ｓ＝０°）を基準として±１７０°の範囲に制限されるからである。ここでは、ステアリングホイール１１が「－１０°」を起点（すなわち０°）として「－１７０°」に達する位置まで回転するため、反力制御部２７はステアリングホイール１１の回転がストッパ機構４０によって規制されるときの位置を「－１６０°」と認識する。

つぎに、反力制御部２７は、ステアリングホイール１１を右回転させるべく、第２の目標操舵角θ_ｓ２ ^＊を設定する（ステップＳ１０５）。反力制御部２７は、ステアリングホイール１１の初期位置として記憶されている操舵角θ_ｓにステアリングホイール１１の１回転に相当する３６０°を加算した値を第２の目標操舵角θ_ｓ２ ^＊として設定する。

たとえば初期位置としての操舵角θ_ｓの値が「－１０°」であるとき、第２の目標操舵角θ_ｓ２ ^＊は「３５０°」となる。
ちなみに、ステップＳ１０５において、ステアリングホイール１１の初期位置に加算する角度は、先のステップＳ１０１においてステアリングホイール１１の初期位置から減算する角度と同様に３６０°でなくてもよく、ストッパ機構４０によって決まるステアリングホイール１１の操作範囲以上の角度であればよい。

つぎに、反力制御部２７は、操舵角θ_ｓを第２の目標操舵角θ_ｓ２ ^＊に追従させるべく、操舵角θ_ｓのフィードバック制御を実行する（ステップＳ１０６）。
つぎに、反力制御部２７は、ステアリングホイール１１と一体的に回転する第２の規制部材４２が第１の規制部材４１の第２の規制面４１ｂに当接する第２の規制位置Ｐ２に達したかどうかを判定する（ステップＳ１０７）。

反力制御部２７は、第２の規制部材４２が第２の規制位置Ｐ２に達していない旨判定されるとき（ステップＳ１０７でＮＯ）、先のステップＳ１０６へ処理を移行する。反力制御部２７は、第２の規制部材４２が第２の規制位置Ｐ２に達した旨判定されるとき（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、そのときの操舵角θ_ｓの増減値（もしくは初期位置と操舵角θ_ｓとの差分）を第２のエンド角θ_ｅｎｄ２として一時的に記憶する（ステップＳ１０８）。

図４（ｂ）に示すように、たとえば初期位置としての操舵角θ_ｓの値が「－１０°」であるとき、第２のエンド角θ_ｅｎｄ２は「１８０°」となる。ここでは、ステアリングホイール１１が「－１７０°」から「－１０°」へ至り、その後「－１０°」を起点（すなわち０°）として「１７０°」に達する位置まで回転する。このため、反力制御部２７はステアリングホイール１１の回転がストッパ機構４０によって規制されるときの位置をステアリングホイール１１の実際の回転量である「１８０°」と認識する。

つぎに、反力制御部２７は、先のステップＳ１０４，Ｓ１０８において記憶された第１のエンド角θ_ｅｎｄ１および第２のエンド角θ_ｅｎｄ２に基づき、操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０を演算する（ステップＳ１０９）。反力制御部２７は、次式（Ｂ）で表されるように、第１のエンド角θ_ｅｎｄ１と第２のエンド角θ_ｅｎｄ２との和の２分の１の値を操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０として算出する。

θ_ｓ０＝（θ_ｅｎｄ１＋θ_ｅｎｄ２）／２ …（Ｂ）
たとえば初期位置としての操舵角θ_ｓの値が「－１０°」である場合、第１のエンド角θ_ｅｎｄ１は「－１６０°」、第２のエンド角θ_ｅｎｄ２は「１８０°」となる。このため、操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０の値は、「１０°」となる。ちなみに、この演算される操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０は、ステアリングホイール１１の操舵中立位置に対応する反力モータ２２の回転角θ_ａであるモータ中点に対応する。

