JP2016104629A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ機構が誤接続してしまっても、運転者に違和感を与えることがないステア・バイ・ワイヤ機能を備えた車両用操舵装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵのモード設定部は、舵角センサ７ｅが検出した操舵角に基づいた転舵角となるように当該転舵角を制御する。そして、モード設定部は、車両が始動された際は、クラッチ機構４によりハンドル側１２と転舵機構４４側とが接続されているときの操舵角に対する転舵角の比（機械的舵角比）以下である舵角比Ｒになるように、舵角比を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

車両の操舵装置において、所謂ステア・バイ・ワイヤ（Steer By Wire）が知られている。ステア・バイ・ワイヤは、ハンドル（ステアリングホイール）側を転舵機構側と機械的に連結せずに、転舵機構をモータで駆動するものである。すなわち、このモータを、ステアリングの操作方向および操舵角の検出結果に基づいて電気的に制御して、転舵機構にステアリングの操舵角に見合う転舵角を加えて、ステアリングの操作に応じた転舵を行わせるようにしている。

このようなステア・バイ・ワイヤを備えた操舵装置は、ハンドル側と転舵機構側とを断接するクラッチ機構を備えている。すなわち、操舵装置をステア・バイ・ワイヤとして機能させるときは、クラッチ機構を解除し、操舵装置を通常の電動パワーステアリング装置として機能させるときは、クラッチを接続する。
特許文献１には、ステア・バイ・ワイヤ機能を備えた操舵装置において、クラッチ機構の誤接続が発生したときに、クラッチ機構が接続、解除の何れの状態にあるかを判定する手段について開示されている。

特開２００７−２０３８８５号公報

ところで、操舵装置をステア・バイ・ワイヤとして機能させるときは、操舵角の検出値などに基づいて、転舵角をフィードバック制御している。そして、ステア・バイ・ワイヤでは、車両が低車速のときは操舵角に対する転舵角の比（舵角比）を大きくし、少しハンドルを操作するだけで転舵角が大きく変わるようにしている（クイックレシオ）。逆に、車両が高車速のときは舵角比を小さくして、大きな角度でハンドルを操作しても、転舵角が小さく変化するようにしている（スローレシオ）。

この場合に、異物のかみ込みにより前記のクラッチ機構が誤接続してしまった場合は（特許文献１参照）、ステア・バイ・ワイヤの制御系が設定する舵角比ではなく、操舵装置の機構で機械的に定まる舵角比（機械的舵角比）で操舵されることになる。
クラッチ機構が誤接続した状態で、ステア・バイ・ワイヤの制御を行う場合は、クイックレシオと機械的舵角比との偏差を埋めようと前記のモータが動作することになる。しかし、クラッチ機構が誤接続している限り、この偏差は埋まらずに拡大していく。すると、転舵機構側とハンドル側とが接続されているので、ハンドルが勝手に回転し（セルフステア）、運転者に違和感を与えてしまうという不具合がある。

また、逆に、機械的舵角比よりもスローレシオでクラッチ機構が誤接続した場合、ハンドルで設定されるタイヤの目標転舵角を実転舵角が追い越してしまうため、実転舵角を目標転舵角に合わせるためにモータが作動し、ハンドルがロックして（ステアリングロック）、運転者に違和感を与えてしまうという不具合もある。
本発明は、クラッチ機構が誤接続してしまっても、運転者に与える違和感を低減可能なステア・バイ・ワイヤ機能を備えた車両用操舵装置を提供することを課題とする。

本発明の一形態は、車両の操舵のための操作を行う操舵部と、前記操舵部と非連結で前記車両の転舵輪を転舵する転舵機構と、前記操舵部側と前記転舵機構側とを断接するクラッチ機構と、前記操舵部による操舵角を検出する操舵角検出部と、前記操舵角検出部が検出した操舵角に基づいた前記転舵機構による転舵角となるように当該転舵角を制御する転舵角制御部と、を備え、前記転舵角制御部は、前記車両が始動された際は、前記クラッチ機構により前記操舵部側と前記転舵機構側とが接続されているときの前記操舵角に対する前記転舵角の比以下である第１の値になるように、目標舵角比を設定し前記操舵角に対する前記転舵角の比である舵角比を制御する車両用操舵装置である。
本発明によれば、車両が始動された際は、クラッチ機構により操舵部側と転舵機構側とが接続されているときの操舵角に対する転舵角の比（機械的舵角比）以下になるように舵角比を制御する。よって、異物のかみ込みなどによりクラッチ機構が誤接続されても、クラッチ機構の誤接続による車両の始動の際においても、セルフステアは発生せず、よって運転者に与える違和感を低減できる。
また、クラッチ機構が誤接続している場合に、第１の値を機械的舵角比より小さくすれば、操作部（のハンドル）がロックされるので、運転者に異常の発生を知らせることができる。よって、運転者が一度車両の駆動を停止して、車両の再始動を図ることも期待される。そのため、異物などによるクラッチ機構の誤接続が解除される可能性も高まる。

