JPH11171034A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イグニションスイッチがオフ状態で操舵ハン
ドルが操作されると、伝達比可変機構を介して連結され
た入力軸と出力軸の位置関係が崩れる。 【解決手段】 イグニションスイッチがオフされる直前
の絶対位置センサ４１の検出値を記憶しておき、イグニ
ションスイッチがオンされた際の絶対位置センサ４１の
検出値と比較する。両検出値の偏差にもとづいて駆動モ
ータ１１４を駆動して出力軸２０を回転駆動し、入力軸
１０と出力軸２０の位置関係を一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの操
舵角に対する車輪の転舵角の伝達比を可変とした車両用
操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の操舵装置では、一般に、操舵ハン
ドルに連結された操舵軸の回転をラックアンドピニオン
などのギヤ装置を介してタイロッドの横方向の変位に変
換している。

【０００３】また、この際、ギヤ装置を構成するギヤを
アクチュエータで回転駆動することで、入力軸−出力軸
間の回転伝達比（以下、伝達比と称す）を変化させる伝
達比可変機構を採用している。例えば、図６に示すよう
に、車速Ｖに応じて伝達比を変化させることで、車速Ｖ
に応じた走行安定性を確保している。

【０００４】また、特開昭６２−２３８６９号に開示さ
れた操舵装置では、このような伝達比可変機構が故障し
た場合に備え、伝達比可変機構のアクチュエータが停止
した状態における入力軸−出力軸間の伝達比としてのベ
ース伝達比（ベースギヤ比）Ｇｂを伝達比可変幅の中間
値に設定している。このように設定することで、伝達比
を変化させるアクチュエータが停止した場合にも、正常
時に比べて伝達比が大きく変化する事態を回避し、運転
者が受ける違和感を低減させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような伝達比制御
は、イグニションスイッチがオンされた状態で常時実施
されており、イグニションスイッチがオフされること
で、伝達比制御が停止され、伝達比を変化させるアクチ
ュエータも停止する機構となっている。

【０００６】従って、図６に示すように、イグニション
スイッチをオフする直前の伝達比は、車速Ｖがゼロの場
合の伝達比Ｇｏであり、イグニションスイッチのオフ操
作後の伝達比となるベース伝達比は、前述したＧｂであ
り、伝達比制御の実施時と停止時では伝達比可変機構の
設定伝達比が異なる。

【０００７】このため、イグニションスイッチがオフさ
れた状態で操舵ハンドルが操作された場合には、伝達比
Ｇｂで入力軸に対して出力軸が回転することとなり、イ
グニションスイッチがオンされた状態での伝達比Ｇｏに
おける入力軸と出力軸との位置関係が崩れてしまい、こ
の影響で、操舵ハンドルの中立位置と転舵輪の中立位置
とがずれてしまうおそれがあった。

【０００８】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、車両の停止中に操舵ハ
ンドルが操作された場合にも、操舵ハンドルと転舵輪と
の位置関係を正常な位置関係に復帰させることができる
車両用操舵装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１にかかる
車両用操舵装置は、操舵軸に連結された入力軸と、入力
軸に連結された出力軸と、入力軸と出力軸とを相対的に
回転駆動し、入力軸に対する出力軸の回転伝達比を変化
させる駆動手段と、駆動手段の駆動制御を実施する制御
手段と、入力軸と出力軸のうち、少なくともいずれか一
方の回転位置を検出する位置検出手段とを備えており、
制御手段は、位置検出手段の検出結果をもとに駆動手段
を駆動し、入力軸と出力軸との位置関係を一致させる復
帰制御手段を備えることを特徴とする。

