JPH06278625A - 車両の前輪操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の前輪を電動モータにより操舵する装置
において、前輪の据え切り後に生じる電動モータの加熱
を防止し、電動モータ駆動エネルギを低減する。 【構成】 車速Ｖ，ステアリングの操舵角θH 及び操舵
速度ｄθH に基づき、ステアリングと操舵機構との目標
相対角θｒを設定し(110〜160)、実相対角θａが目標相
対角θｒとなるようにモータトルクＴａを算出して(17
0)、操舵機構駆動用の電動モータを通電制御する(200,2
40)装置において、車速Ｖが極低車速Ｖ１未満となる車
両停止時に、操舵角θH が所定時間以上一定である場合
には、電動モータに出力するトルク指令値Ｔａｏから所
定値△Ｔを減じることにより、電動モータへの通電電流
を除々に低減する(180〜230)。この結果、前輪の前輪の
据え切り後、タイヤの弾性変化トルクを相殺するために
電動モータが長時間通電されることはなく、電動モータ
の加熱を防止し、電動モータ駆動エネルギを低減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の前輪舵角を、運
転者により操舵されるステアリングホイールの操舵角と
車速等の車両の走行状態とに基づき制御する車両の前輪
操舵制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両の前輪操舵制御装置とし
て、例えば特開昭６２−４６７７５号公報、特開平４−
１３３８６０号公報等に開示されている如く、車両運転
者が操作するステアリングホイールの回転軸と前輪操舵
機構の入力軸とを切り離して、前輪操舵機構の入力軸に
前輪操舵用の電動モータを設け、ステアリングホイール
の操舵角と車速等の車両の走行状態とに基づき前輪の目
標舵角を設定して、前輪舵角がこの目標舵角となるよう
に電動モータを通電駆動するようにした電動式の前輪操
舵制御装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の装
置においては、車両停止時に運転者がステアリングホイ
ールを操舵すると、前輪操舵機構は、電動モータによ
り、ステアリングホイールの操舵角に応じて駆動され、
所謂据え切りを行なうように動作する。

【０００４】しかし、こうした据え切り時には、タイヤ
の弾性変化による反力（弾性変化トルク）が発生するた
め、電動モータには、前輪操舵機構を介してその弾性変
化トルクが加わることとなり、電動モータは、据え切り
完了後も、その弾性変化トルクを相殺するためのトルク
を発生し続けることになる。

【０００５】このため、この種の装置においては、車両
停止時にステアリングホイールを操舵した後、長時間放
置すると、電動モータが発熱して、断線等の故障が発生
し易くなるとか、電動モータを駆動するためのエネルギ
の消費を招き、車両に搭載したバッテリが放電してしま
うといった問題が発生する。

【０００６】なお、本願出願人は、先に、電動モータ自
体、或は電動モータから前輪操舵機構に至る駆動系に故
障が発生した場合にも、ステアリングホイールにより前
輪を直接操舵できるようにするために、ステアリングホ
イールの回転軸と前輪操舵機構の入力軸を連結すると共
に、その連結部分を、これら各軸の相対角を所定角度だ
け電動モータにより制御可能に構成し、ステアリングホ
イールの操舵角と車両の走行状態とに基づき上記各軸の
目標相対角を設定して、電動モータを駆動することによ
り、その相対角，延いては前輪舵角を制御するようにし
た前輪操舵制御装置を出願した（特願平３−２６４４９
４号）が、こうした前輪操舵制御装置においても、上記
従来装置と同様の問題が発生する。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、車両の前輪を電動モータにより操舵する前輪操舵
制御装置において、車両停止時の据え切り後に生じる電
動モータの加熱を防止すると共に、電動モータ駆動のた
めのエネルギの消費を抑制することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、図１に実線で示
す如く、車両の前輪に設けられた前輪操舵機構の入力軸
に接続され、該入力軸を回転駆動することにより車両の
前輪を操舵する電動モータと、少なくとも車速を含む車
両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、ステアリ
ングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、上
記前輪の実舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記ス
テアリングホイールの回転軸との実相対角を検出する操
舵状態検出手段と、上記操舵角検出手段にて検出された
ステアリングホイールの操舵角と上記走行状態検出手段
にて検出された車両の走行状態とに基づき、上記前輪の
目標舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記ステアリ
ングホイールの回転軸との目標相対角を算出する制御目
標算出手段と、上記操舵状態検出手段にて検出される実
舵角又は実相対角が上記制御目標算出手段にて算出され
た目標舵角又は目標相対角となるよう、上記電動モータ
を通電して上記前輪操舵機構を駆動する制御手段と、を
備えた車両の前輪操舵制御装置において、上記走行状態
検出手段にて検出される車速が略零となる車両停止時
に、上記操舵角検出手段にて検出される上記ステアリン
グホイールの操舵角が所定時間以上一定であるか否かを
判定する判定手段と、該判定手段にてステアリングホイ
ールの操舵角が所定時間以上一定であると判断された場
合に、上記電動モータの通電電流を低減する通電電流低
減手段と、を設けたことを特徴としている。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、図１に点
線で示す如く、上記請求項１に記載の車両の前輪操舵制
御装置において、上記ステアリングホイールに操舵反力
を与える反力機構と、該反力機構が上記ステアリングホ
イールに与える操舵反力を、上記実舵角と目標舵角との
差又は上記実相対角と目標相対角との差に応じて制御す
る反力制御手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記のように構成された請求項１に記載の前輪
操舵制御装置においては、制御目標算出手段が、ステア
リングホイールの操舵角と車両の走行状態とに基づき、
車両前輪の目標舵角又は前輪操舵機構の入力軸とステア
リングホイールの回転軸との目標相対角を算出し、制御
手段が、操舵状態検出手段にて検出される車輪の実舵角
又は実相対角がその算出された目標舵角又は目標相対角
となるように電動モータを通電して前輪操舵機構を駆動
する。このため、車両運転者がステアリングホイールを
操舵すると、その操舵角と車両の走行状態とに応じて、
車両前輪が操舵されることとなる。