前記の場合に、前記操舵部による操舵トルクを検出する操舵トルク検出部を備え、前記転舵角制御部は、前記車両が始動された際に前記操舵トルク検出部で第２の値以上の操舵トルクが検出されたときは、前記操舵トルク検出部で検出される操舵トルクに基づいて前記転舵角を制御するようにしてもよい。
本発明によれば、第２の値以上の操舵トルクが検出されたときは、所謂ＳＢＷモードから所謂ＥＰＳモードに切り替え、操舵トルクに基づいた制御、つまり、通常の電動パワーステアリング装置として機能させることが可能となる。

前記の場合に、前記車両の始動後に前記操舵角検出部が第３の値以上の操舵角を検出するまで制動状態を維持するように、前記車両の制動装置を制御する制動制御部に指示を送信する指示送信部を備えるようにしてもよい。
本発明によれば、クラッチ機構が正常に解放できていれば、操舵部は第３の値以上に操舵することができるので、所謂ＳＢＷモードで正常に立ち上がったと判定できて、制動を解除して車両を運転することができる。また、クラッチ機構が誤接続された状態で、かつＳＢＷモードの制御状態、つまりハンドルがロックされた状態で、車両が走行に移行する不具合を防止することができる。

前記の場合に、前記転舵角制御部は、前記車両の始動後に前記操舵角検出部が第４の値以上の操舵角を検出したときは、当該舵角比を予め定めた状態に制御するようにしてもよい。
本発明によれば、車両の始動後に前記操舵角検出部が第４の値以上の操舵角を検出したときは、クラッチ機構が開放され、正常に所謂ＳＢＷモードが立ち上がったと判定することができるので、徐々に車速に応じた舵角比に移行することができる。

クラッチ機構が誤接続してしまっても、運転者に与える違和感を低減できるステア・バイ・ワイヤ機能を備えた車両用操舵装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる車両用操舵装置の全体の概略構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態にかかる車両用操舵装置と連動する制動装置の概要を表す構成図である。 図３は、本発明の一実施形態にかかる車両用操舵装置の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態にかかる車両用操舵装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の一実施形態にかかる車両用操舵装置のモード設定部の実行する処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる車両用操舵装置の全体の概略構成を示す図である。
図１に示すように、車両用操舵装置１は、転舵輪６，６を有する車両Ｖに設けられている。車両用操舵装置１は、ハンドル２と、クラッチ機構４と、転舵装置５と、を有する。
ハンドル２は入力軸２ａと一体に回転する。ハンドル２と入力軸２ａは、運転者が操舵のための回転操作をする「操舵部」を構成する。転舵装置５は、出力軸４ａの回転運動をラック軸６ａの直線運動に変換する。ラック軸６ａは、図示しないタイロッドを介して転舵輪６，６に接続される。転舵輪６，６は、ラック軸６ａの直線運動で転舵される。

転舵装置（ステアリングギアボックス）５は、ラック・アンド・ピニオン機構（図示せず）で出力軸４ａの回転運動をラック軸６ａの直線運動に変換する。このラック・アンド・ピニオン機構は、ラックとピニオンとが噛み合い、ステアリングギアボックス５のハウジング内に収納されている。ラックはラック軸６ａに形成されている。転舵装置５には、電動モータ（転舵モータ）５ａが設けられている。転舵モータ５ａは、ラック軸６ａを直線運動させるように駆動する。転舵モータ５ａが駆動するとラック軸６ａが直線運動し、転舵輪６，６が転舵する。

出力軸４ａと、転舵装置５と、転舵モータ５ａと、ラック軸６ａとは、転舵輪６，６を転舵させる「転舵機構」を構成する。
入力軸２ａには、電動モータ（反力モータ）３が接続されている。反力モータ３は、入力軸２ａを軸周りに回転させるトルクを発生する。これにより、車両用操舵装置１が後述のＳＢＷモードで動作している際に、ハンドル２を握る運転者の手元には、操舵に係る反力（手応え）が伝えられる。

反力モータ３、および転舵モータ５ａは、制御装置８で制御される。つまり、反力モータ３、および転舵モータ５ａは、制御装置８から与えられる指令（制御信号）に基づいて駆動する。
入力軸２ａには、トルクセンサ７ａが設けられている。トルクセンサ７ａは、入力軸２ａに発生するトルクを検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。

反力モータ３と転舵モータ５ａとには、それぞれレゾルバ（それぞれ、反力モータレゾルバ７ｂ，転舵モータレゾルバ７ｃ）が設けられている。反力モータレゾルバ７ｂは、反力モータ３の回転動作量（回転角度）を検出し、その検出信号を制御装置８に入力する。また、転舵モータレゾルバ７ｃは、転舵モータ５ａの回転動作量（回転角度）を検出し、その検出信号をそれぞれ制御装置８に入力する。