【００１０】復帰制御手段では、まず、回転伝達比制御
の終了後から開始前までの間に、操舵ハンドルが操舵さ
れたか否かを、位置検出手段の検出結果をもとに判定す
る。例えば、入力軸と出力軸のうちの一方に位置検出手
段が設けられている場合には、前回の回転伝達比制御が
終了した時点で記憶した検出結果と、新たに回転伝達比
制御を開始する時点での検出結果とを比較することで判
定できる。また、入力軸と出力軸の双方に位置検出手段
が設けられている場合には、回転伝達比制御の開始時点
での入力軸と出力軸との位置関係から判定できる。そし
て、回転伝達比制御の終了後から開始前までの間に操舵
ハンドルが操舵されていると判定した場合には、位置検
出手段の検出結果にもとづいて駆動手段の駆動制御を行
い、入力軸と出力軸との位置関係を一致させる復帰処理
を実施する。

【００１１】請求項２にかかる車両用操舵装置は、復帰
制御手段による復帰処理中、車両の走行を制限する走行
制限手段をさらに備えて構成する。

【００１２】このような走行制限手段を備えることで、
入力軸と出力軸の位置関係が不一致の状態での走行が回
避される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる各実施形態
につき、添付図面を参照して説明する。

【００１４】図１及び図２に第１の実施形態にかかる操
舵装置を示す。

【００１５】入力軸１０は、その一端側が操舵軸１と連
結しており、この操舵軸１には図示しない操舵ハンドル
が連結されている。このため、入力軸１０は操舵ハンド
ルと同方向に回転する機構となっている。入力軸１０の
他端側は、伝達比可変機構１００を介して出力軸２０に
連結しており、出力軸２０に形成したピニオン２１には
ラック軸２２（図１参照）が噛合している。

【００１６】この伝達比可変機構１００は、入力軸１０
の回転を所定の回転伝達比（ギヤ比）で出力軸２０に伝
達する機構部であり、その回転伝達比を制御し得る機能
を有しており、スリーブ体１１０、プラネタリギヤ１２
０及びリングギヤ１３０などで構成している。

【００１７】スリーブ体１１０は、一端側に円環状のサ
ンギヤ１１１を有し、他端側に円環状のウォームホイー
ル１１２を有する筒形状を呈しており、その内部に入力
軸１０が貫通しており、入力軸１０に対して同心的に配
設している。入力軸１０の外周部とスリーブ体１１０の
内周部との間には、ベアリング３０が介在しており（図
１参照）、入力軸１０とスリーブ体１１０とは、互いに
回転を拘束されることなく、別々に回転する機構となっ
ている。

【００１８】スリーブ体１１０を貫通した入力軸１０の
貫通端部には、サンギヤ１１１よりも大なる外径を有す
る円盤状のキャリア１１を固定している。このキャリア
１１の周縁部には、等間隔で３箇所に支持ピン１２を固
定しており、各支持ピン１２は、それぞれプラネタリギヤ
１２０を回転自在に支持している。これら３個のプラネ
タリギヤ１２０は、中心部に位置するサンギヤ１１１と
それぞれ噛合しており、キャリア１１が入力軸１０と一
体的に回転することで、各プラネタリギヤ１２０は、サ
ンギヤ１１１と噛合しつつサンギヤ１１１の周囲を回転
移動する機構となっている。

【００１９】各プラネタリギヤ１２０を囲むように、出
力軸２０と一体化した円環状のリングギヤ１３０が配設
されており、リングギヤ１３０の内周部に形成されたギ
ヤ歯が各プラネタリギヤ１２０と噛合している。従っ
て、図３に示すように、サンギヤ１１１、プラネタリギ
ヤ１２０及びリングギヤ１３０が同心的に配設され、サ
ンギヤ１１１と各プラネタリギヤ１２０とが噛合し、各
プラネタリギヤ１２０とリングギヤ１３０とが噛合した
状態となった遊星歯車機構を構成している。

【００２０】一方、スリーブ体１１０を構成するウォー
ムホイール１１２にはウォームギヤ１１３が噛合してお
り、このウォームギヤ１１３は、駆動モータ１１４によ
って回転駆動される機構となっている。