【００１１】また車速が略零となる車両停止時には、判
定手段が、ステアリングホイールの操舵角が所定時間以
上一定であるか否かを判定し、この判定手段にてステア
リングホイールの操舵角が所定時間以上一定であると判
断されると、通電電流低減手段が、電動モータの通電電
流を低減する。

【００１２】つまり、車両停止時にステアリングホイー
ルを操舵して前輪の据え切りを行なった場合、電動モー
タにタイヤの弾性変化トルクが加わるため、制御手段
は、電動モータからその弾性変化トルクを相殺するため
のトルクを発生させるために、電動モータを通電し続け
るが、その通電時間が長くなると、電動モータが発熱す
る等、種々の不具合が発生するため、本発明では、車両
停止時にステアリングホイールが一定時間以上操舵され
ない場合には、車両運転者は車両の運転を中断している
と判断して、電動モータへの通電電流を低減し、電動モ
ータの発熱や電動モータ駆動エネルギの消費を抑制する
のである。

【００１３】また次に、請求項２に記載の前輪操舵制御
装置においては、ステアリングホイールに操舵反力を与
える反力機構が備えられ、反力制御手段が、その操舵反
力を、前輪の実舵角と目標舵角との差、又は前輪操舵機
構の入力軸とステアリングホイールの回転軸との実相対
角と目標相対角との差、に応じて制御する。

【００１４】従って、この装置においては、通電電流低
減手段が電動モータの通電電流を低減することによっ
て、前輪がタイヤの弾性変化トルクによって据え切り時
の操舵方向とは反対側に操舵されたとしても、その舵角
とステアリングホイールの操舵角とが対応することとな
る。

【００１５】つまり、通電電流低減手段が電動モータの
通電電流を低減した場合、電動モータからタイヤの弾性
変化トルクを相殺するためのトルクが発生されなくなる
ので、前輪は据え切り時に生じたタイヤの弾性変化トル
クによって据え切り時の操舵方向とは反対側に操舵され
る。このため、電動モータの通電電流を単に低減しただ
けでは、前輪の実舵角又は実相対角は目標舵角又は目標
相対角からずれてしまい、前輪の舵角とステアリングホ
イールの操舵角とが対応しなくなる。しかし、本発明で
は、ステアリングホイールには、実舵角と目標舵角との
差又は実相対角と目標相対角との差に応じて操舵反力が
与えられるので、その操舵反力によってステアリングホ
イールが据え切り時とは反対側に駆動され、ステアリン
グホイールの操舵角と前輪舵角とが常に対応するように
なるのである。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図２は、本実施例の車両の前輪制御装置全体の
構成を表す概略構成図である。

【００１７】図２に示す如く、車両運転者により操舵さ
れるステアリングホイール２には、ステアリングシャフ
ト４が連結されており、ステアリングシャフト４には、
車両運転者によるステアリングホイール２の操舵角を検
出する操舵角センサ６が取り付けられている。またステ
アリングシャフト４には、ステアリングホイール２に操
舵反力を与えるための電動モータ（以下、反力モータと
いう。）８に、周知の伝達機構，例えばＶベルト１０を
介して接続されたプーリ１１が固定されている。

