JP2001026277A

JP2001026277A - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP2001026277A
Application number: JP11197995A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakano; 史郎中野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】舵取り機構の動作の最適化が可能であるととも
に、操舵フィーリングが良好で、かつ電力消費も抑制で
きる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイール２０と舵取り機構１
０とは、クラッチ７０を介して連結／分離可能である。
直進走行状態では、クラッチ７０を連結状態として、ス
テアリングホイール２０を舵取り機構１０に機械的に連
結する。このとき、操舵モータ４０および反力アクチュ
エータ３０は駆動しない。直進走行状態以外のときに
は、クラッチ７０を分離状態として、ステアリングホイ
ール２０と舵取り機構１０とを機械的に分離する。舵取
り機構１０は、舵取り制御部５０によって制御される操
舵モータ４０により駆動される。ステアリングホイール
２０との機械的結合が絶たれているので、舵取り機構１
０には、車速等に応じた最適な動作を行わせることがで
きる。【効果】直進走行状態における不快な振動を抑制でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ステアリングホ
イールなどの操作手段と、操向輪を転舵させるための舵
取り機構とが機械的に切り離された車両用操舵装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ステアリングホイールと舵取り機構とを
機械的に切り離し、ステアリングホイールの操作方向お
よび操作量を検出するとともに、その検出結果に基づ
き、電動モータ等の操舵アクチュエータからの駆動力を
舵取り機構に与えて、車輪（操向輪）を転舵させるよう
にした車両用操舵装置が提案されている（たとえば、特
開平９−１４２３３０号公報参照）。

【０００３】すなわち、ステアリングホイールの操作方
向および操作量などに基づいて、操舵アクチュエータを
制御することによって、たとえば、車速に応じてステア
リングホイールの操作量に対する操向輪の転舵角の大小
（ステアリングギア比）を変更したり、車両がスピンし
そうな状況にあるときに、スピンを防止する適切な角度
に操向輪を自動的に転舵させたりすることができる（た
とえば、特開平９−６６８５２号公報参照）。つまり、
ステアリングホイールの操作と舵取り機構の動作との関
係を、車両の走行状態等に応じて自由に定めることがで
き、これにより、最適な車両の挙動を確保することがで
きる。

【０００４】路面の傾斜や凹凸などに起因する車輪から
の逆入力による外乱トルクが生じたときには、外乱補償
機能が働き、外乱トルクを打ち消すためのトルクが電動
モータから発生させられるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ステアリングホイール
の操舵角が中立点付近とされる直進走行状態は、一般
に、車両走行時においてもっとも長い走行状態である。
しかし、直進走行状態では、舵取り機構による舵取り動
作を最適化する上述のような車両用操舵装置は、あまり
有益ではない。しかも、直進走行状態において上述の外
乱補償機能が過度に働くと、振動が発生したりしてドラ
イバに違和感を与えるうえ、無用な電力消費にもつなが
る。

【０００６】また、上述のような車両用操舵装置は、ス
テアリングホイールと舵取り機構とは、電気的には結合
されているものの、機械的には分離されているため、電
気的な故障が生じた場合の舵取り動作の保証が問題にな
る。この問題を解決した先行技術は、たとえば、実開平
６−２２１５１号公報に開示されている。この先行技術
では、ステアリングホイールと舵取り機構とが、クラッ
チを介して分離／結合可能とされていて、故障時には、
クラッチを結合状態として、ステアリングホイールと舵
取り機構とを機械的に連結することによって、故障時に
おける車両の操向を保証している。

【０００７】しかし、ステアリングホイールと舵取り機
構とが機械的に分離されている状態では、ステアリング
ホイールの操作の位相と舵取り機構の動作の位相とは、
必ずしも機械的な結合を適切に行いうる関係にあるとは
限らない。たとえば、上述のような車両用操舵装置で
は、ステアリングギア比を、車速に応じて可変設定する
ことができる。この場合、低速走行時または停止時にお
いて最大のステアリングギア比が設定されることになる
が、ステアリングギア比が大きく設定される低速走行状
態で電気的故障が発生し、ステアリングホイールと舵取
り機構とがクラッチを介して機械的に連結される場合も
ありうる。この場合、ステアリングホイールにおける舵
角中点と舵取り機構における転舵角中点とが大きくずれ
ている場合もあるから、ステアリングホイールの回転角
範囲が一定範囲に制限されているとすれば、一方への操
向は十分にできても、他方への操向が著しく制限される
おそれがある。