反力制御部２７は、ステップＳ１０９において演算される操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０、およびこの操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０に対応するモータ中点を舵角中点情報として記憶する（ステップＳ１１０）。

つぎに、反力制御部２７は、ステアリングホイール１１を操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０に対応する位置へ移動させるべく、第３の目標操舵角θ_ｓ３ ^＊を演算する（ステップＳ１１１）。反力制御部２７は、先のステップＳ１１０で記憶した操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０の値を第３の目標操舵角θ_ｓ３ ^＊として設定する。

つぎに、反力制御部２７は、操舵角θ_ｓを第３の目標操舵角θ_ｓ３ ^＊に追従させるべく、操舵角θ_ｓのフィードバック制御を実行する（ステップＳ１１２）。
つぎに、反力制御部２７は、操舵角θ_ｓが第３の目標操舵角θ_ｓ３ ^＊に一致したかどうかを判定する（ステップＳ１１３）。反力制御部２７は、操舵角θ_ｓが第３の目標操舵角θ_ｓ３ ^＊に一致していない旨判定されるとき（ステップＳ１１３でＮＯ）、先のステップＳ１１２へ処理を移行する。反力制御部２７は、操舵角θ_ｓが第３の目標操舵角θ_ｓ３ ^＊に一致した旨判定されるとき（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、処理を終了する。

図４（ｃ）に示すように、ステアリングホイール１１の回転位置は、操舵角θ_ｓの真の中点θ_ｓ０に至る。
以上で、舵角中点の設定処理が完了となる。

ちなみに、舵角中点の設定が完了した後、反力制御部２７は転舵輪１２の転舵角θ_ｗに対する同期制御を実行する。同期制御とは、ステアリングホイール１１の回転位置を転舵輪１２の転舵位置に合わせるための制御をいう。反力制御部２７は、転舵制御部３６を通じてピニオンシャフト３４の回転角θ_ｐを取得し、ステアリングホイール１１の操舵角θ_ｓが所定の舵角比に応じたピニオンシャフト３４の回転角θ_ｐ、すなわち転舵輪１２の転舵角θ_ｗに対応する角度となるように反力モータ２２を動作させる。ステアリングホイール１１と転舵輪１２との位置関係が所定の舵角比に応じた位置関係に維持されるため、運転者は違和感なくステアリングホイール１１を操舵することができる。

＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）反力制御部２７は、定められた条件が成立するとき、反力モータ２２の制御を通じてステアリングホイール１１を第１の動作端（第１のエンド角θ_ｅｎｄ１に対応する位置）まで動作させた後、第２の動作端（第２のエンド角θ_ｅｎｄ２に対応する位置）まで反転動作させる。この後、反転動作の開始時点における反力モータ２２の回転角である第１のエンド角θ_ｅｎｄ１、および反転動作の終了時点における反力モータ２２の回転角である第２のエンド角θ_ｅｎｄ２に基づきステアリングホイール１１の中立位置、すなわち操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０を演算する。このため、定められた条件が成立するとき、ステアリングホイール１１の中立位置を得ることができる。

（２）定められた条件は、車両電源が消失した状態から車両電源が獲得された状態へ遷移したこと、および車両電源が獲得された後に初めて車両の電源スイッチがオフからオンへ切り替わったことを含む。このため、車両電源が消失した状態から車両電源が獲得された状態へ遷移したとき、車両の運転が開始される前にステアリングホイール１１の中立位置を得ることができる。

（３）反力制御部２７は、ステアリングホイール１１を第１の動作端まで動作させるとき、および第１の動作端から第２の動作端まで反転動作させるとき、ステアリングホイール１１の目標操舵角（θ_ｓ１ ^＊，θ_ｓ２ ^＊）をストッパ機構４０によって決まるステアリングホイール１１の操作範囲の限界値（ここでは、±１７０°）以上の角度に設定する。そして、反力制御部２７は、反力モータ２２の回転角θ_ａに基づき演算される操舵角θ_ｓを目標操舵角（θ_ｓ１ ^＊，θ_ｓ２ ^＊）に追従させるように反力モータ２２を制御する。このため、ステアリングホイール１１をより確実に第１の動作端および第２の動作端へ動作させることができる。