【００１８】一方、車両の前輪１２を操舵する操舵機構
は、一端にピニオンギヤ１４ａが固定されたピニオンシ
ャフト１４と、両端が左右の前輪１２（図では一方のみ
を示す）に接続され、側壁にピニオンギヤ１４ａと噛み
合うラック歯部１６ａが形成されたラック１６とから構
成されている。そして、この操舵機構の入力軸となるピ
ニオンシャフト１４には、後述の機械式クラッチ１８及
び減速機２０を介して前輪操舵用の電動モータ（以下、
操舵モータという。）２２が接続されている。このた
め、操舵モータ２２を通電して回転させれば、減速機２
０，機械式クラッチ１８を介して、ピニオンシャフト１
４が回転し、更に、このピニオンシャフト１４の回転に
よりラック１６が軸方向に変位して、前輪１２が操舵さ
れることとなる。また、ピニオンシャフト１４には、ス
テアリングシャフト４とピニオンシャフト１４との相対
的な角度（相対角度）を検出する相対角センサ２４が設
けられている。なお、減速機２０は、ウォーム及びウォ
ームホイールから構成される周知のものである。

【００１９】次に、反力モータ８及び操舵モータ２２
は、制御装置３０により駆動される。制御装置３０は、
ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコン
ピュータにより構成されており、上述の操舵角センサ
６，相対角センサ２４，及び車両の走行速度（車速）を
検出する車速センサ２６からの検出信号に基づき、反力
モータ８及び操舵モータ２２を夫々駆動することによ
り、ステアリングホイール２に与える操舵反力及び前輪
１２の舵角を制御する。

【００２０】なお、この制御装置３０にて実行される舵
角制御及び反力制御については、後に詳しく説明する。
次に、ステアリングシャフト４の先端は、図３に示す如
く、二面幅取りされた形状になっており、ピニオンシャ
フト１４のピニオンギヤ１４ａとは反対側端部に形成さ
れた凹部１４ｂに非接触の状態で挿入されている。ま
た、ピニオンシャフト１４の凹部１４ｂには、ステアリ
ングシャフト４のメカニカルストッパとしての機能を果
たす一対の突起部１４ｃが形成されている。なお、図３
は、ステアリングシャフト４の先端とピニオンシャフト
１４の凹部１４ｂとを同一平面上で示したものである。

【００２１】ここで、ステアリングシャフト４とピニオ
ンシャフト１４との接合部分を、上記のように形成した
のは、ステアリングシャフト４とピニオンシャフト１４
との相対的位置関係に応じて、以下の３つの動作モード
を実現するためである。すなわち、両シャフトの相対位
置関係が図３に示す角度θ１の範囲内であるときは、ス
テアリングシャフト４とピニオンシャフト１４とは完全
に切り離される。従って、この場合には、前輪１２の舵
角を、ステアリングホイール２の操作に依存することな
く、操舵モータ２２のみによって制御可能な動作モード
となる。

【００２２】また、両シャフトの相対位置関係が図３に
示す角度θ２の範囲内であるときには、ステアリングホ
イール２に加わる操舵力によって機械式クラッチ１８が
ピニオンシャフト１４から切り離される。従って、この
場合には、操舵モータ２２による前輪１２の操舵角制御
を不能な動作モードとなる。

【００２３】また次に、両シャフトの相対位置関係が図
３に示す角度θ３の範囲に達すると、ステアリングシャ
フト４の先端とピニオンシャフト１４の突起部１４ｃと
が当接するため、ステアリングシャフト４とピニオンシ
ャフト１４とが一体となって移動する。従って、この場
合には、ステアリングホイール２を介して入力される運
転者の操舵力によって前輪１２を操舵可能な動作モード
となる。

【００２４】つまり、本実施例の前輪操舵装置は、ステ
アリングシャフト４とピニオンシャフト１４との相対位
置関係により、図４に示す如く、前輪１２の舵角を、ス
テアリングシャフト４の回転角（即ちステアリングホイ
ール２の操舵角）に対応する舵角を中心として、角度θ
１の範囲内で任意に設定できるようにされているのであ
る。

【００２５】次に、上記のようにステアリングシャフト
４とピニオンシャフト１４との相対位置関係が図３に示
す角度θ２の範囲内であるときに、ステアリングホイー
ル２に加わる操舵力によってピニオンシャフト１４から
切り離される機械式クラッチ１８について、図５に示す
断面図を用いて説明する。