【００２１】ここで各ギヤの動作について説明する。

【００２２】運転者が操舵ハンドルを回転させると、こ
の回転が操舵軸１を介して入力軸１０に伝達され、入力
軸１０は操舵ハンドルと同方向に回転する。この際、キ
ャリア１１も入力軸１０と一体的に回転するため、キャ
リア１１に支持された各支持ピン１２も、サンギヤ１１
１の周囲を回転移動する。

【００２３】例えば、図３に矢印ａで示す向きに支持ピ
ン１２が移動した場合を想定すると、各支持ピン１２が
移動することで、この支持ピン１２によって支持された
各プラネタリギヤ１２０が、支持ピン１２を中心に矢印
ｂで示す向きに回転しつつ、サンギヤ１１１の周囲を矢
印ａ方向に沿って移動する。また、プラネタリギヤ１２
０が矢印ｂ方向に回転すると、プラネタリギヤ１２０と
噛合するリングギヤ１３０が矢印ｃ方向に回転し、この
方向に出力軸２０が回転する。従って入力軸１０の回転
が、同方向に出力軸２０に伝達され、出力軸２０は入力
軸１０と同一方向に回転する状態となる。

【００２４】なお、運転者が操舵ハンドルを逆方向に回
転させた場合には、各ギヤは、図３に示す矢印とは反対
方向へ回転或いは移動し、この場合も同様に入力軸１０
の回転方向と出力軸２０の回転方向は一致する。

【００２５】一方、駆動モータ１１４によってウォーム
ギヤ１１３が回転駆動されると、この回転がウォームホ
イール１１２を介してスリーブ体１１０に伝達され、ス
リーブ体１１０全体が回転する。すなわち、ウォームギ
ヤ１１３の回転方向に応じた方向に、スリーブ体１１０
が回転駆動される。従って、スリーブ体１１０を構成す
るサンギヤ１１１も回転し、サンギヤ１１１が回転する
ことで、サンギヤ１１１と噛合する各プラネタリギヤ１
２０の回転量が変化する。

【００２６】例えば、プラネタリギヤ１２０が操舵に伴
って矢印ａ方向に移動する際には、サンギヤ１１１が図
３の矢印ｄ方向に回転することで、矢印ｂ方向に回転す
るプラネタリギヤ１２０の回転量が増加され、プラネタ
リギヤ１２０と噛合するリングギヤ１３０の回転量も増
大する。また、サンギヤ１１１が図３の矢印ｄと反対方
向に回転することで、プラネタリギヤ１２０の回転量が
減少され、リングギヤ１３０の回転量も減少する。

【００２７】このように駆動モータ１１４の駆動制御を
実施することでサンギヤ１１１の回転量を制御し、入力
軸１０の回転が出力軸２０に伝達される回転伝達比を変
化させることができる。

【００２８】電子制御装置（ＥＣＵ）２００には、入力
軸１０の回転位置としての絶対位置を検出する絶対位置
センサ４１、車両の走行速度を検出する車速センサ４
２、イグニションスイッチ４３などの検出結果が与えら
れ、各種の制御が実施される。

【００２９】ＥＣＵ２００では、まず、イグニションス
イッチ４３のオン操作が検出されると、入力軸１０と出
力軸２０との位置関係を正常な位置に復帰させる復帰処
理を実行する。これは、前述したように、イグニション
スイッチ４３がオフ操作されてからオン操作されるまで
の間（伝達比制御が停止中）に、操舵ハンドルが操作さ
れた場合には、入力軸１０と出力軸２０との位置関係が
崩れるため、正常な位置に復帰させるための処理であ
る。そして、この復帰処理の後、伝達比可変機構１００
の伝達比を、車速Ｖ応じて変化させる伝達比制御を直ち
に開始し、前述した図６で示す車速Ｖに応じた伝達比と
なるように伝達比制御を実施する。また、ＥＣＵ２００
では、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）のシ
フトレバーをロックするシフトロックユニット４４の動
作制御も実施しており、シフトロックが作動すると、シ
フトレバーがＰレンジから他のレンジにシフトできない
機構となっている。