【０００８】一方、車両の後退時には、低速走行時また
は停止時において設定される最大のステアリングギア比
が設定されることになろうが、後ろ向きでステアリング
ホイールを操作することになる後退時には、この最大の
ステアリングギア比でも不十分な場合がある。この発明
の目的は、操作手段と舵取り機構とが機械的に分離され
た車両用操舵装置における操舵フィーリングを向上する
ことである。

【０００９】この発明の第１の具体的な目的は、舵取り
機構の動作の最適化が可能であるとともに、操舵フィー
リングが良好で、かつ電力消費も抑制できる車両用操舵
装置を提供することである。また、この発明の第２の具
体的な目的は、故障発生時において、操作手段と舵取り
機構との位相差を補償して、良好な機械的連結を図るこ
とができ、これにより故障発生後においても良好な操舵
フィーリングを達成できる車両用操舵装置を提供するこ
とである。

【００１０】さらに、この発明の第３の具体的な目的
は、車両を後退させるときの操舵をより良好に行うこと
ができ、これにより操舵フィーリングを向上することが
できる車両用操舵装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、車両の操
向のための操作手段（２０）と、操向輪を転舵させるた
めの舵取り機構（１０）と、操作手段と舵取り機構とを
機械的に連結／分離可能なクラッチ機構（７０）と、操
作手段の操作に基づいて舵取り機構を駆動するための駆
動力を発生する操舵アクチュエータ（４０）と、車両直
進時においては、上記クラッチ機構を連結状態として上
記操作手段と舵取り機構とを機械的に連結させるクラッ
チ制御手段（５０）とを含むことを特徴とする車両用操
舵装置である。なお、括弧内の数字は、後述の実施形態
における対応構成要素等を表す。以下、この項において
同じ。

【００１２】上記の構成によれば、操作手段と舵取り機
構とは、クラッチ機構を介して機械的に連結／分離可能
となっている。操作手段の操作に基づいて舵取り機構を
駆動するための操舵アクチュエータが設けられていて、
クラッチ機構において操作手段と舵取り機構とを分離し
た状態では、操作手段の操作に応じて操舵アクチュエー
タが最適な舵取り動作を実現できる。その一方で、車両
が直進走行している状態においては、クラッチ機構は、
操作手段と舵取り機構とを機械的に連結するので、この
状態では、操舵アクチュエータは、駆動力の発生を停止
するか、または発生する駆動力を弱くすることができ
る。

【００１３】これにより、直進走行状態においては、操
舵アクチュエータからの駆動力に起因する振動が生じた
りすることがないので、良好な操舵フィーリングが得ら
れ、また、無駄な電力消費を回避できる。そして、直進
走行状態以外のときには、クラッチ機構により、操作手
段と舵取り機構とを機械的に切り離して、舵取り機構を
操舵アクチュエータによって駆動するようにすれば、コ
ーナリング時などにおいて、操向輪を最適な転舵状態と
することができる。

【００１４】なお、直進走行状態とは、たとえば、操作
手段の操舵角および／または舵取り機構の舵角（操向輪
の転舵角）が舵角中点付近の所定範囲内に一定時間以上
ある状態をいう。したがって、直進走行状態を検出する
ための直進走行状態検出手段は、たとえば、操作手段の
操舵角を検出する操舵角センサ（３４）および／または
舵取り機構の舵角を検出する舵角センサ（１５）と、こ
れらのセンサの出力が舵角中点付近を示す状態の継続時
間を計時するタイマ手段（Ｓ２）とで構成することがで
きる。したがって、上記クラッチ制御手段は、たとえ
ば、上記のような直進走行状態検出手段が直進走行状態
を検出しているときには、クラッチ機構を連結状態とし
（Ｓ３）、直進走行状態が検出されていないときには、
クラッチ機構を分離状態とする（Ｓ４）ものであればよ
い。