さらに、制御装置８には、車輪速センサ７ｄの検出信号（車輪速信号）が入力される。車輪速センサ７ｄは、車輪（転舵輪６，６）の回転速度を検出するセンサである。車輪速信号は、車輪が１回転するごとに所定数のパルスを発生するパルス波である。制御装置８は、車輪速センサ７ｄから入力される車輪速信号に基づいて車両Ｖの車速を算出する。したがって、車輪速センサ７ｄは車速を検出する車速センサになる。

ハンドル２（入力軸２ａ）には、操舵角を検出する舵角センサ７ｅが設けられ、舵角センサ７ｅの検出信号が制御装置８に入力される。制御装置８は、舵角センサ７ｅから入力される検出信号に基づいて、ハンドル２（入力軸２ａ）の操舵角を算出可能に構成されている。制御装置８は、舵角センサ７ｅが検出するハンドル２の操舵角に基づいて、レゾルバを中点補正する。

クラッチ機構４は、遊星歯車機構４０を備える。遊星歯車機構４０は、リングギヤ４０ａと、プラネタリギヤ４０ｂと、サンギヤ４０ｃと、を有する。また、クラッチ機構４には、ロック用ギヤ４１と、ロック装置４２と、が設けられている。ロック装置４２は、ロック用ギヤ４１に係り合いするロックピン４２ｂと、ロックピン４２ｂを駆動する電磁ソレノイド４２ａと、から構成される。
リングギヤ４０ａは、入力軸２ａと一体に回転する。サンギヤ４０ｃは、出力軸４ａと同軸の回転軸周りに自在に回転する。プラネタリギヤ４０ｂは、出力軸４ａと一体に回転するプラネタリキャリア４０ｄに軸支される。

また、ロック用ギヤ４１は外歯歯車で、サンギヤ４０ｃと一体に回転する。ロックピン４２ｂは、ロック用ギヤ４１の歯溝に係り合いする。ロックピン４２ｂが係り合いするとロック用ギヤ４１の回転が規制される。ロックピン４２ｂは、図示しない付勢手段によってロック用ギヤ４１に近接する方向に付勢されてロック用ギヤ４１に係り合いする。
電磁ソレノイド４２ａは、励磁電流が供給されたときにロックピン４２ｂを変位させてロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係り合いを解除する。

ロック装置４２は、制御装置８で制御される。制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａに励磁電流を供給して、ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係り合いを解除する。
このように構成されるクラッチ機構４において、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係り合うようにすると、ロック用ギヤ４１と一体に回転するサンギヤ４０ｃの回転が規制される。

この状態で、運転者がハンドル２を回転操作すると、入力軸２ａの回転にともなってリングギヤ４０ａが回転する。そして、サンギヤ４０ｃの回転が規制されているため、プラネタリギヤ４０ｂは自転しながらサンギヤ４０ｃの周囲を公転する。プラネタリギヤ４０ｂの公転によって、プラネタリギヤ４０ｂを軸支するプラネタリキャリア４０ｄと、プラネタリキャリア４０ｄと一体に回転する出力軸４ａと、が回転する。

このように、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係り合いした状態では、入力軸２ａの回転が出力軸４ａに伝達される。つまり、クラッチ機構４は、入力軸２ａと出力軸４ａが係り合いした状態（動力伝達状態）になる。クラッチ機構４が動力伝達状態になると、運転者がハンドル２を回転操作することで入力軸２ａに入力される回転動力が転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）へ伝達される。
ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係り合いが解除されると、ロック用ギヤ４１と一体に回転するサンギヤ４０ｃは自在に回転可能になる。

この状態で、運転者がハンドル２を回転操作すると、入力軸２ａの回転にともなってリングギヤ４０ａが回転する。また、プラネタリギヤ４０ｂは自転してサンギヤ４０ｃの周囲を公転しようとする。しかしながら、プラネタリキャリア４０ｄには、出力軸４ａおよびラック軸６ａを介して転舵輪６，６が接続されている。このため、プラネタリキャリア４０ｄの回転に対する抵抗は、回転自在の状態にあるサンギヤ４０ｃの回転に対する抵抗よりもはるかに大きい。したがって、プラネタリギヤ４０ｂが自転すると、回転に対する抵抗が小さいサンギヤ４０ｃが回転（自転）し、プラネタリキャリア４０ｄは回転しない。よって、出力軸４ａは回転しない。

このように、ロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係り合いが解除された状態では、入力軸２ａの回転が出力軸４ａに伝達されない。つまり、クラッチ機構４は、入力軸２ａと出力軸４ａとが切断した状態（動力遮断状態）になる。クラッチ機構４が動力遮断状態になると、運転者がハンドル２を回転操作することで入力軸２ａに入力される回転動力が転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）に伝達されない状態になる。
このように、クラッチ機構４は、操作部（ハンドル２，入力軸２ａ）側と、転舵機構（出力軸４ａ，転舵装置５，ラック軸６ａ）側との間に設けられている。そして、クラッチ機構４は、操作部から転舵機構に回転動力が伝達される動力伝達状態と、操作部から転舵機構への回転動力の伝達が遮断される動力遮断状態と、が切り替わる。