【００３０】ここで、このようにＥＣＵ２００で実施す
る各制御処理について、図４のフローチャートをもとに
説明する。

【００３１】図４に示すフローチャートは、イグニショ
ンスイッチ４３のオン操作によって起動し、まずステッ
プ（以下、ステップを「Ｓ」と記す）１０２に進んで、
入力軸１０の絶対位置となる絶対位置センサ４１の検出
値θnowを読み込む。

【００３２】続くＳ１０４では、前回のルーチンにおい
て、伝達比制御の終了時に記憶した絶対位置センサ４１
の検出値θmemを読み出し、θnow≠θmemであるかを判
定する。なお、この検出値θmemを記憶するステップは
後述するＳ１２０に対応する。

【００３３】θnow≠θmemの場合、すなわち、入力軸１
０の絶対位置が、制御終了時に比べて変化している場合
には、Ｓ１０４でＹｅｓと判定され、Ｓ１０６に進む。

【００３４】Ｓ１０６では、出力軸２０を回転すべき目
標回転角θｐを演算する。具体的には、伝達比可変機構
のベース伝達比Ｇｂ、車速Ｖ＝０の場合の伝達比Ｇｏを
用いて、θｐ＝（Ｇｂ−Ｇｏ）・（θnow−θmem）とし
て演算する。

【００３５】続くＳ１０８では、Ｓ１０６で演算したθ
ｐに基づく駆動信号を駆動モータ１１４に出力し、駆動
モータ１１４を駆動する。前述したように駆動モータ１
１４を駆動することでウォームギヤ１１３が回転され、
この回転がウォームホイール１１２及びサンギヤ１１１
を介してプラネタリギヤ１２０に伝達され、プラネタリ
ギヤ１２０と噛合するリングギヤ１３０が出力軸２０と
一体的に回転する。このような機構により出力軸２０を
目標回転角θｐだけ回転させることができる。

【００３６】続くＳ１１０では、このような復帰処理に
かかる駆動モータ１１４の回転完了を判定する処理が繰
り返し実行され、駆動モータ１１４の回転が完了したと
判定された時点でＳ１１２に進む。

【００３７】また、先のＳ１０４でＮｏと判定された場
合にはθnow＝θmemであり、この場合には、イグニショ
ンスイッチ４３がオフ操作されてからオン操作されるま
での間に、操舵ハンドルが操作されておらず、入力軸１
０と出力軸２０との位置関係に変化はない。このような
場合には、前述したＳ１０６〜Ｓ１１０の復帰処理は実
行せず、そのままＳ１１２に進む。

【００３８】Ｓ１１２では、シフトロックユニット４４
の動作制御を実施し、シフトロックを解除する。この動
作制御を実施することで、シフトレバーがＰレンジから
他のレンジにシフトが可能となる。換言すれば、Ｓ１０
６〜Ｓ１１０の復帰処理が実施された場合には、Ｓ１１
０における駆動モータ１１４の回転が完了するまでは、
ジフトレバーがロックされたままの状態となって車両の
走行が制限される。これにより、復帰処理が実行されて
いる最中に車両の走行が行われる事態を回避できる。

【００３９】Ｓ１１２でシフトロックが解除された後、
Ｓ１１４に進み、伝達比可変機構１００の伝達比を、前
述した図６に示すように車速Ｖに応じて制御する、通常
の伝達比制御が開始される。この伝達比制御はＳ１１６
でイグニションスイッチ４３のオフ操作が検出されるま
で継続される。

【００４０】Ｓ１１６でイグニションスイッチ４３のオ
フ操作が検出された場合には（Ｓ１１６で「Ｙｅ
ｓ」）、Ｓ１１８に進み、駆動モータ１１４が停止した
かが判定される。この判定処理は、例えば、駆動モータ
１１４に対して駆動信号が出力されているかをもとに実
行する。