【００１５】請求項２記載の発明は、車両の操向のため
の操作手段（２０）と、操向輪を転舵させるための舵取
り機構（１０）と、操作手段と舵取り機構とを機械的に
連結／分離可能なクラッチ機構（７０）と、操作手段の
操作に基づいて舵取り機構を駆動するための駆動力を発
生する操舵アクチュエータ（４０）と、操作手段の操作
位相と舵取り機構による操向輪の転舵位相との位相差に
応じて、この位相差を打ち消すためのトルクを操作手段
に与えるとともに、操作手段と舵取り機構とを両者の位
相差の変動を許容した状態で機械的に連結する位相補償
連結手段（８５）と、電気的故障発生時に、上記操舵ア
クチュエータの駆動を停止するとともに、上記位相補償
連結手段の働きによって上記位相差が許容値にまで減少
するように定められた所定のタイミングで、上記クラッ
チ機構を連結状態として上記操作手段と舵取り機構とを
機械的に連結させるクラッチ制御手段（５０）とを含む
ことを特徴とする車両用操舵装置である。

【００１６】この構成によれば、通常時には、クラッチ
機構を分離状態として舵取り機構を電気的に制御し、操
作手段と舵取り機構とを電気的に結合させて、適切な操
向制御が行われる。そして、電気的故障が発生すると、
位相補償連結手段の働きにより、操作手段と舵取り機構
との位相差が補償された後に、クラッチ機構が連結さ
れ、操作手段と舵取り機構とが機械的に連結される。こ
れにより、故障発生後には、操作手段と舵取り機構と
が、位相差が少ないか、または、位相差のない状態で機
械的に連結されることになるから、故障発生後の操舵に
支障を来すことがない。つまり、位相差の補償をも達成
した機械的フェールセーフ機能を達成でき、故障発生後
も良好な操舵フィーリングを確保できる。

【００１７】請求項３記載の発明は、車両の操向のため
の操作手段（２０）と、この操作手段から機械的に切り
離して設けられ、操向輪を転舵させるための舵取り機構
（１０）と、操作手段の操作に基づいて舵取り機構を駆
動するための駆動力を発生する操舵アクチュエータ（４
０）と、操作手段の操作量に対する操向輪の転舵量の比
であるステアリングギア比を可変設定し、この設定され
たステアリングギア比に基づいて舵取り機構を駆動制御
するとともに、車両が後退するときには、車両が前進す
るときよりも大きなステアリングギア比を設定して上記
舵取り機構を駆動制御する舵取り制御手段（５０）とを
含むことを特徴とする車両用操舵装置である。

【００１８】この構成によれば、車両が後退するときに
は、車両が前進するときよりも大きなステアリングギア
比が設定されるから、後退時には、比較的少ない操作量
で車両の方向を変化させることができる。これにより、
後退時の操舵が容易になり、良好な操舵フィーリングが
得られる。なお、車両が前進しているか後退しているか
は、シフトレバーがＲレンジ（後退位置）にあるときに
作動する後退スイッチ（１００）を用いて検出したり、
エンジンの駆動力を伝達するトランスミッションが後退
状態にあることを検出するセンサ（スイッチなど）を利
用して検出したりすることができ、これらのスイッチや
センサに代表される後退検出手段（１００）の出力に応
じて、舵取り制御手段がステアリングギア比を設定する
こととすればよい。

【００１９】なお、請求項１、２および３の各発明は、
単独で実施されてもよいし、任意の２つまたは３つの発
明の特徴を組み合わせることもできる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の構成を示す図
解図である。この車両用操舵装置は、舵取り用の一対の
操向輪（通常は前輪）Ｗに舵取り動作を行わせるための
舵取り機構１０と、この舵取り機構１０に対してクラッ
チ７０を介して機械的に連結／分離が可能なステアリン
グホイール２０と、このステアリングホイール２０に反
力を付与する反力アクチュエータ３０とを有している。