制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａへの励磁電流の供給と供給停止を切り替えてクラッチ機構４（ロック装置４２）を制御し、クラッチ機構４の状態（動力伝達状態と動力遮断状態）を切り替える。
制御装置８は、反力モータ３と、クラッチ機構４と、転舵モータ５ａと、を制御して車両用操舵装置１を制御する。制御装置８は、車両用操舵装置１を、ＳＢＷ（Steer By Wire）モードと、ＥＰＳ（Electronic Power Steering）モード（電動パワーステアリングモード）とで制御する。

制御装置８は、車両Ｖが通常に走行する際には、車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御する。具体的には、制御装置８が、電磁ソレノイド４２ａに励磁電流を供給してロックピン４２ｂとロック用ギヤ４１の係り合いを解除する。これによって、クラッチ機構４が動力遮断状態に切り替わり、車両用操舵装置１がＳＢＷモードに設定される。ＳＢＷモードでは、車両用操舵装置１は、転舵モータ５ａの駆動により転舵力を発生させる。

また、制御装置８は、車両Ｖの電気系統の失陥発生などの際においては、ＳＢＷモードからＥＰＳモードに移行させる。すなわち、制御装置８は、電磁ソレノイド４２ａへの励磁電流の供給を停止して、ロックピン４２ｂがロック用ギヤ４１に係り合うようにする。これによって、クラッチ機構４が動力伝達状態に切り替わる。したがって、車両Ｖの電気系統が失陥した状態であっても、運転者はハンドル２を回転操作して車両Ｖを操舵できる。すなわち、ＥＰＳモードでは、転舵モータ２９の駆動により運転者の手動による操舵に係る補助力を発生させる。

車両用操舵装置１をＳＢＷモードで制御する際には（つまり、クラッチ機構４が動力遮断状態に切り替わっている際には）、制御装置８は、ハンドル２の回転操作量（操舵角）を算出する。すなわち、制御装置８は、反力モータレゾルバ７ｂから入力される検出信号に基づいて操舵角を算出する。そして、制御装置８は、操舵角に対応した、転舵輪６，６の転舵角を算出する。さらに、制御装置８は、転舵輪６，６の転舵角に対応したラック軸６ａの動作量（ストローク）を算出する。制御装置８は、算出したストロークを目標ストロークとする。そして、制御装置８は、ラック軸６ａが目標ストロークだけ動作するように転舵モータ５ａを制御する。つまり、制御装置８は、操舵角に応じた指令を転舵モータ５ａに与えて転舵輪６，６を転舵させる。
また、制御装置８は、反力モータ３を制御して、入力軸２ａに所定のトルク（操舵反力トルク）を付与する。入力軸２ａに操舵反力トルクが付与されることによって、運転者に対する擬似的な操舵反力が発生する。そして、車両用操舵装置１に良好な操舵フィーリングが付与される。

本実施形態の車両用操舵装置１は、車両の制動装置と連携した動作を行うので、次に、車両の制動装置について説明する。
図２は、本実施形態にかかる制動装置２１０の概要を表す構成図である。この制動装置２１０は、所謂ブレーキ・バイ・ワイヤ（Brake By Wire）により車両の摩擦制動力を発生する装置である。

制動装置２１０は、ブレーキペダル２１２の操作により運転者が入力した踏力をブレーキ液圧に変換するマスタシリンダ２３４等を備えた入力装置２１４、マスタシリンダ２３４で発生したブレーキ液圧に応じて、または、そのブレーキ液圧とは無関係にブレーキ液圧を発生させるモータシリンダ装置２１６、車両挙動安定化装置２１８、ディスクブレーキ機構２３０ａ〜２３０ｄなどを備える。モータシリンダ装置２１６は、電動モータ２７２の駆動力を受けてブレーキ液圧を発生させる第１及び第２スレーブピストン２７７ａ，２７７ｂを備える。
なお、配管２２２ａ〜２２２ｆには、各部のブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサＰｍ，Ｐｐ，Ｐｈが設けられている。また、車両挙動安定化装置１８は、ブレーキ液加圧用のポンプ２７３を備える。

モータシリンダ装置２１６には（車両挙動安定化装置２１８を介して）、図示しない車両の右側前輪に設けられたディスクブレーキ機構２３０ａで液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ２３２ＦＲと、左側後輪に設けられたディスクブレーキ機構２３０ｂに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ２３２ＲＬと、右側後輪に設けられたディスクブレーキ機構２３０ｃに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ２３２ＲＲと、左側前輪に設けられたディスクブレーキ機構２３０ｄに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ２３２ＦＬと、が接続される。