【００４１】Ｓ１１８で駆動モータ１１４が停止したと
判定された場合には（Ｓ１１８で「Ｙｅｓ」）、Ｓ１２
０に進み、このときの絶対位置センサ４１の検出値θme
mを記憶する。この処理により、制御停止時における入
力軸１０の絶対位置が記憶される。

【００４２】この後、Ｓ１２２に進んで、シフトロック
ユニット４４の動作制御を行い、シフトレバーをＰレン
ジにロックするシフトロックを実行して、このルーチン
を終了する。

【００４３】このようにＳ１２０において、制御終了時
の入力軸１０の絶対位置を記憶しておき、次にこのルー
チンが起動した時点での入力軸１０の絶対位置と比較す
ることで、入力軸１０と出力軸２０の位置関係が一致し
ているか否かを判定することができると共に、入力軸１
０と出力軸２０の位置関係を正常な位置関係に復帰させ
る復帰処理に移行することができる。

【００４４】次に、第２の実施形態について説明する。

【００４５】前述した第１の実施形態では、復帰処理中
にハンドル操作が行われない場合を想定したが、以下に
説明する第２の実施形態では、復帰処理中にハンドル操
作が実施される場合を考慮して、入力軸１０と出力軸２
０とを正常な位置関係に復帰させる。以下、図５のフロ
ーチャートをもとに説明する。

【００４６】図５に示すフローチャートは、イグニショ
ンスイッチ４３のオン操作によって起動し、Ｓ２０２で
は、入力軸１０の絶対位置となる絶対位置センサ４１の
検出値θnow１を読み込む。

【００４７】続くＳ２０４では、前回のルーチンにおい
て、伝達比制御の終了時に記憶した絶対位置センサ４１
の検出値θmemを読み出し、θnow１≠θmemであるかを
判定する。なお、この検出値θmemを記憶するステップ
は後述するＳ２２６に対応する。

【００４８】θnow１≠θmemの場合、すなわち、入力軸
１０の絶対位置が、制御終了時に比べて変化している場
合には、Ｓ２０４でＹｅｓと判定され、Ｓ２０６に進
む。

【００４９】Ｓ２０６では、第１の実施形態のＳ１０６
と同じ演算式を用い、出力軸２０を回転すべき目標回転
角θｐを同様に演算し、続くＳ２０８では、Ｓ２０６で
演算した目標回転角θｐに基づく駆動信号を駆動モータ
１１４に出力し、駆動モータ１１４を駆動する。これに
より復帰処理が実行される。

【００５０】続くＳ２１０では、現在の絶対位置センサ
４１の検出値θnowを読み込み、復帰処理実行中におけ
る入力軸１０の絶対位置を検出する。

【００５１】続くＳ２１２では、Ｓ２０２で読み込んだ
検出値θnow１とＳ２１０で読み込んだ検出値θnowとを
基に、Ｓ２０６で得られた目標回転角θｐの補正値θｍ
を演算する。具体的には、操舵角に応じた伝達比をＧ
ｍ、車速Ｖ＝０の場合の伝達比Ｇｏを用いて、θｍ＝Ｇ
ｍ・Ｇｏ・（θnow−θnow１）として演算する。このう
ち伝達比Ｇｍは、例えば、検出値θnowに応じた伝達比
が設定されたマップからマップ検索して設定する。従っ
て、上式より、復帰処理中に操舵されない場合には、θ
now＝θnow１であり、θｍ＝０となる。

【００５２】続くＳ２１４では、Ｓ２０６で演算された
目標回転角θｐとＳ２１２で演算された補正値θｍとを
基に、θｐ＋θｍに基づく駆動信号を駆動モータ１１４
に出力し、駆動モータ１１４を回転駆動する。