（４）ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との動力伝達を分離したいわゆるステアバイワイヤ方式の操舵装置１０において、反力ユニット２０を動作させることによりステアリングホイール１１の中立位置を演算する。このため、ステアリングホイール１１と転舵輪１２，１２との動力伝達が分離されていない電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）とは異なり、舵角中点の設定処理の際に転舵輪１２，１２を含めた車両系全体を動作させる必要がない。したがって、より小さいモータトルクを発生させることによって、ステアリングホイール１１の中立位置を演算することができる。

＜他の実施の形態＞
なお、本実施の形態は、つぎのように変更して実施してもよい。
・本実施の形態では、反力モータ２２の回転角θ_ａに基づき演算される操舵角θ_ｓを使用したが、操舵装置１０として操舵角センサを有する構成が採用される場合、この操舵角センサを通じて検出される操舵角θ_ｓを使用してもよい。

・本実施の形態において、舵角比は製品仕様などに応じて適宜の値に設定される。舵角比は、たとえば「θ_ｓ：θ_ｗ＝１：１」でもよいし「θ_ｓ：θ_ｗ＝１：３」でもよい。
・図１に二点鎖線で示すように、たとえば車室内に報知装置２８が設けられる場合、反力制御部２７は、報知装置２８を通じて舵角中点の設定処理の実行状態を報知するようにしてもよい。たとえば、反力制御部２７は、舵角中点の設定処理の実行開始条件が成立するとき、報知装置２８を通じて舵角中点の設定処理を実行開始する旨報知し、この後、舵角中点の設定処理を実行開始するようにしてもよい。また、反力制御部２７は、舵角中点の設定処理を実行開始してから実行完了するまでの期間、舵角中点の設定処理の実行中である旨報知装置２８を通じて報知するようにしてもよい。また、反力制御部２７は、舵角中点の設定処理が完了したとき、その旨報知装置２８を通じて報知するようにしてもよい。ちなみに、報知装置２８による報知動作としては、たとえば文字によるメッセージを表示させたり、音声によるメッセージを発したりすることが挙げられる。このようにすれば、舵角中点の設定処理の実行開始に伴い運転者の操舵とは関係なしにステアリングホイール１１が回転する場合であれ、このステアリングホイール１１の回転が舵角中点の設定処理が実行されていることによるものであることが報知装置２８を通じて運転者の視覚あるいは聴覚に訴えて報知される。このため、運転者に与える違和感が低減される。

・本実施の形態では、舵角中点の設定処理の際、ステアリングホイール１１を左回転させた後、右回転させるようにしたが、ステアリングホイール１１を右回転させた後、左回転させてもよい。

・反力制御部２７は、舵角中点の設定処理の実行を通じてステアリングホイール１１を回転させる際、単位時間当たりのステアリングホイール１１の回転量を一定量に維持するようにしてもよい。このようにすれば、ステアリングホイール１１の急回転が抑制されるため、運転者の違和感を軽減することができる。

・本実施の形態では、ストッパ機構４０によってステアリングホイール１１の操作範囲を常に１回転未満に制限するようにしたが、舵角中点の設定処理を実行するときだけストッパ機構４０を機能させるようにしてもよい。この場合、たとえば第１の規制部材４１をステアリングコラム４３に対して相対的に移動可能に設ける。そのうえで、第１の規制部材４１を第２の規制部材４２の回転軌跡内に位置する係合位置と、第２の規制部材４２の回転軌跡外に位置する退避位置との間を移動可能に設ける。

・本実施の形態では、バッテリの交換後、最初に電源スイッチがオンされたときに舵角中点の設定処理を実行するようにしたが、たとえばバッテリの交換作業の有無にかかわらず、電源スイッチがオンされる度に舵角中点の設定処理を実行するようにしてもよい。