次に、制動装置２１０の基本動作について説明する。制動装置２１０では、モータシリンダ装置２１６やバイ・ワイヤの制御を行う制御系の正常作動時において、運転者がブレーキペダル２１２を踏むと、いわゆるバイ・ワイヤ式のブレーキシステムがアクティブになる。具体的には、正常作動時の制動装置２１０では、運転者がブレーキペダル２１２を踏むと（後述のブレーキペダルストロークセンサ２５２で検出）、第１遮断弁２６０ａおよび第２遮断弁２６０ｂが、マスタシリンダ２３４と各車輪を制動するディスクブレーキ機構２３０ａ〜２３０ｄ（ホイールシリンダ２３２ＦＲ，２３２ＲＬ，２３２ＲＲ，２３２ＦＬ）との連通を遮断した状態で、モータシリンダ装置２１６が、モータ２７２の駆動により発生するブレーキ液圧を用いてディスクブレーキ機構２３０ａ〜２３０ｄを作動させて、各車輪を制動する。

また、正常作動時は、第１遮断弁２６０ａおよび第２遮断弁２６０ｂが遮断される一方、第３遮断弁２６２が開弁され、ブレーキ液は、マスタシリンダ２３４からストロークシミュレータ２６４に流れ込むようになり、第１遮断弁２６０ａおよび第２遮断弁２６０ｂが遮断されていても、ブレーキ液が移動し、ブレーキペダル２１２操作時にはストロークが生じ、ペダル反力が発生するようになる。

一方、制動装置２１０では、モータシリンダ装置２１６などが不作動である異常時において、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、既存の油圧式のブレーキシステムがアクティブになる。具体的には、異常時の制動装置２１０では、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、第１遮断弁２６０ａおよび第２遮断弁２６０ｂをそれぞれ開弁状態とし、かつ、第３遮断弁２６２を閉弁状態として、マスタシリンダ２３４で発生するブレーキ液圧をディスクブレーキ機構２３０ａ〜２３０ｄ（ホイールシリンダ２３２ＦＲ，２３２ＲＬ，２３２ＲＲ，３２ＦＬ）に伝達して、ディスクブレーキ機構２３０ａ〜２３０ｄ（ホイールシリンダ２３２ＦＲ，２３２ＲＬ，２３２ＲＲ，２３２ＦＬ）を作動させて各車輪を制動する。
その他の入力装置２１４、モータシリンダ装置２１６、車両挙動安定化装置２１８の構成や動作は公知であるため、詳細な説明は省略する。

図３は、車両用操舵装置１の制御系の電気的な接続を示すブロック図である。この制御系は、制御装置８（ＳＢＷ−ＥＣＵ（Electronic Control Unit））を中心に構成されている。制御装置８は、マイクロコンピュータや、各種インターフェイス機器を中心に構成されている。制御装置８には、前記のとおり、舵角センサ７ｅ、トルクセンサ７ａ、車輪速センサ７ｄ，反力モータレゾルバ７ｂ、転舵モータレゾルバ７ｃ、転舵モータ５ａ、反力モータ３、電磁ソレノイド４２ａなどの各種センサ、各種アクチュエータが接続されている。また、車両のイグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮになったときのイグニッション信号も入力する。

制御装置２００（ＥＳＢ−ＥＣＵ）（制動制御部）は、前記の制動装置２１０を制御する制御装置である。制御装置２００には、ブレーキペダル２１２の踏量を検出するブレーキペダルストロークセンサ２０１と、制動装置２１０（の各種センサ、アクチュエータ）とが接続されている。
制御装置８と制御装置２００とは、車両内の各部間の通信を可能とする通信システムであるＣＡＮ（Controller Area Network）４００を介して互いに通信可能である。

次に、図３の制御系に基づいて車両用操舵装置１が実行する制御処理の内容について説明する。
図４に示すように、制御装置８は、モード設定部３１０（転舵角制御部、指示送信部）を備えている。モード設定部３１０は、車両用操舵装置１の動作モードを設定する。すなわち、車両用操舵装置１の動作モードとしては、ＳＢＷモード、ＥＰＳモード、マニュアルステアリングモードとがある。ＳＢＷモードは、前記のとおり、車両用操舵装置１ステア・バイ・ワイヤによる操舵装置として、転舵モータ５ａなどのアクチュエータの出力のみで転舵力を発生させるモードである。ＥＰＳモードは、前記のとおり、車両用操舵装置１を通常の電動パワーステアリング装置として、ハンドル２の回転による運転者の手動の転舵力を転舵モータ５ａなどのアクチュエータの駆動でアシストするモードである。マニュアルステアリングモードは、転舵モータ５ａなどのアクチュエータのアシストはまったくなしで、ハンドル２の回転による運転者の手動の力だけで車両用操舵装置１において転舵力を得るモードである。モード設定部３１０は、所定の条件にしたがって、これらのモード切り替えを行うように、転舵モータ制御部３２０、反力モータ制御部３３０、ソレノイド制御部３４０にモード設定信号を出力する。また、モード設定部３１０は、所定の通信を行う指示となる通信指示信号を通信制御部３５０に出力する。