【００５３】続くＳ２１６では、このような復帰処理に
かかる駆動モータ１１４の回転完了を判定する処理が繰
り返し実行され、回転が完了していない場合には（Ｓ２
１６で「Ｎｏ」）、再びＳ２１０以降の処理が繰り返し
実行され、回転が完了したと判定された時点でＳ２１８
に進む。

【００５４】このように、復帰処理中にＳ２１０〜Ｓ２
１６の処理を実行することで、復帰処理中にハンドル操
作が行われた場合にも、入力軸１０と出力軸２０との位
置関係を正常な位置関係に復帰させることができる。

【００５５】また、先のＳ２０４でＮｏと判定された場
合にはθnow＝θmemであり、この場合には、Ｓ２０６〜
Ｓ２１６の復帰処理は実行せず、そのままＳ２１８に進
む。

【００５６】この後実行されるＳ２１８〜Ｓ２２８の処
理は、第１の実施形態におけるＳ１１２〜Ｓ１２２の処
理と同一であり、説明は省略する。

【００５７】以上説明した各実施形態では、入力軸１０
に対して絶対位置センサ４１を設ける場合を例示した
が、出力軸２０に対して絶対位置センサ４１を設けるこ
とも可能であり、この場合にも前述した各実施形態と同
様な復帰処理を実施することができる。また、入力軸１
０と出力軸２０の双方に絶対位置センサ４１を設けるこ
とも可能であり、この場合には、イグニションスイッチ
４３のオフ操作時に絶対位置センサ４１の検出値を記憶
することなく、イグニションスイッチ４３のオン操作
後、直ちに双方の絶対位置センサから検出値を読み込
み、両検出値にもとづいて復帰処理を実行すればよい。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１にかかる
車両用操舵装置によれば、位置検出手段の検出結果をも
とに駆動手段を駆動して、入力軸と出力軸との位置関係
を一致させる復帰制御手段を備えるので、伝達比制御の
停止中に操舵ハンドルが操作された場合にも、操舵ハン
ドルと転舵輪との位置関係を正常な位置関係に復帰させ
ることが可能となる。

【００５９】また、請求項２にかかる車両用操舵装置に
よれば、復帰制御手段による復帰処理中、車両の走行を
制限する走行制限手段をさらに備えるので、入力軸と出
力軸の位置関係が不一致の状態で車両が走行する事態を
回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる車両用操舵装置の構造
を示す断面図である。

【図２】第１の実施形態にかかる車両用操舵装置の要部
を示す概略図である。

【図３】車両用操舵装置における遊星歯車機構のみを取
り出して示す平面図である。

【図４】第１の実施形態にかかる各処理を順に示すフロ
ーチャートである。

【図５】第２の実施形態にかかる各処理を順に示すフロ
ーチャートである。

【図６】車速に応じた伝達比の設定値を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０…入力軸、２０…出力軸、４１…絶対位置センサ
（位置検出手段）、１００…伝達比可変機構（駆動手
段）、１１０…スリーブ体、１１１…サンギヤ、１１２
…ウォームホイール、１１３…ウォームギヤ、１１４…
駆動モータ、１２０…プラネタリギヤ、１３０…リング
ギヤ、２００…ＥＣＵ（制御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵軸に連結された入力軸と、 前記入力軸に連結された出力軸と、 前記入力軸と出力軸とを相対的に回転駆動し、前記入力
   軸に対する出力軸の回転伝達比を変化させる駆動手段
   と、 前記駆動手段の駆動制御を実施する制御手段と、 前記入力軸と出力軸のうち、少なくともいずれか一方の
   回転位置を検出する位置検出手段とを備えており、 前記制御手段は、前記位置検出手段の検出結果をもとに
   前記駆動手段を駆動し、前記入力軸と出力軸との位置関
   係を一致させる復帰制御手段を備えることを特徴とする
   車両用操舵装置。
2. 【請求項２】 前記復帰制御手段による復帰制御中、車
   両の走行を制限する走行制限手段をさらに備える請求項
   １記載の車両用操舵装置。