・本実施の形態では、ステアリングホイール１１の中立位置に対応する操舵角θ_ｓの中点θ_ｓ０を反力ユニット２０の動作の基準点としたが、転舵輪１２の転舵角θ_ｗと対応付けることができるのであれば、ステアリングホイール１１の中立位置から外れた位置に対応する操舵角θ_ｓを反力ユニット２０の動作の基準点としてもよい。

・本実施の形態において、反力制御部２７および転舵制御部３６を単一の制御装置として構成してもよい。
・本実施の形態では、車両の操舵装置１０として、ステアリングシャフト２１と転舵輪１２との間の動力伝達が分離されたいわゆるリンクレス構造を採用した例を挙げたが、クラッチによりステアリングシャフト２１と転舵輪１２との間の動力伝達を分離可能とした構造を採用してもよい。クラッチが切断されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１２との間の動力伝達が切断される。クラッチが接続されるとき、ステアリングホイール１１と転舵輪１２との間の動力伝達が連結される。

＜他の技術的思想＞
つぎに、本実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）前記制御装置は、前記第１の処理および前記第２の処理の実行を通じて前記ステアリングホイールを回転させる際、単位時間当たりの前記ステアリングホイールの回転量を一定量に維持すること。このようにすれば、ステアリングホイールの急回転が抑制される。このため、運転者の違和感を軽減することができる。

１０…操舵装置
１１…ステアリングホイール
１２…転舵輪
２１…ステアリングシャフト
２２…反力モータ（モータ）
２７…反力制御部（制御装置）
２８…報知装置
４０…ストッパ機構
θ_ｅｎｄ１…第１のエンド角（第１の動作端）
θ_ｅｎｄ２…第２のエンド角（第２の動作端）

Claims (4)

1. 車両の転舵輪との間の動力伝達が分離されていてステアリングホイールの操作に連動して回転するステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトに付与される操舵方向と反対方向のトルクである操舵反力を発生するモータと、
   前記ステアリングホイールの回転を規制するストッパ機構と、
   前記モータへの給電を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、定められた条件が成立するとき、前記モータの制御を通じて前記ステアリングホイールを第１の動作端まで動作させた後、第２の動作端まで反転動作させる第１の処理と、
   前記ステアリングホイールの反転動作の開始時点および終了時点における前記モータの回転角に基づき前記ステアリングホイールの中立位置を演算する第２の処理と、を実行することを含み、
   前記制御装置は、前記第１の処理または前記第２の処理を実行する間、前記モータに供給される電流が電流しきい値以上であることを示す電流条件を含む動作端到達条件が成立するとき、前記第１の動作端または前記第２の動作端に達した旨判定する処理をさらに含み、
   前記動作端到達条件は、前記ステアリングホイールの回転操作を通じて前記ステアリングシャフトに加わる操舵トルクがトルクしきい値以下であることを示すトルク条件を含む操舵装置。
2. 前記条件は、車両電源が消失した状態から車両電源が獲得された状態へ遷移したこと、および
   車両電源が獲得された後に初めて車両の電源スイッチがオフからオンへ切り替わったことを含む請求項１に記載の操舵装置。
3. 前記制御装置は、前記第１の処理を実行する場合、前記ステアリングホイールを前記第１の動作端まで動作させるとき、および前記第１の動作端から前記第２の動作端まで反転動作させるとき、前記ステアリングホイールの操舵角の目標値である目標操舵角を前記ストッパ機構によって決まる前記ステアリングホイールの操作範囲の限界値以上の角度に設定し、前記モータの回転角に基づき演算される操舵角を前記目標操舵角に追従させるように前記モータを制御する請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
4. 前記制御装置は、前記条件が成立するとき、前記第１の処理の実行開始前に前記第１の処理を実行開始する旨を車載の報知装置を通じて報知する請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の操舵装置。