【００２１】舵取り機構１０は、車体の左右方向に延び
て配設された操舵軸１１と、この操舵軸１１の両端部に
タイロッド１２，１２を介して結合され、操向輪Ｗ，Ｗ
を支持するナックルアーム１３，１３とを有している。
操舵軸１１は、ハウジング１４に支承されて軸方向に摺
動可能にされており、その途中部には、操舵アクチュエ
ータとしての操舵モータ４０が同軸的に組み込まれてい
る。操舵モータ４０が駆動されると、操舵モータ４０の
回転がボールねじ等からなる運動変換機構によって操舵
軸１１の摺動に変換され、この操舵軸１１の摺動により
操向輪Ｗ，Ｗの操舵が達成される。

【００２２】操舵軸１１の一部には、ラックギア１１ａ
が形成されており、このラックギア１１ａには、クラッ
チ７０の一方側に結合されたシャフト７１の先端のピニ
オンギア７３が噛合している。クラッチ７０の他方側に
結合されたシャフト７２は、ステアリングホイール２０
に結合されている。したがって、クラッチ７０が連結状
態であれば、ステアリングホイール２０に加えられた操
舵トルクは、操舵軸１１に機械的に伝達され、これによ
り、操向輪Ｗの転舵が達成される。

【００２３】反力アクチュエータ３０は、クラッチ７０
とステアリングホイール２０とを結合する上記のシャフ
ト７２を回転軸とする電動モータ（たとえば、三相ブラ
シレスモータ）で構成されており、そのケーシングが車
体の適所に固定されている。シャフト７２の一端には、
ステアリングホイール２０が同軸的に固定されている。
一方、シャフト７２の途中部には、歯車７５が固定され
ており、この歯車７５には別の歯車７６が噛合してい
る。この歯車７６の回転軸は、所定の弾性を有する捩れ
ばね３２によって車体の適所に連結されている。捩れば
ね３２は、ステアリングホイール２０の回転操作の停止
時に、その弾性により、歯車７５，７６を介して、シャ
フト７２を回転させ、ステアリングホイール２０を所定
の中立位置に復帰させるためのものである。これによ
り、操向輪Ｗ，Ｗの直進方向への復帰動作に伴って、ス
テアリングホイール２０を中立位置に復帰させることが
できる。

【００２４】反力アクチュエータ３０および操舵モータ
４０は、マイクロプロセッサ等を含む舵取り制御部５０
によって制御されるようになっている。具体的に説明す
ると、反力アクチュエータ３０には、ステアリングホイ
ール２０から入力される操作トルクを検出するためのト
ルクセンサ３３と、ステアリングホイール２０の操作位
置を検出するためのロータリエンコーダ３４（操舵角セ
ンサ）とが付設されており、これらの各検出信号は舵取
り制御部５０に入力されるようになっている。

【００２５】舵取り制御部５０は、トルクセンサ３３お
よびロータリエンコーダ３４の検出信号に基づいて制御
信号を作成し、その作成した制御信号を駆動回路３５に
与える。これにより、駆動回路３５から反力アクチュエ
ータ３０に制御信号に応じた電流が供給され、その結
果、反力アクチュエータ３０からステアリングホイール
２０に、ステアリングホイール２０の操作方向と逆方向
の適当な反力が付与される。したがって、ステアリング
ホイール２０の回転操作の際には、反力アクチュエータ
３０が発生する反力に抗する操作トルクを加える必要が
ある。

【００２６】一方、操舵モータ４０に関連して、操舵モ
ータ４０の回転位置を検出するためのロータリエンコー
ダ４１が配置されており、このロータリエンコーダ４１
の検出信号が舵取り制御部５０に入力されるようになっ
ている。また、操舵軸１１に関連して、この操舵軸１１
の軸方向位置（実転舵位置）を検出するための転舵位置
センサ１５（舵角センサ）が設けられている。この転舵
位置センサ１５の検出信号も舵取り制御部５０に入力さ
れるようになっている。舵取り制御部５０には、さら
に、車速を検出するための車速センサ６０の検出信号が
入力されるようになっている。この車速センサ６０は、
たとえば、車輪の回転速度を検出する車輪速センサによ
って構成することができる。