転舵モータ制御部３２０は、転舵モータ５ａを制御する。すなわち、転舵モータ５ａをモータ駆動信号で駆動するモータ駆動回路３２３にモータ制御信号を出力して、転舵モータ５ａの動作を制御する。転舵モータ制御部３２０は、制御マップ３２２を有して、この制御マップ３２２に従って転舵モータ５ａの転舵角を制御する転舵角制御マップ部３２１を備えている。すなわち、詳細な図示、説明は省略するが、モータ駆動回路３２３から転舵モータ５ａへ供給する三相交流電流を検出し、また、転舵モータ５ａの回転角度を検出して、モータ駆動回路３２３へ供給する三相交流電流のフィードバック制御などを行う。

反力モータ制御部３３０は、反力モータ３を制御する。すなわち、反力モータ制御部３３０は、反力モータ３をモータ駆動信号で駆動するモータ駆動回路３３１にモータ制御信号を出力して、反力モータ３の動作を制御する。
ソレノイド制御部３４０は、電磁ソレノイド４２ａを制御する。すなわち、ソレノイド制御部３４０は、電磁ソレノイド４２ａをソレノイド駆動信号で駆動するソレノイド駆動回路３４１にソレノイド制御信号を出力して、電磁ソレノイド４２ａの動作を制御する。
転舵モータ制御部３２０、反力モータ制御部３３０、ソレノイド制御部３４０は、転舵モータ５ａ、反力モータ３、電磁ソレノイド４２ａを、モード設定部３１０からのモード設定信号によるモード設定に応じて動作させる。

すなわち、転舵モータ制御部３２０は、ＳＢＷモードの場合は、舵角センサ７ｅの検出値に基づき、転舵モータ５ａなどの転舵力だけで転舵輪４３の転舵力を出力するように、転舵モータ５ａを制御する。転舵モータ制御部３２０は、ＥＰＳモードの場合は、トルクセンサ７ａの検出値に基づき、運転者のハンドル２２の回転による回転トルクをアシストするように、転舵モータ５ａに転舵輪４３の転舵力を出力させる。転舵モータ制御部３２０は、マニュアルモードの場合は、転舵モータ５ａを駆動しない。

また、転舵角制御マップ部３２１は、ハンドル２の操舵角に対する転舵角をフィードバック制御する。すなわち、転舵角制御マップ部３２１は、ハンドル２の操舵角から所定の舵角比に基づいて目標転舵角を算出し、実転舵角が目標転舵角になるようにフィードバック制御する。
つまり、ブラシレスモータなどで構成される転舵モータ５ａの回転角を（転舵モータ５ａの転舵モータレゾルバ７ｃなどで）検出し、この回転角が目標値となるように制御する。具体的には、車両が低車速走行の際には（車速は、車輪速センサ７ｄにより検出する）、操舵角に対する転舵角が相対的に大きくなるように（クイックレシオ）制御する。また、車両が高車速走行の際には、操舵角に対する転舵角が相対的に小さくなるように（スローレシオ）制御する。

反力モータ制御部３３０は、ＳＢＷモードなどの場合に、必要な操舵反力を与えるように、反力モータ３を制御する。
ソレノイド制御部３４０は、ＳＢＷモードの場合は、クラッチ機構４を切断し、ＥＰＳモードマニュアルモードの場合は、クラッチ機構４を接続するように、電磁ソレノイド４２ａを制御する。
通信制御部３５０は、通信回路３５１を制御する。通信回路３５１は、制御装置８がＣＡＮ４００を介して車両の各部と通信を行うための回路である。通信制御部３５０は、通信回路３５１に通信制御信号を出力し、モード設定部３１０からの通信指示信号に応じた制御指示信号を制御装置２００に送信させる。

ところで、車両の始動時に、異物のかみ込みなどの影響によりクラッチ機構４が誤接続してしまう場合がありうる。この場合は、本来はＳＢＷモードであるにもかかわらず、制御装置８がＳＢＷモードで設定する本来の舵角比ではなく、機械的舵角比で車両用操舵装置１は駆動することになる。機械的舵角比とは、クラッチ機構４を接続してハンドル２２側と転舵機構４４側とを連結している際に、機械的に定まる舵角比である。

この状態で、制御装置８がクイックレシオ（車両が始動時なので低車速走行）でＳＢＷモードの制御を行う場合は、クイックレシオと機械的舵角比との偏差を埋めようと転舵モータ５ａをフィードバック制御することになる。しかし、クラッチ機構４が誤接続している限り、この偏差は埋まらずに拡大していく。すると、転舵機構４４側にハンドル２２側も接続されているので、ハンドル２２が勝手に回転し（セルフステア）、運転者に違和感を与えてしまうという問題がある。

