WO2008041668A1

WO2008041668A1 - Dispositif de direction de véhicule

Info

Publication number: WO2008041668A1
Application number: PCT/JP2007/069173
Authority: WO
Inventors: Kenji Higashi; Kosuke Yamanaka; Atsushi Ishihara; Daisuke Maeda; Masami Naka; Tomoyasu Kada
Original assignee: Jtekt Corporation
Priority date: 2006-10-03
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2008-04-10
Also published as: EP2070804A4; US20100168964A1; EP2070804A1; JP2008087672A; EP2070804B1

Description

明細書

車両用操舵装置

技術分野

[0001] 本発明は車両用操舵装置に関するものである。

背景技術

[0002] ァクチユエータの制御により、ステアリングホイール等の操舵部材の操舵角と転舵輪の転舵角との比を変化させることで、ドライバーの意志に拘らず転舵角を変化させる、いわゆるアクティブ操舵を行う車両用操舵装置が提案されている。

例えば、雪道走行などで、車両がオーバーステア状態になった場合に、操舵部材の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるようにアクティブ操舵することで、車両姿勢を安定化させることができる。

[0003] 通例、アクティブ操舵機能が装備される車両（大型車や高級車等）では、大きな操舵補助力が要求されるため、出力の大きい油圧式パワーステアリング機構との組み合わせが適している。

その油圧式パワーステアリング機構および伝達比可変機構が装備された車両用操舵装置が提案されている。

[0004] しかしながら、上記伝達比可変機構の働きでステアリングギヤ比が変動するため、上記パワーシリンダが必要とする作動流体の流量が変化する。その必要流量に対して油圧式パワーステアリング機構の油圧ポンプの吐出流量が不足すると、発生する操舵補助力が不足し、その結果、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に要する力が過大となり、操舵フィーリングが悪くなるおそれがある。

[0005] 一方、例えば、上記伝達比可変機構により、ステアリングギヤ比が最もクイック側に設定された場合に合わせて上記吐出流量を設定することもできる。しかし、その場合には、上記油圧ポンプの吐出流量の大部分が無駄となり、省エネルギー効果が抑制されるおそれがある。

そのような課題を解決するため、伝達比可変機構の伝達比を変更するための電動モータの目標 ACT角と検出 ACT角との偏差に応じて、上記油圧式パワーステアリング機構の電磁弁からなる流量制御弁を制御する、車両用操舵装置が提案されてレ、る

(例えば特許文献 1参照)。

特許文献 1 :特開 2005— 225402号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特許文献 1の車両用操舵装置は、流量制御弁として電磁弁を用いる装置への適用に限定される。そのため、流量制御弁として電磁弁を用いるか否かに拘らず、上記の問題を解決できる汎用性の高!/、車両用操舵装置が要望されて!、る。

本発明の目的は、操舵フィーリングが良好であり、し力、も汎用性の高い車両用操舵装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0007] 上記目的を達成するため、本発明の好まし!/、態様は、操舵部材に連結された第 1 の操舵軸と転舵機構に連結された第 2の操舵軸との間の回転の伝達比を変更するための伝達比可変機構と、上記伝達比可変機構の伝達比を変更する伝達比変更用モータと、上記伝達比可変機構の動作による上記操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償用モータと、油圧式操舵補助機構と、上記伝達比変更用モータおよび上記反力補償用モータを制御する制御部とを備え、上記制御部は、反力補償用モータに操舵補助トルクを発生させるための機能を有する車両用操舵装置を提供する

〇

[0008] 本態様では、油圧式操舵補助機構による操舵補助力に、反力補償用モータによる操舵補助力が付加されることになる。したがって、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となり、これらの車両に好適に適用することができる。また、反力補償用モータによって操舵補助トルクを得るので、下記の利点がある。すなわち、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式と比較して、トルクの立ち上がりが早ぐしたがって、操舵補助力の不足を確実に解消でき、操舵フィーリングを良好にすることができる。また、より広いトルクバンドでの適用が可能となる。また、流量制御弁の有無に拘らず、種々の油圧式パヮ一ステアリング装置に適用でき、汎用性が高い。さらに、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式では、困難であった据え切りのときの操舵補助力の不足も解消することができる。

[0009] なお、操舵補助制御は、操舵補助力が不足のときに要求されるものであり、そのときには、操舵部材を介して十分な操舵反力が運転者に与えられているので、反力補償制御を実施する必要がない。一方、反力補償制御は、路面抵抗の小さい雪道走行などで、例えば車両がオーバーステア状態になった場合に、自動的に操舵部材の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるとき（自動的にカウンタを当てる）などのァクティブ操舵のときに要求される制御である。そのようなアクティブ操舵のときの負荷は小さいので、操舵補助制御が必要になることはない。すなわち、操舵補助制御と反力補償制御が同時に実施される可能性はなぐしたがって、両制御の干渉に起因して操舵トルクが悪影響を受けるようなことがない。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。