【００２６】図５に示す如く、機械式クラッチ１８は、
軸受４２を介してピニオンシャフト１４に回転自在に固
定された歯車４４を備えている。この歯車４４は、減速
機２０を介して操舵モータ２２に接続され、操舵モータ
２２の回転により、ピニオンシャフト１４と同軸的に回
転駆動される。また歯車４４は、クラッチ部４６を介し
てアーマチャ４８に連結されており、その回転により、
アーマチャ４８を回転駆動する。また更に、アーマチャ
４８は、スプライン５０を介してピニオンシャフト１４
の凹部１４ｂ周囲に形成されたつば部１４ｄに連結され
ている。従って、スプライン５０により、アーマチャ４
８からピニオンシャフト１４へ回転方向の駆動力が伝達
され、かつアーマチャ４８の軸方向への移動が可能にな
る。

【００２７】一方、ピニオンシャフト１４のつば部１４
ｄには、ボルト５２がネジ締めされており、このボルト
５２によって板ばね５４及びその抑えプレート５６が固
定されている。このため、板ばね５４によってアーマチ
ャ４８が歯車４４方向へ付勢され、この付勢力によって
クラッチ部４６を介して歯車４４の回転がアーマチャ４
８に伝達されることとなる。なお、図５において、ボル
ト５２は１個表れているだけであるが、このボルト５２
は、実際には、つば部１４ｄをピニオンシャフト１４の
軸を中心に略３等分した３箇所に夫々ネジ締めされてい
る。

【００２８】次に、ピニオンシャフト１４のつば部１４
ｄとアーマチャ４８との間には、略円板状に形成された
ロータ５８が配設されている。このロータ５８は、図６
に示す如く、その板面中央に、ステアリングシャフト４
の先端を挿通可能なシャフト挿通孔５８ａが穿設され、
その周囲に、上記ボルト５２を挿通可能な３個の長孔５
８ｂが穿設されている。そして、シャフト挿通孔５８ａ
は、ステアリングシャフト４とピニオンシャフト１４と
の相対位置が前述の角度θ１の範囲を越えて角度θ２に
達したときにステアリングシャフト４の先端に当接する
ように形成されている。また、ロータ５８の、シャフト
挿通孔５８ａ周囲の長孔５８ｂの間の３箇所には、ボー
ル６０が、夫々、回転自在に設けられている。

【００２９】一方、アーマチャ４８のロータ５８との対
向面には、上記各ボール６０に対応して、テーパ状の凹
部４８ａが形成されている。そしてアーマチャ４８とロ
ータ５８とは、ステアリングシャフト４とピニオンシャ
フト１４との相対位置が前述の角度θ１の中心位置にあ
るときに、図７（ａ）に示す如く、ボール６０が凹部４
８ａの中心位置となるように位置決めされている。

【００３０】このように構成された機械式クラッチ１８
においては、ステアリングシャフト４とピニオンシャフ
ト１４との相対位置が前述の角度θ１内にあるときに
は、ロータ５８はステアリングシャフト４と非接触状態
であるため、図７（ａ）に示す如く、ボール６０はアー
マチャ４８の凹部４８ａ内に配設されるが、ステアリン
グシャフト４とピニオンシャフト１４との相対位置が前
述の角度θ２に達すると、ロータ５８のシャフト挿通孔
５８ａがステアリングシャフト４の先端に当接して、ロ
ータ５８がステアリングシャフト４と共に回転するた
め、ボール６０は、図７（ｂ）に示す如く、凹部４８ａ
のテーパ面に沿って移動し、アーマチャ４８を板ばね１
８方向に押し上げる。

【００３１】この結果、ステアリングシャフト４とピニ
オンシャフト１４との相対位置が前述の角度θ２に達す
ると、アーマチャ４８と歯車４４とを接続するクラッチ
部４６に間隙ができて、操舵モータ２２からピニオンシ
ャフト１４への回転トルクの伝達が不能となり、上記３
つの動作モードが成立するのである。

【００３２】次に、制御装置３０において、舵角制御の
ために実行される操舵モータ駆動処理、及び反力制御の
ために実行される反力モータ駆動処理について説明す
る。まず図８は、ステアリングシャフト４とピニオンシ
ャフト１４との相対角を、前述の角度θ１の範囲内で、
ステアリングホイール２の操舵角と車両の走行状態（車
速）とに応じて制御するために、制御装置３０において
所定時間（例えば、２ｍsec.）毎に実行される操舵モー
タ駆動処理を表すフローチャートである。

【００３３】図８に示す如く、この処理が開始される
と、ステップ１１０にて、走行状態検出手段としての車
速センサ２６により検出された車速Ｖを読み込み、続く
ステップ１２０にて、操舵角検出手段としての操舵角セ
ンサ６により検出されたステアリングホイール２の操舵
角θH を読み込む。