なお、このクラッチ機構４の誤接続の場合に、逆にスローレシオ（車両が高車速走行の場合）でＳＢＷモードの制御を行うときは、舵角比がフィードバック制御の目標値を追い越してしまうので、制御装置８は当該状態を解消しようとし、運転者はハンドル２２を回転させにくくなる（ステアリングロック）。
ここで、セルフステアの状態になってハンドル２２が勝手に回転してしまうより、ステアリングロックの状態の方が、運転者を慌てさせず、違和感を与えることがないといえる。
そこで、本実施形態では、車両の始動時のＳＢＷモードにおいては、本来のクイックレシオより小さな舵角比である機械的舵角比以下の舵角比になるように制御して、セルフステアの発生を防止することができるようにしている。

以下、このような動作を実現するモード設定部３１０が実行する処理について説明する。図５は、モード設定部３１０が実行する処理について説明するフローチャートである。まず、車両がイグニッションＯＦＦ（エンジン停止）の状態にある場合は、クラッチ機構４が接続され、ハンドル２２側と転舵機構４４側とは連結されている。これは、エンジンが停止した状態で人手により車両を後ろから押して移動させる場合などにも、ステアリングをきれるようにするためである。

そしてイグニッションスイッチ（図示せず）をＯＮにして車両を始動させると、イグニッション信号が制御装置８に入力されて、モード設定部３１０は、車両の始動時であると判断する（Ｓ１のＹｅｓ）。この場合、モード設定部３１０は、通信指示信号を通信制御部３５０に出力し、制御指示信号を制御装置８から制御装置２００に送信して、制動装置２１０を制動状態にさせるように指示する（Ｓ２）。すなわち、制動装置２１０を動作させて、車両の各車輪を制動する。よって、車両は停止状態を保つ。次に、モード設定部３１０は、モード設定信号を送り、転舵モータ制御部３２０、反力モータ制御部３３０、ソレノイド制御部３４０にＳＢＷモードの動作を行わせる（Ｓ３）。
ＳＢＷモードでは、前記のとおり、操舵角に対する転舵角の比（舵角比）を、車両の低車速時にはクイックレシオ、車両の高車速時にはスローレシオにする。そして、この場合は、車両の始動時なので、転舵角制御マップ部３２１が、まずは、制御マップ３２２に基づいてクイックレシオにするのが通例である。

しかし、本実施形態においては、これとは異なり、モード設定部３１０は、ＳＢＷモードの動作を指示するモード設定信号とともに舵角比指示信号を転舵モータ制御部３２０に出力し、舵角比を機械的舵角比以下の所定の値である舵角比Ｒ（第１の値）にする（Ｓ４）。前記のとおり、機械的舵角比は、クラッチ機構４を接続してハンドル２２側と転舵機構４４側とを連結している際に、機械的に定まる舵角比である。そして、機械的舵角比は、一般的には、前記のクイックレシオより小さく、スローレシオより大きな舵角比である（操舵角に対して、クイックレシオより小さく、スローレシオより大きな転舵角になる）。

そして、所定値Ｔ（第２の値）以上の操舵トルクをトルクセンサ７ａで検出したときは（Ｓ５のＹｅｓ）、モード設定部３１０は、モード設定信号を送り、転舵モータ制御部３２０、反力モータ制御部３３０、ソレノイド制御部３４０にＥＰＳモードの動作を行わせる（Ｓ６）。すなわち、所定値Ｔ以上の操舵トルクを検出した場合とは、クラッチ機構４が前記の誤接続を起こしたときであり、この場合はＥＰＳモードに移行する。この場合においては、通常、イグニッションＯＦＦされるまで、ＥＰＳモードが維持されることになる。

また、一度、所定値θ（第３の値、第４の値）以上の操舵角を検出したときは（Ｓ７のＹｅｓ）、前記の制動状態（Ｓ２）を解除し（Ｓ８）、舵角比を前記の舵角比Ｒから、予め定めた状態、すなわちＳＢＷモードで定まっている舵角比に変更する（Ｓ８）。すなわち、舵角比が所定値θ以上となるのは、前記のクラッチ機構４の誤接続は発生せず、ステアリングロックが発生していないので、ＳＢＷモードで定まる舵角比（通常のクイックな舵角比）に移行する。そして、制動状態を解除して通常の走行を可能とする。なお、制動状態を解除するため（Ｓ８）の基準値となる所定値θと、舵角比をＳＢＷモードで定まる舵角比（通常のクイックな舵角比）に移行させる（Ｓ９）基準値となる所定値θとは、異なる値を用いてよい。すなわち、本発明の第３の値と第４の値とは異なる値としてもよい。
車両を再始動しない限り、通常のクイックレシオの舵角比になって（Ｓ９）以後は、ＳＢＷモードが続く限りは、転舵角制御マップ部３２１により、車両の低車速走行時はクイックレシオ、高車速走行時はスローレシオに制御する。すなわち、図５の処理は、車両の始動の際の短時間に実行される処理である。