[図 2]図 1の車両用操舵装置において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。

[図 3]本発明の別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。

[図 4]本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。

[図 5]本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。

[図 6]本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータによる操舵補助制御の流れを示すフローチャートである。

[図 7]本発明のさらに別の実施の形態において、油圧式操舵補助機構の油圧ポンプをハイブリッド駆動とする場合の駆動系の模式的斜視図である。

[図 8]図 7の実施の形態において、駆動プーリが拘束される場合の駆動プーリおよび拘束部材の模式図である。

[図 9]図 7の実施の形態において、リングギヤが拘束される場合のリングギヤおよび拘束部材の模式図である。

発明の実施の形態

[0011] 本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。

図 1は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図 1を参照して、車両用操舵装置 1は、ステアリングホイール等の操舵部材 2と、その操舵部材 2に連なるステアリングシャフト 3とを有している。本車両用操舵装置 1は、操舵部材 2に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト 3等を介して転舵部材としての左右の転舵輪 4L, 4Rのそれぞれに与えて転舵を行う。

[0012] ステアリングシャフト 3は、第 1の操舵軸 5と、第 1の操舵軸 5と同軸上に配置された第 2の操舵軸 6とを有している。車両用操舵装置 1は、第 1の操舵軸 5の回転角（操舵角 θ 1に相当）に対する第 2の操舵軸 6の回転角（転舵角 Θ 2に相当）の比 (伝達比 R に相当。 R= Θ 2/ θ 1)を変更することのできる可変ギヤレシオ機能を有している。第 1の操舵軸 5は、操舵部材 2に連結された入力軸 5aと、入力軸 5aとトーシヨンバ一 7を介して相対回転可能に連結された出力軸 5bとを有している。

[0013] 第 1の操舵軸 5の出力軸 5bと第 2の操舵軸 6との間には、伝達比可変機構 8が設けられている。伝達比可変機構 8は、第 1の操舵軸 5と第 2の操舵軸 6との間における伝達比 R (= Θ 2/ θ 1)を変更可能である。第 2の操舵軸 6は、自在継手 9、中間軸 10 、自在継手 11および転舵機構 12を介して、転舵輪 4L, 4Rと連なっている。

転舵機構 12は、ラックアンドピニオン機構により構成されている。すなわち、転舵機構 12は、自在継手 11に連なるピニオンシャフト 13と、ピニオンシャフト 13の先端のピ二オン 13aに嚙み合うラック 14aを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸 14とを備えている。ラック軸 14の各端部には、対応するタイロッド 15L, 15Rおよび対応するナックルアーム 16L, 16Rを介して、対応する転舵輪 4L, 4Rが連結されている。

[0014] また、本車両用操舵装置 1は、油圧式パワーステアリング装置として構成されている。すなわち、ピニオンシャフト 13は、トーシヨンバーを介して互いに相対回転可能に連結された入力軸と出力軸とを有している。ピニオンシャフト 13には、上記入力軸および出力軸の相対回転に応じて、油圧ポンプ 70力も圧油をパワーシリンダ 71の一対の油室 72、 73の何れか一方に供給して操舵補助力を発生させる、公知の油圧制御弁としてのロータリーバルブ 74が設けられている。

[0015] このロータリバルブ 74では、操舵時に入力軸および出力軸が相対回転することによつて、流路が制御されて、パワーシリンダ 71の油室 72, 73の何れか一方へ圧油を供給する一方、油室 72, 73の他方からの油を例えばリザーバタンク 75へ還流させる。本実施の形態の油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプ 70を電動モータ 76 によって回転駆動するようにした電動ポンプ式の油圧パワーステアリング装置である。上記電動モータ 76に流れる電流を検出するための電流センサ 77が設けられている。パワーシリンダ 71、ロータリーバルブ 74、油圧ポンプ 70、電動モータ 76等によつて、油圧式操舵補助機構 80が構成されている。

[0016] 上記の構成により、操舵部材 2からの操舵トルクは、第 1の操舵軸 5、伝達比可変機構 8、第 2の操舵軸 6等を介して転舵機構 12に伝達される。転舵機構 12では、ピニォン 13aの回転がラック軸 14の軸方向の運動に変換され、その結果、タイロッド 15L, 1 5Rおよびナックルアーム 16L, 16Rを介して転舵輪 4L, 4Rが操向されるようになつている。

[0017] 伝達比可変機構 8は、第 1の操舵軸 5の出力軸 5bおよび第 2の操舵軸 6を差動回転可能に連結する差動機構として遊星伝達機構を提供する遊星ギヤ機構 17を含んでいる。伝達比変更用モータ 18は、伝達比を変更するために遊星ギヤ機構 17を駆動する。