【００３４】次に、ステップ１３０では、ステップ１２
０にて今回読み込んだステアリングホイール２の操舵角
θH と前回読み込んだ操舵角θH(n-1)との偏差から、操
舵角θH の変化速度（操舵速度）ｄθH を求める。そし
て、続くステップ１４０にて、ステップ１１０及び１２
０で読み込んだ車速Ｖ及び操舵角θH と、ステップ１３
０で求めた操舵速度ｄθH とに基づき、下記演算式(1)
を用いて、ステアリングシャフト４とピニオンシャフト
１４との目標相対角θｒを算出する、制御目標算出手段
としての処理を実行する。

【００３５】 θｒ＝Ｋ1（Ｖ）・θH ＋ Ｋ2（Ｖ）・ｄθH …(1) なお、この演算式(1) において、Ｋ1（Ｖ），Ｋ2（Ｖ）
は、車速Ｖに応じて設定される変数である。すなわち、
変数Ｋ1（Ｖ） は、図９（ａ）に示す如く、車速Ｖ＝０
で０となり、低速では正の値となってゲインを高め、中
速以上で車速Ｖの増加に連れて負となり、高速では負の
一定値となるように設定され、変数Ｋ2（Ｖ）によりト
ータルゲインが高まるのを防止すると共に、高速微少操
舵時の安定性を高める。また、変数Ｋ2（Ｖ） は、中高
速時の舵の遅れを補償し、操縦性を向上するためのもの
で、図９（ｂ）に示す如く、上記変数Ｋ1（Ｖ） に同期
し、中速以上で車速Ｖの増加に連れて大きくなり、高速
では略一定値になるように設定される。

【００３６】このようにステップ１４０にて、目標相対
角θｒが算出されると、今度はステップ１５０に移行し
て、操舵状態検出手段としての相対角センサ２４により
検出されたステアリングシャフト４とピニオンシャフト
１４との相対角（実相対角）θａを読み込み、続くステ
ップ１６０にて、目標相対角θｒと実相対角θａとの偏
差△θを算出する。

【００３７】そして続くステップ１７０では、この算出
した偏差△θをパラメータとする下記演算式(2) を用い
て、偏差△θを零にするための補償演算（比例＋微分）
を行ない、操舵モータ２２の駆動トルク（モータトル
ク）Ｔａ及びその駆動方向を算出する。

【００３８】 Ｔａ＝Ｋｐ・△θ＋Ｋｄ・（ｄ△θ／ｄｔ） …(2) なお、この演算式(2) において、Ｋｐは比例定数、Ｋｄ
は微分定数である。次に、ステップ１８０では、上記ス
テップ１１０で読み込んだ車速Ｖが予め設定された極低
車速Ｖ１未満であるか否か、つまり車速Ｖが略零で車両
が停止状態であるか否かを判断する。そして、このステ
ップ１８０にて、車速Ｖが極低車速Ｖ１未満ではないと
判断されると、ステップ２００にて、上記ステップ１７
０で算出したモータトルクＴａを、そのまま操舵モータ
２２の通電電流を表すトルク指令値Ｔａｏとして設定
し、ステップ２４０に移行する。

【００３９】一方、ステップ１８０にて、車速が極低車
速Ｖ１未満で、車両が停止状態にあると判断されると、
ステップ１９０に移行して、上記ステップ１２０で読み
込んだステアリングホイール２の操舵角θH が所定時間
以上一定であるか否かを判断する、判定手段としての処
理を実行する。

【００４０】そしてこのステップ１９０にて、操舵角θ
H が所定時間以上一定ではないと判断されると、上記ス
テップ２００に移行し、ステップ１７０で算出したモー
タトルクＴａをそのまま操舵モータ２２のトルク指令値
Ｔａｏとして設定した後、ステップ２４０に移行する。

【００４１】一方、上記ステップ１９０にて、操舵角θ
H が所定時間以上一定であると判断された場合には、ス
テップ２１０に移行して、前回当該処理を実行した際に
設定したトルク指令値Ｔａｏから予め設定された値△Ｔ
を減じることにより、トルク指令値Ｔａｏを低減する、
通電電流低減手段としての処理を実行する。

【００４２】そして続くステップ２２０にて、トルク指
令値Ｔａｏの低減により、トルク指令値Ｔａｏが零未満
の値になったか否かを判断し、トルク指令値Ｔａｏが零
未満の値になっていなければ、そのままステップ２４０
に移行し、トルク指令値Ｔａｏが零未満の値になってい
れば、ステップ２３０にて、トルク指令値Ｔａｏを零に
設定した後、ステップ２４０に移行する。