このように、車両の始動時には、クイックレシオとせず、クイックレシオより小さな機械的舵角比よりさらに小さな舵角比Ｒにする。あるいは、機械的舵角比と同じ舵角比Ｒとする（Ｓ４）。よって、異物のかみ込みなどによりクラッチ機構４が誤接続されても、その接続により機械的に定まる機械的舵角比、あるいは、それよりさらに小さな舵角比に設定される。そのため、車両の始動時においても、クラッチ機構４の誤接続によるセルフステアは発生せず、よってセルフステアの発生により運転者を慌てさせることがなく、運転者に違和感を与えない。

また、この場合に、舵角比Ｒを機械的舵角比と同じに設定したときは、通常のコンベンショナルステアリングのように操舵できてしまい、運転手は異常に気付きにくい。しかし、舵角比Ｒを機械的舵角比より小さく設定したときは、ステアリングロックの発生により運転者に異常の発生を知らせることができる。よって、運転者が操舵系の異常の発生に気付き、イグニッションスイッチを一度ＯＦＦにして、車両の再始動を図ることも期待される。そのため、異物のかみ込みなどによるクラッチ機構４の誤接続が解除される可能性も高まる。

そして、この場合は、所定の操舵トルクＴ以上を検出したときは（Ｓ５）、ＥＰＳモードに移行する（Ｓ６）。操舵トルクＴは、正常時にはあり得ないような大きな操舵トルク（前記のクラッチ機構４の誤接続が発生したときの操舵トルク）に設定されている。よって、この場合は、ＥＰＳモードに移行することで、運転者にスムーズな操舵操作を行わせることができる。

また、始動時から制動装置２１０による制動状態を維持して車両を発車させないようにし（Ｓ２）、所定の操舵角θ以上の操舵角を検出したときには（Ｓ７のＹｅｓ）、制動装置２１０による制動状態を解除して（Ｓ８）、車両を発車できるようにしている。すなわち、クラッチ機構４の誤接続のまま高車速走行に移行できるようにするのは、問題がある。よって、運転者がハンドルをステアリングロックが発生することなく操舵角θ以上回転させ、運転の意思を示すまでは、車両を制動装置２１０により停止させておくことができる。

さらに、車両の始動時で車両が停止している際または低車速で走行を始めた際に、操舵角θ以上の操舵がなされると舵角比Ｒから、ＳＢＷモードによる舵角比に移行させている（Ｓ９）。そして、以後は、通常どおり、車両の低車速時はクイックレシオ、高車速時はスローレシオに制御する。すなわち、始動時からしばらくして問題なければ、徐々に正常な制御に戻すことが可能となる。

１ 車両用操舵装置
４ クラッチ機構
７ａ トルクセンサ（トルク検出部）
７ｅ 舵角センサ（操舵角検出部）
１２ ハンドル（操舵部）
２１０ 制動装置
２００ 制御装置（制動制御部）
３１０ モード設定部（転舵角制御部、指示送信部）

Claims (4)

1. 車両の操舵のための操作を行う操舵部と、
   前記操舵部と非連結で前記車両の転舵輪を転舵する転舵機構と、
   前記操舵部側と前記転舵機構側とを断接するクラッチ機構と、
   前記操舵部による操舵角を検出する操舵角検出部と、
   前記操舵角検出部が検出した操舵角に基づいた前記転舵機構による転舵角となるように当該転舵角を制御する転舵角制御部と、
   を備え、
   前記転舵角制御部は、前記車両が始動された際は、前記クラッチ機構により前記操舵部側と前記転舵機構側とが接続されているときの前記操舵角に対する前記転舵角の比以下である第１の値になるように、目標舵角比を設定し前記操舵角に対する前記転舵角の比である舵角比を制御する車両用操舵装置。
2. 前記操舵部による操舵トルクを検出する操舵トルク検出部を備え、
   前記転舵角制御部は、前記車両が始動された際に前記操舵トルク検出部で第２の値以上の操舵トルクが検出されたときは、前記操舵トルク検出部で検出される操舵トルクに基づいて前記転舵角を制御する請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記車両の始動後に前記操舵角検出部が第３の値以上の操舵角を検出するまで制動状態を維持するように、前記車両の制動装置を制御する制動制御部に指示を送信する指示送信部を備えた請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記転舵角制御部は、前記車両の始動後に前記操舵角検出部が第４の値以上の操舵角を検出したときは、当該舵角比を予め定めた状態に制御する請求項１〜３の何れかの一項に記載の車両用操舵装置。

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