遊星ギヤ機構 17は、第 1の操舵軸 5の出力軸 5bと一体回転可能な第 1の要素としての第 1のサンギヤ 19と、第 1のサンギヤ 19と相対向して配置され、第 2の操舵軸 6と一体回転可能な第 2の要素としての第 2のサンギヤ 20と、第 1および第 2のサンギヤ 1 9, 20の双方に嚙み合う第 3の要素としての遊星ギヤ 21と、遊星ギヤ 21をその軸線回りに自転可能且つ第 1および第 2のサンギヤ 19, 20の回りに公転可能に保持するキャリア 22と、を有している。

[0018] 第 1および第 2のサンギヤ 19, 20ならびに遊星ギヤ 21は、それぞれ回転伝達要素として設けられており、例えば、はすば歯車を用いて形成されている。なお、はすば歯車に代えて、平歯車その他の平行軸歯車を用いてもよ!/、。遊星ギヤ 21は、第 1および第 2の要素としての上記第 1および第 2のサンギヤ 19, 2 0を互いに関連付けるためのものであり、ステアリングシャフト 3の周方向に複数 (本実施の形態では、 2つ）が配置されている。各遊星ギヤ 21の軸線は、ステアリングシャフト 3の軸線 Lと平行に延びている。キャリア 22は、ステアリングシャフト 3の軸線 Lの回りに回転可能である。遊星ギヤ 21は、第 1のサンギヤ 19に嚙み合う部分の歯数と、第 2 のサンギヤ 20に嚙み合う部分の歯数と力相等しくされている。

[0019] 第 1のサンギヤ 10の歯数と第 2のサンギヤ 20の歯数とは、相異なっており、第 1のサンギヤ 10)が、転位歯車を用いて形成されている。転位歯車は、ピッチ円の直径が小さくなる方向または大きくなる方向に転位されている。

伝達比変更用モータ 18は、キャリア 22を回転駆動するためのものである。軸線 L回りに回転するキャリア 22の回転数を変更することで、伝達比 Rを変更することができる。伝達比変更用モータ 18は、例えばブラシレスモータからなり、ステアリングシャフト 3 と同軸に配置されている。

[0020] その伝達比変更用モータ 18は、キャリア 22に一体回転可能に固定された環状の口ータ 18aと、そのロータ 18aを取り囲む環状のステータ 18bとを含んでいる。これら口ータ 18aおよびステータ 18bの軸線は、それぞれ、ステアリングシャフト 3の軸線 Lと一致している。また、伝達比変更用モータ 18のモータ回転角である ACT角を検出するための、例えばレゾルバ等からなる回転角検出手段としての回転角センサ 78が設けられている。

[0021] 車両用操舵装置 1は、伝達比可変機構 8の動作に関連して操舵部材 2の操舵反力を補償するための反力補償用ァクチユエータとしての反力補償用モータ 23をさらに備えている。その反力補償用モータ 23は、例えばブラシレスモータからなり、ステアリングシャフト 3と同軸に配置されている。

反力補償用モータ 23は、第 1の操舵軸 5の出力軸 5bに一体回転可能に連結された環状のロータ 23aと、そのロータ 23aの周囲を取り囲む環状のステータ 23bとを含んでいる。これらロータ 23aおよびステータ 23bの軸線は、それぞれステアリングシャフト 3の軸線 Lと一致している。

[0022] 上記伝達比変更用モータ 18および反力補償用モータ 23は、 CPU, RAMおよび ROMを含む制御部 24によってそれぞれ制御される。制御部 24は、駆動回路 25aを介して伝達比変更用モータ 18と接続され、また、駆動回路 25bを介して反力補償用モータ 23と接続されている。また、制御部 24は、駆動回路 25cを介して油圧ポンプ 7 0を駆動するための電動モータ 76と接続されている。

[0023] また、制御部 24には、操舵角センサ 26 (操舵角検出手段）、トルクセンサ 27 (操舵トルク検出手段）、転舵角センサ 28 (転舵角検出手段）、車速センサ 29 (車速検出手段）、ョーレートセンサ 30 (ョーレート検出手段）、電流センサ 77および回転角センサ 78 (回転角検出手段）がそれぞれ接続されている。

操舵角センサ 26からは、操舵部材 2の直進位置からの操作量である操舵角 θ 1に対応する値として、第 1の操舵軸 5の回転角についての信号が入力される。トルクセンサ 27からは、操舵部材 2の操舵トルク T に対応する値として、第 1の操舵軸 5にお

H

ける伝達トルクについての信号が入力される。転舵角センサ 28からは、転舵角 Θ 2に対応する値として、第 2の操舵軸 6の回転角についての信号が入力される。車速センサ 29からは、車速 Vについての信号が入力される。ョーレートセンサ 30からは、車両のョーレート Yについての信号が入力される。電流センサ 77からは、油圧ポンプ 70を駆動する電動モータ 76の駆動電流についての信号が入力される。回転角センサ 78 からは、伝達比変更用モータ 18のモータ回転角である ACT角 /3についての信号が入力される。