【００４３】そして最後に、ステップ２４０では、上記
のように設定されたトルク指令値Ｔａｏ及び操舵モータ
２２の駆動方向をＥＣＵ３０に内蔵された図示しない操
舵モータ駆動回路に出力する。なお、操舵モータ駆動回
路は、トルク指令値Ｔａｏを受けると、その値に応じた
通電電流で操舵モータ２２を駆動する。

【００４４】このように、本実施例の操舵モータ駆動処
理においては、車速Ｖが極低車速Ｖ１未満で、車両が停
止状態にあるとき、ステアリングホイール２の操舵角θ
H が所定時間以上一定である場合には、操舵モータ２２
のトルク指令値Ｔａｏを、前回設定したトルク指令値Ｔ
ａｏから所定値△Ｔを減じるようにされている。

【００４５】従って、例えば車両停止時に前輪１２を操
舵するために車両運転者がステアリングホイール２を操
作した場合には、その操舵角及び操舵速度に応じてステ
アリングシャフト４とピニオンシャフト１４との目標相
対角θｒが設定され、ステップ１５０〜ステップ１８
０，ステップ２００，及びステップ２４０からなる制御
手段としての処理により、実相対角θａがその目標相対
角θｒとなるように操舵モータ２２が通電制御される
が、その後、車両運転者がステアリングホイール２の操
作を中止して、所定時間以上経過すると、図１０に示す
如く、トルク指令値Ｔａｏ，延いては操舵モータ２２へ
の通電電流が、当該操舵モータ駆動処理の処理周期毎に
低減され、最終的には、操舵モータ２２への通電が停止
されることとなる。

【００４６】このため、本実施例によれば、従来装置の
ように、前輪１２の据え切り後、ステアリングシャフト
４とピニオンシャフト１４との実相対角θａを目標相対
角θｒに制御し続けるために、操舵モータ２２からタイ
ヤの弾性変化トルクを相殺するトルクを発生させるため
の通電電流が、操舵モータ２２に長時間供給されること
はなく、操舵モータ２２が加熱するとか、操舵モータ２
２を長時間通電することにより車両に搭載したバッテリ
が放電してしまうといった問題を解決することができ
る。

【００４７】ところで、上記のように、車両停止時に、
ステアリングホイール２が所定時間以上操作されない場
合に、操舵モータ２２の通電電流を低減すると、前輪１
２の据え切り後、ピニオンシャフト１４にタイヤの弾性
変化トルクを相殺するモータトルクが加わらなくなるた
め、ピニオンシャフト１４は、据え切り時に生じたタイ
ヤの弾性変化トルクによって回転し、ステアリングシャ
フト４とピニオンシャフト１４との実相対角θａが目標
相対角θｒからずれてしまう。そして、このように実相
対角θａと目標相対角θｒとがずれた状態で、車両運転
者がステアリングホイール２を操舵した場合には、その
操舵量に対して前輪１２が大きく操舵されてしまい、車
両運転者に違和感を与えることがある。

【００４８】そこで、本実施例では、ステアリングホイ
ール２に操舵反力を与える反力制御において、実相対角
θａと目標相対角θｒとの偏差△θに応じた反力をステ
アリングホイール２に与えることにより、こうした問題
を解決している。以下、こうした反力制御のためにＥＣ
Ｕ３０にて実行される反力モータ駆動処理について、図
１１に示すフローチャートに沿って説明する。なお、こ
の処理は、前述の操舵モータ駆動処理と同様、ＥＣＵ３
０にて所定時間毎に実行される。

【００４９】図１１に示す如く、この処理が開始される
と、まずステップ３１０にて、ステアリングホイール２
の操舵角θH と、車速Ｖの関数である操舵角比例ゲイン
Ｋｓｐ（Ｖ）とを乗じることにより、操舵角θH に対応
した操舵反力Ｔｓ1 を算出し、続くステップ３２０に
て、ステアリングホイール２の操舵速度ｄθH と、車速
Ｖの関数である操舵速度比例ゲインＫｓｄ（Ｖ）とを乗
じることにより、操舵速度ｄθH に対する操舵反力Ｔｓ
2 を算出する。

【００５０】なお、操舵角比例ゲインＫｓｐ（Ｖ）及び
操舵速度比例ゲインＫｓｄ（Ｖ）は、操舵反力Ｔｓ1 ，
Ｔｓ2 を、車速Ｖが大きくなるに連れて大きくなるよう
に設定して、車両の高速走行時の操縦安定性を向上する
ためのものであり、車速Ｖが大きいほど大きな値に設定
される。