[0024] 制御部 24は、例えば、以下のようにして、伝達比変更用モータ 18および反力補償用モータ 23の駆動を制御する。すなわち、制御部 24は、操舵角センサ 26により検出された操舵角 θ 1から目標ョーレート Y* (Y* =G X Θ 1 : Gは所定の伝達関数)を演算し、その目標ョーレート Y*と、転舵角センサ 28により検出された転舵角 Θ 2およびョーレート Y*とから、判定値 Α= Θ 2 Χ (Υ*—Υ)を演算する。

[0025] 判定値 Αが零で、検出されたョーレート Yと目標ョーレート Y*が等しぐ車両がニュ一トラルステア状態にある場合、制御部 24は、キャリア 22の回転速度が第 1の操舵軸 5の出力軸 5bの回転速度と一致するように、伝達比変更用モータ 18を駆動する。これにより、伝達比 R(R= θ 2/ θ 1)は 1とされ、変化しない。

そのとき、操舵角 θ 1と操舵トルク Tの関係は、伝達比可変機構 8の動作に起因しては変化しないので、操舵部材 2の操舵反力（操舵トルク T に相当）を補償する必要は

H

なぐ反力補償用モータ 23は駆動しない。

[0026] 一方、判定ィ直八が負、すなわち検出されたョーレート Yが目標ョーレート Y*を超えていることから車両がオーバーステア状態にある力、、または判定ィ直 Aが正、すなわち検出されたョーレート Yが目標ョーレート Y*を下回って!/、ることから車両がアンダーステア状態にある場合、制御部 24は、キャリア 22の回転速度が第 1の操舵軸 5の回転速度と異なるように、伝達比変更用モータ 18を駆動する。これにより、伝達比 R(R= Θ 2/ θ 1)が変化する。

[0027] そのとき、操舵角 θ 1と操舵トルク T との関係は、伝達比可変機構 8の動作に起因

H

して変化するので、操舵部材 2の操舵反力（操舵トルク T に相当）を補償する必要が

H

生ずる。そのとき、制御部 24は、反力補償用モータ 23を駆動し、操舵反力を補償するように第 1の操舵軸 5に補償トルクを付与する。反力補償用モータ 23は、伝達比可変機構 8における伝達比を変化させることなぐ補償トルクを発生する。

[0028] 例えば、路面抵抗の小さい雪道走行などで、車両がオーバーステア状態ほたはァンダーステア状態）になった場合に、自動的に操舵部材の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるとき（自動的にカウンタを当てる）などのアクティブ操舵のときに、運転者に与えられる操舵反力を、反力補償用モータ 23により補完することができる点で好ましい。

次いで、反力補償用モータ 23を操舵補助に寄与させる場合の制御について、図 2 のフローチャートに基づレ、て説明する。

[0029] まず、各検出値が読み込まれる。すなわち、操舵角センサ 26により検出された操舵角 Θ 1、車速センサ 29により検出された車速 V、およびトルクセンサ 27により検出された操舵トルク T が読み込まれる（ステップ Sl)。ついで、読み込んだ操舵角 Θ 1およ

H

び車速 Vに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、目標操舵トルク T *が求

H

められる（ステップ S 2)。

[0030] 次いで、目標操舵トルク T *および読み込んだ操舵トルク T の偏差トルク ΔΤ ( Δ

H H H

T =Τ * -Τ )が求められる（ステップ S3)。

Η Η Η

次いで、偏差トルク ΔΤ をゼロに近づけるように、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 T *が演算される（ステップ S4)。具体的には、偏差トルク ΔΤ と目標トルク

RM Η

制御量 τ *との関係が規定されたマップを予め記憶しておき、そのマップを参照する

RM

ことにより、目標トルク制御量 τ *が求められる。例えば、マップにおいて、偏差トルク

RM

ΔΤ の増大に応じて目標トルク制御量 Τ *が比例的に増大するように規定される場

H RM

合がある。

[0031] このようにして求められた目標トルク制御量 Τ *に基づいて、反力補償用モータ 23

RM

が駆動制御される (ステップ S5)。具体的には、目標トルク制御量 Τ *に応じた目標

RM

駆動電流が設定され、駆動回路 25bは、反力補償用モータ 23の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えば PWM制御を行う。

その反力補償用モータ 23の出力トルク T を含めて転舵輪 4L, 4Rに付加されるト

RM

ルク T は、下記式（1)で表される。すなわち、

w

T = (T +Τ ) X R + T

W H RM PS

ここで、

τ ：運転者による操舵トルク

Η

Τ ：反カ補償用モータ 23の出力トルク

RM

R：伝達比可変機構 8の伝達比

Τ ：油圧式操舵補助機構の出力トルク

PS

したがって、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両にお!/、て要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となり、これらの車両に好適に適用すること力 Sできる。また、反力補償用モータ 23によって操舵補助トルクを得るので、下記の利点がある。

[0032] すなわち、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式と比較して、トルクの立ち上がりが早ぐしたがって、操舵補助力の不足を確実に解消できる。また、より広いトルクバンドでの適用が可能となる。また、流量制御弁の有無に拘らず、種々の油圧式パワーステアリング装置に適用でき、汎用性が高い。さらに、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式では、困難であった据え切りのときの操舵補助力の不足も解消することができる。

[0033] なお、操舵補助制御は、操舵補助力が不足のときに要求されるものであり、そのときには、操舵部材 2を介して十分な操舵反力が運転者に与えられているので、反力補償制御を実施する必要がない。一方、反力補償制御は、路面抵抗の小さい雪道走行などで、例えば車両がオーバーステア状態等になった場合に、自動的に操舵部材 2の操舵方向とは逆方向に転舵角を変化させるとき（自動的にカウンタを当てる）などのアクティブ操舵のときに要求される制御である。そのようなアクティブ操舵のときの負荷は小さいので、操舵補助制御が必要になることはない。すなわち、操舵補助制御と反力補償制御が同時に実施される可能性はなぐしたがって、両制御の干渉に起因して悪影響が発生することがない。

[0034] 次いで、図 3は本発明の別の実施の形態において、反力補償用モータ 23を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。

操舵角センサ 26により検出された操舵角 θ 1が読み込まれ (ステップ S11)、読み込んだ操舵角 θ 1の時間微分である操舵角速度 ωが演算される (ステップ S 12)。次いで、演算された操舵角速度 ωに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 Τ *が求められる（ステップ S 13)。

RM

[0035] 具体的には、操舵角速度 ωと目標トルク制御量 Τ *との関係が規定されたマップ

RM

を予め記憶しておき、そのマップを参照することにより、目標トルク制御量 τ *が求め

RM

られる。例えば、マップにおいて、操舵角速度 ωの増大に応じて目標トルク制御量 Τ

R

*が比例的に増大するように規定される場合がある。

このようにして求められた目標トルク制御量 Τ *に基づいて、反力補償用モータ 23

RM

が駆動制御される (ステップ S 14)。具体的には、目標トルク制御量 τ

RM Ίこ応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路 25bは、反力補償用モータ 23の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えば PWM制御を行う。

[0036] 本実施の形態によれば、図 2の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、アクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となる。また、反力補償用モータ 23によつて操舵補助トルクを得るので、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式と比較して、トルクの立ち上がりが早ぐ操舵補助力の不足を確実に解消できる。また、より広いトルクバンドでの適用が可能となる。また、流量制御弁の有無に拘らず、種々の油圧式パワーステアリング装置に適用でき、汎用性が高い。さらに、油圧ポンプの流量を増大させる従来方式では、困難であった据え切りのときの操舵補助力の不足も解消すること力 Sでさる。

[0037] なお、制御部 24が、検出された操舵角 θ 1および操舵角速度 ωに基づいて伝達比変更用モータ 18を制御するように構成されている場合において、操舵角速度 ωがしきい値以上であるときに、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 Τ *が所定量以

RM

上になり、操舵角速度 ωが上記しきい値未満であるときに、目標トルク制御量 Τ *が

RM

上記所定量未満になるように、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 Τ *を段階

RM

的に制御するようにしてもよい。

[0038] この場合、下記の利点がある。すなわち、伝達比可変機構 8の制御では、例えば、誤差、ノイズ等による誤動作を回避するため操舵角速度 ωにしきい値を設ける場合がある。このため、例えば、上記しきい値以上の操舵角速度 ωで操舵部材 2が操作された場合には、上記操舵角速度 ωのみにより伝達比可変機構 8が制御されるような状況が生じる。この状況では、上記操舵角 Θ 1が大きくなるに伴って、伝達比変更用モータ 18への供給電力が大きくなつていく。そして、上記伝達比変更用モータ 18の出力と油圧式操舵補助機構 80が発生する力との合力力 S、転舵輪 4L, 4Rを動かすために必要な力を上回ったときに初めて転舵輪 4L, 4Rが転舵されるのである。

[0039] これに対して、上記のように、検出される操舵角 θ 1が大きくなるに伴って上記操舵角速度 ωがしきい値以上となったとき、反力補償用モータ 23が所定以上のトルクを応答性良く発生でき、操舵補助力を敏感に大きくすることができる。その結果、転舵輪 4L, 4Rが動きだすタイミングを早くすることができる。

次いで、図 4は本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータ 23を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。