【００５１】そして続くステップ３３０にて、ステアリ
ングシャフト４とピニオンシャフト１４との実相対角θ
ａと目標相対角θｒとの偏差△θと、車速Ｖの関数であ
る相対角偏差比例ゲインＫｓｓ（Ｖ）とを乗じることに
より、相対角偏差△θに対する操舵反力Ｔｓ3 を算出す
る。

【００５２】なお、相対角偏差△θに対する操舵反力Ｔ
ｓ3 は、上記のように、特に車両の据え切り後に生じる
ステアリングシャフト４とピニオンシャフト１４との相
対角偏差を相殺するためのものであるため、相対角偏差
比例ゲインＫｓｓ（Ｖ）は、図１２に示す如く、車速Ｖ
が所定車速以下の領域で大きな値となるように設定され
る。

【００５３】このように、操舵角θH ，操舵速度ｄθH
，及び相対角偏差△θに対応した操舵反力Ｔｓ1 ，Ｔ
ｓ2 ，Ｔｓ3 が算出されると、今度はステップ３４０に
移行して、これら各操舵反力Ｔｓ1 ，Ｔｓ2 ，Ｔｓ3 を
加算することにより、ステアリングホイール２に与える
操舵反力Ｔｓを設定し、続くステップ３５０にて、この
操舵反力Ｔｓを反力モータ８の通電電流を表すトルク指
令値として、ＥＣＵ３０に内蔵された図示しない反力モ
ータ駆動回路に出力する。なお、反力モータ駆動回路
は、このトルク指令値Ｔｓを受けると、その値に応じた
通電電流で反力モータ８を駆動する。

【００５４】このように、本実施例では、反力モータ駆
動処理により、ステアリングホイール２に与える操舵反
力が、ステアリングシャフト４とピニオンシャフト１４
との実相対角θａと目標相対角θｒとの偏差△θに応じ
て、特に車速Ｖが低い場合に大きな値に設定される。

【００５５】このため、本実施例によれば、操舵モータ
駆動処理によって、車両停止時に前輪１２を操舵するこ
とによって生じる操舵モータ２２の加熱等を防止するこ
とができるだけでなく、操舵モータ２２への通電電流の
低減により、前輪１２の据え切り時に生じたタイヤの弾
性変化トルクによってピニオンシャフト１４が回転し、
ステアリングシャフト４とピニオンシャフト１４との実
相対角θａが目標相対角θｒからずれた場合には、その
偏差△θに応じた操舵反力をステアリングシャフト４に
与えて、ステアリングシャフト４，延いてはステアリン
グホイール２を、実相対角が目標相対角となるように戻
すことができる。

【００５６】従って、車両停止時に、前輪１２の据え切
りを行なった後、車両運転者がステアリングホイール２
から手を離し、その後ステアリングホイール２の操作を
再開したような場合に、ステアリングシャフト４とピニ
オンシャフト１４との相対角のずれによって、ステアリ
ングホイール２の操舵量に対して前輪１２が通常より大
きく操舵されて、車両運転者に違和感を与えてしまう、
といったことを防止できる。

【００５７】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の前輪操舵制御装置
に適用することができる。例えば、上記実施例では、ス
テアリングシャフト４とピニオンシャフト１４との相対
位置が図３に示した角度θ１の範囲内にあるときに、操
舵モータ２２による前輪１２の操舵が可能となり、操舵
モータ２２の故障等により、ステアリングシャフト４と
ピニオンシャフト１４との相対位置が図３に示した角度
θ３に達した場合には、ステアリングシャフト４とピニ
オンシャフト１４とが連結されて、ステアリングホイー
ル２の操舵によって手動で前輪１２を操舵できるように
した前輪操舵制御装置について説明したが、ステアリン
グシャフト４とピニオンシャフト１４とが完全に切り離
された従来より周知の前輪操舵制御装置においても、本
発明を適用して、上記実施例と同様の効果を得ることが
できる。

【００５８】また、上記実施例では、制御目標として、
ステアリングホイール２の操舵角θH と車速Ｖとに基づ
き目標相対角を設定し、ステアリングシャフト４とピニ
オンシャフト１４との実相対角が目標相対角となるよう
に操舵モータ２２をフィードバック制御する装置につい
て説明したが、例えば制御目標として前輪の舵角を設定
し、前輪の舵角がその目標値となるように操舵モータ２
２をフィードバック制御するようにした前輪操舵制御装
置であっても、また目標相対角等の制御目標を設定する
ための車両の走行状態として、車速Ｖとヨーレートまた
は横加速度とを検出し、ステアリングホイール２の操舵
角と、車速Ｖと、ヨーレートまたは横加速度とから、目
標相対角等の制御目標を設定するようにした前輪操舵制
御装置であっても、本発明を適用して、上記実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
前輪操舵制御装置によれば、車速が略零となる車両停止
時に、ステアリングホイールの操舵角が所定時間以上一
定であれば、電動モータへの通電電流を低減するように
構成されているため、車両停止時にステアリングホイー
ルを操舵して前輪の据え切りを行なった場合に、電動モ
ータが長時間通電されるといったことはなく、電動モー
タが加熱したり、電動モータ通電用のバッテリが放電す
るのを防止することができる。

【００６０】また請求項２に記載の前輪操舵制御装置に
おいては、前輪操舵のための制御目標と実際の値との差
（つまり実舵角と目標舵角との差又は実相対角と目標相
対角との際）に応じて、ステアリングホイールに操舵反
力を与えるように構成されているため、前輪据え切り
後、電動モータの通電電流を低減することによって、前
輪がタイヤに生じた弾性変化トルクにより操舵されたと
しても、ステアリングホイールの操舵角と前輪舵角とを
常に対応させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を例示するブロック図である。

【図２】実施例の前輪操舵制御装置全体の構成を表す概
略構成図である。

【図３】ステアリングシャフトとピニオンシャフトとの
接続部分の構成を表す説明図である。

【図４】ステアリングシャフトの回転角と前輪舵角との
関係を表す線図である。

【図５】機械式クラッチの構成を表す断面図である。

【図６】機械式クラッチに設けられたロータの構成及び
ロータとステアリングシャフトとの関係を表す説明図で
ある。

【図７】機械式クラッチの動作を説明する動作説明図で
ある。

【図８】ＥＣＵにて実行される操舵モータ駆動処理を表
すフローチャートである。

【図９】目標相対角を算出する際に使用される演算式の
変数の特性を表す線図でる。

【図１０】操舵モータ駆動処理による操舵モータの通電
電流低減動作を説明するタイムチャートである。

【図１１】ＥＣＵにて実行される反力モータ駆動処理を
表すフローチャートである。

【図１２】相対角偏差に対する操舵反力を算出する際に
使用される相対角偏差比例ゲインＫｓｓの特性を表す線
図である。

【符号の説明】

２…ステアリングホイール ４…ステアリングシャフ
ト ６…操舵角センサ ８…反力モータ １０…Ｖベル
ト １１…プーリ １２…前輪 １４…ピニオンシャフト １６…ラッ
ク １８…機械式クラッチ ２０…減速機 ２２…操舵
モータ ２４…相対角センサ ２６…車速センサ ３０…制
御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の前輪に設けられた前輪操舵機構の
   入力軸に接続され、該入力軸を回転駆動することにより
   車両の前輪を操舵する電動モータと、 少なくとも車速を含む車両の走行状態を検出する走行状
   態検出手段と、 ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手
   段と、 上記前輪の実舵角又は上記前輪操舵機構の入力軸と上記
   ステアリングホイールの回転軸との実相対角を検出する
   操舵状態検出手段と、 上記操舵角検出手段にて検出されたステアリングホイー
   ルの操舵角と上記走行状態検出手段にて検出された車両
   の走行状態とに基づき、上記前輪の目標舵角又は上記前
   輪操舵機構の入力軸と上記ステアリングホイールの回転
   軸との目標相対角を算出する制御目標算出手段と、 上記操舵状態検出手段にて検出される実舵角又は実相対
   角が上記制御目標算出手段にて算出された目標舵角又は
   目標相対角となるよう、上記電動モータを通電して上記
   前輪操舵機構を駆動する制御手段と、 を備えた車両の前輪操舵制御装置において、 上記走行状態検出手段にて検出される車速が略零となる
   車両停止時に、上記操舵角検出手段にて検出される上記
   ステアリングホイールの操舵角が所定時間以上一定であ
   るか否かを判定する判定手段と、 該判定手段にてステアリングホイールの操舵角が所定時
   間以上一定であると判断された場合に、上記電動モータ
   の通電電流を低減する通電電流低減手段と、 を設けたことを特徴とする車両の前輪操舵制御装置。
2. 【請求項２】 上記ステアリングホイールに操舵反力を
   与える反力機構と、 該反力機構が上記ステアリングホイールに与える操舵反
   力を、上記実舵角と目標舵角との差又は上記実相対角と
   目標相対角との差に応じて制御する反力制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の前輪
   操舵制御装置。