[0040] 本実施の形態では、回転角センサ 78により検出された伝達比変更用モータ 18の A CT角 β、および操舵角センサ 26により検出された操舵角 θ 1が読み込まれ (ステツプ S21)、読み込んだ操舵角 θ 1に基づいて、伝達比変更用モータ 18の回転角の制御目標値である目標 ACT角 0 *が演算される（ステップ S22)。具体的には、読み込まれた操舵角 θ 1と、伝達比可変機構 8の回転伝達比とを乗算して、目標 ACT角/ T を演算する。なお、上記の回転伝達比は、車速値や操舵角等の情報から演算される

〇

[0041] 次いで、ステップ S23において、上記検出された ACT角 /3と目標 ACT角 /3 *との偏差である偏差 ACT角 Δ 0が演算される（ Δ /3 = /3 *— /3 )。

次いで、ステップ S24では、偏差 ACT角 Δ βに基づいて、予め記憶されているマツプを用いて、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 Τ *が求められる。その目標

RM

トルク制御量 Τ *に基づいて、反力補償用モータ 23を駆動制御することにより、スタ

RM

ンバイ状態 (操舵補助が十分でな!、状態）と操舵補助状態 (操舵補助を実施する状態）との切り替えを行うようにしている。具体的には、目標トルク制御量 Τ

[0042] ステップ S24において、操舵補助状態からスタンバイ状態への移行は、実線 aに示すように、最初 W1の範囲外にあった偏差 ACT角 Δ βの絶対値が次第に小さくなつて W1の範囲内に入ったときに実施する。また、スタンバイ状態から操舵補助状態への移行は、実線 bに示すように、最初、 W2の範囲内にあった偏差 ACT角の絶対値が次第に大きくなつて W2の範囲外に出たときに実施する。なお、本例では、制御ヒステリシスを実現するため、 W1の範囲を包含するように W2の範囲を規定してある。

[0043] このように、偏差 ACT角 Δ /3がしきい値以上であるときに、反力補償用モータ 23のトルク制御量 T が所定量以上になるように制御されるので、下記の利点がある。す

RM

なわち、操舵部材 2が、その操舵角速度 ωがしきい値に満たないような範囲でゆつくりと操作された場合にも、素早く転舵輪 4L, 4Rを転舵することができる。この場合には、操舵角 θ 1が大きくなるにつれて、偏差 ACT角 Δ /3が大きくなるため、偏差 AC T角 Δ /3がしきい値以上になったときは、反力補償用モータ 23により所定量以上の操舵補助トルクが得られるからである。

[0044] したがって、操舵部材 2の操作に対して、転舵輪 4L, 4Rの動き出すタイミングが早ぐ操舵フィーリングが向上する。

次いで、図 5は本発明のさらに別の実施の形態において、反力補償用モータ 23を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。本実施の形態では、まず、操舵角センサ 26により検出された操舵角 Θ 1、車速センサ 29により検出された車速 V、およびョーレートセンサ 30により検出されたョーレート Yが読み込まれる（ステップ S31)。

[0045] 読み込んだ操舵角 θ 1および車速 Vに基づいて、目標ョーレート Y*が演算される（ステップ S 32)。

次いで、ステップ S33において、上記検出されたョーレート Yと目標ョーレート Y*との偏差である偏差ョーレート ΔΥが演算される（ Δ Y=Y*— Υ)。

次いで、ステップ S34では、偏差ョーレート ΔΥに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 Τ *が求められる。

RM

[0046] 具体的には、偏差ョーレート ΔΥと目標トルク制御量 Τ *との関係が規定されたマ

RM

ップを予め記憶しておき、そのマップを参照することにより、目標トルク制御量 Τ *が

RM

求められる。このようにして求められた目標トルク制御量 τ *に基づいて、反力補償

RM

用モータ 23が駆動制御される（ステップ S35)。具体的には、目標トルク制御量 T *

RM

に応じた目標駆動電流が設定され、駆動回路 25bは、反力補償用モータ 23の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えば PWM制御を行う。

[0047] ステップ S34において、マップにおいて、偏差ョーレート ΔΥにしきい値 ΔΥ1が設定され、そのしきい値 ΔΥ1は、伝達比可変機構 8がョーレートを減少させるョーレート制御を開始するしきい値に相当している。また、そのマップにおいて、しきい値 ΔΥ 1よりも小さい偏差ョーレート領域から所定量の目標トルク制御量 T *を発生させ、偏

RM

差ョーレート ΔΥの増大に応じて目標トルク制御量 T *が比例的に増大するように規

RM

定されている。

[0048] したがって、伝達比可変機構 8がョーレート制御を開始するに先立って、反力補償用モータ 23に所定量以上の操舵補助トルクを発生させることができる。このため、ョ一レート制御時に、操舵補助力が不足するようなことがなぐ操舵フィーリングに優れ次いで、図 6は本発明の別の実施の形態において、反力補償用モータ 23を操舵補助に寄与させる場合のフローチャートである。

[0049] 転舵角センサ 28により検出された転舵角 Θ 2が読み込まれ (ステップ S41)、読み込んだ転舵角 Θ 2の時間微分である転舵角速度 γ (ピユオンシャフト角速度に相当）が演算される (ステップ S42)。

次いで、演算された転舵角速度 γに基づいて、予め記憶されているマップを用いて、反力補償用モータ 23の目標トルク制御量 Τ *が求められる（ステップ S43)。

RM

[0050] 具体的には、転舵角速度 γと目標トルク制御量 Τ *との関係が規定されたマップ

RM

られる。例えば、マップにおいて、転舵角速度 γの増大に応じて目標トルク制御量 Τ

R

*が比例的に増大するように規定される場合がある。

RM

が駆動制御される (ステップ S44)。具体的には、目標トルク制御量 Τ *に応じた目

RM

標駆動電流が設定され、駆動回路 25bは、反力補償用モータ 23の駆動電流が目標駆動電流になるように、例えば PWM制御を行う。

[0051] 本実施形態によれば、図 3の実施の形態と同様の作用効果を奏することができ、ァクティブ操舵機能が装備される大型車や高級車等の車両において要求される大きな操舵補助力を得ることが可能となる。また、トルクの立ち上がりが早ぐ操舵補助力の不足を確実に解消でき、操舵フィーリングを向上することができる。また、油圧式パヮ一ステアリングのタイプに拘らず適用でき、汎用性が高い。

[0052] 転舵角速度 _Ίは、回転角センサ 78により検出される伝達比変更用モータ 18の AC T角 /3力も求められる伝達比 Rに、操舵角センサ 26により検出された操舵角 θ 1の時間微分である操舵角速度 ωを乗算して、求めることもできる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなぐ例えば、図 1の実施の形態では、油圧式操舵補助機構 80の油圧ポンプ 70は電動モータ 76のみによって駆動されていたが、これに限らず、図 7に示すように、油圧ポンプ 70の動力源として、ェンジン 81および電動モータ 76を用いるハイブリッド駆動としてもよい。

[0053] 具体的には、エンジン 81の動力は、動力伝達をオンオフ可能な動力伝達クラッチ 8 2、一方クラッチ 83aおよび伝達機構 84を介して油圧ポンプ 70を駆動する。一方クラツチ 83aは、エンジン 81から伝達機構 84側への動力伝達のみを許容する。

伝達機構 84は、ベルト伝達機構 85と、遊星伝達機構 86とを備えている。その遊星伝達機構 86は、例えば、電動モータ 76の回転軸 76aに一方クラッチ 83bを介して動力伝達可能に、例えば一体回転可能に連結された第 1の要素としてのサンギヤ 87と、このサンギヤ 87と嚙み合う遊星ギヤ 88をサンギヤ 87の回りに公転自在に支持した第 2の要素としてのキャリア 89と、遊星ギヤ 88に嚙み合う内歯を有するリングギヤ 90 とを含んでいる。

[0054] 第 2の要素としてのキャリア 89は、油圧ポンプ 70のポンプ軸 70aと動力伝達可能に、例えば一体回転可能に連結されている。リングギヤ 90が、第 1の要素としてのサンギヤ 87および第 2の要素としてのキャリア 89を差動回転可能に連結する第 3の要素を構成している。

また、リングギヤ 90は、ベルト伝達機構 85の従動プーリを兼用している。すなわち、ベルト伝達機構 85は、一方クラッチ 83aの従動側に一体回転可能に連結された駆動プーリ 91と、その駆動プーリ 91と無端状のベルト 92を介して連結された上記リングギャ 90により構成される従動プーリとを備えている。すなわち、第 3の要素としてのリングギヤ 90は、車両のエンジン 81にクラッチ 83aを介して動力伝達可能に連結されている。

[0055] このような構成であれば、高速走行時で軽負荷の場合や、起動時など応答性を必要とする場合には、動力伝達クラッチ 82を切り、エンジン 81からの動力伝達を遮断する一方、拘束部材 (例えばブレーキ部材）により駆動プーリ 91またはリングギヤ 90 の回転を拘束する。

拘束部材としては、例えば図 8に示すように駆動プーリ 91に押圧可能な摩擦部材 9 3や、例えば図 9に示すようにリングギヤ 90に押圧可能な摩擦部材 94を用いることができる。各摩擦部材 93, 94は、対応する駆動部材 95, 96により駆動される。駆動部材 95, 96としては、電磁プランジャまたは油圧シリンダを用いることができる。

[0056] 駆動プーリ 91またはリングギヤ 90の回転を拘束することにより、電動モータ 76のみにより、油圧ポンプ 70を駆動することができる。図 9に示すように、拘束部材としての摩擦部材 94を用いる場合は、リングギヤ 90の回転を直接、拘束することになる。また、図 8に示すように、駆動プーリ 91の回転を拘束した場合は、拘束部材としての摩擦部材 93によって、ベルト 92を介してリングギヤ 90の回転を間接的に拘束することになる。

[0057] 上記の拘束によってリングギヤ 90が停止している遊星伝達機構 86は、減速機として機能するので、電動モータ 76の回転速度に対して油圧ポンプ 70の回転速度を低くすることができ、騒音抑制に寄与することができる。

一方、据え切り時などの高負荷の場合は、動力伝達クラッチ 82を接続する一方、拘束部材による駆動プーリ 91の拘束を解除し、電動モータ 76の回転を停止する。これにより、エンジン 81のみにより油圧ポンプ 70を駆動する。

[0058] このように、高負荷時にはエンジン駆動に切り換えるので、電動モータ 76としては、小型で低負荷のものを用いることができる。また、電動モータ 76の制御により、油圧ポンプ 70の回転速度を容易に調整でき、ひいては、操舵補助力の調整が容易であ以上、本発明を具体的な態様により詳細に説明したが、上記の内容を理解した当業者は、その変更、改変及び均等物を容易に考えられるであろう。したがって、本発明はクレームの範囲とその均等の範囲とするべきである。

[0059] 本出願は 2006年 10月 3日に日本国特許庁に提出された特願 2006— 272095号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。

Claims

請求の範囲

[1] 操舵部材に連結された第 1の操舵軸と転舵機構に連結された第 2の操舵軸との間の回転の伝達比を変更するための伝達比可変機構と、

上記伝達比可変機構の伝達比を変更する伝達比変更用モータと、

上記伝達比可変機構の動作による上記操舵部材の操舵反力を補償するための反力補償用モータと、

油圧によって操舵補助力を発生する油圧式操舵補助機構と、

上記伝達比変更用モータおよび上記反力補償用モータを制御する制御部と、を備え、

上記制御部は、反力補償用モータに操舵補助トルクを発生させるための機能を有する、車両用操舵装置。

[2] 車速検出手段と、

上記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、

上記操舵部材の操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、を備え、上記制御部は、上記車速検出手段により検出された車速および上記操舵角検出手段により検出された操舵角に基づレ、て目標操舵トルクを演算し、演算された目標操舵トルクと上記操舵トルク検出手段により検出された操舵トルクとの偏差を解消するように、上記反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両用操舵装置。

[3] 上記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、

上記制御部は、上記操舵角検出手段により検出された操舵角の時間微分である操舵角速度に基づいて、上記反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両用操舵装置。

[4] 上記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、

上記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段と、を備え、上記制御部は、上記操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて、上記伝達比変更用モータの回転角の制御目標値である目標回転角を演算し、演算された目標回転角と上記回転角検出手段により検出された回転角との偏差に基づいて、上記反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両用操舵装置。

[5] 車速検出手段と、

上記操舵部材の操舵角を検出する操舵角検出手段と、

上記車両に発生するョーレートを検出するョーレート検出手段と、を備え、上記制御部は、上記車速検出手段により検出された車速および上記操舵角検出手段により検出された操舵角に基づいて目標ョーレートを演算し、演算された目標ョ一レートと上記ョーレート検出手段により検出されたョーレートとの偏差に基づいて、上記反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両用操舵装置。

[6] 転舵部材の転舵角を検出する転舵角検出手段を備え、

上記制御部は、上記転舵角検出手段により検出された転舵角の時間微分である転舵角速度に基づいて、上記反力補償用モータの操舵補助トルクを制御する、請求の範囲第 1項に記載の車両用操舵装置。

[7] 上記油圧式操舵補助機構は、上記操舵補助力を発生するパワーシリンダと、上記ノヮーシリンダに圧油を供給する油圧ポンプと、上記油圧ポンプを駆動可能な電動モータと、を含み、

上記油圧ポンプのポンプ軸および上記電動モータの回転軸を連結する遊星伝達機構と、拘束部材と、を備え、

上記遊星伝達機構は、上記電動モータの上記回転軸にクラッチを介して動力伝達可能に連結された第 1の要素と、上記油圧ポンプの上記ポンプ軸に動力伝達可能に連結された第 2の要素と、上記第 1の要素および上記第 2の要素を差動回転可能に連結し且つ拘束部材によってその回転を拘束され得る第 3の要素とを含み、上記第 3の要素は、車両のエンジンにクラッチを介して動力伝達可能に連結されており、

上記拘束部材は、上記第 3の要素の回転を直接的にまたは間接的に拘束可能である、請求の範囲第 1項から第 6項の何れか 1項に記載の車両用操舵装置。