【００２７】舵取り制御部５０は、上記各センサ類から
の入力信号に基づいて電圧指令値を設定し、この設定し
た電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路４２に与え
る。これにより、駆動回路４２から操舵モータ４０に制
御信号に応じた電流が供給され、その結果、ステアリン
グホイール２０の操作方向に応じた方向に操舵軸１１を
摺動させるためのトルクが操舵モータ４０から出力され
る。

【００２８】一方、舵取り制御部５０は、クラッチ７０
を駆動するための駆動回路７７を制御する。この制御内
容は、図２のフローチャートに示されている。すなわ
ち、舵取り制御部５０は、ロータリエンコーダ３４およ
び転舵位置センサ１５の出力に基づいて、操舵角および
実転舵角（操向輪Ｗの実際の転舵角）が中点付近の所定
範囲（たとえば、±１５度以内の範囲。ただし、＋は右
方向操舵角を表し、−は左方向操舵角を表すものとす
る。）にあるかどうかを判断し（ステップＳ１）、さら
に、この状態が一定時間（たとえば、約３秒）継続した
かどうかを判断する（ステップＳ２）。

【００２９】操舵角が中点付近にある状態（ステップＳ
１のＹＥＳ）が上記一定時間以上継続した場合（ステッ
プＳ２のＹＥＳ）には、車両は直進走行状態にあるもの
とみなし、クラッチ７０を連結状態とすべく、駆動回路
７７を制御する（ステップＳ３）。同時に、反力アクチ
ュエータ３０および操舵モータ４０の駆動を停止する。

【００３０】操舵角が中点付近にないか（ステップＳ１
のＮＯ）、また、操舵角が中点付近にある状態が上記一
定時間以上継続しない場合（ステップＳ２のＮＯ）に
は、クラッチ７０は分離状態に制御される（ステップＳ
４）。クラッチ７０が分離状態のときには、反力アクチ
ュエータ３０は、トルクセンサ３３およびロータリエン
コーダ３４の各出力信号に応じてトルクを発生するよう
に駆動制御され、操舵モータ４０は、上述の各センサ類
からの入力信号に応じて駆動制御される。

【００３１】ただし、極低速走行時には、直進走行状態
であってもクラッチ７０を分離状態として、ステアリン
グホイール２０の回転角に対する操向輪Ｗの転舵角の比
（ステアリングギア比）を大きくすることが好ましいか
ら、たとえば、車速が２０Km/h未満のときには、上記ス
テップＳ１，Ｓ２の判断をせずに、クラッチ７０を分離
状態に制御するようにしてもよい。

【００３２】このようにこの実施形態においては、車両
が直進走行状態のときには、ステアリングホイール２０
と、舵取り機構１０とを機械的に連結するようにして、
操舵モータ４０の駆動を停止しているので、外乱などに
起因する振動が生じたりすることがなく、また、無駄な
電力消費も回避できる。なお、操舵角が中点付近にある
かどうかについては、たとえば、トルクセンサ３３によ
って検出される操舵トルクが所定のしきい値未満の小さ
な値であり、かつ、ロータリエンコーダ３４によって検
出される操舵角が所定のしきい値未満の小さな値である
ことに基づいて検出することもできる。

【００３３】図３は、この発明の第２の実施形態に係る
車両用操舵装置の構成を示す図解図である。この図３に
おいて、上述の図１に示された各部に対応する部分に
は、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。この実
施形態では、クラッチ７０のシャフト７１，７２の各途
中部にそれぞれ歯車８１，７５が固定されており、これ
らの歯車８１，７５に、歯車８２，７６がそれぞれ噛合
している。そして、歯車８２，７６の回転軸同士が、位
相補償連結手段としてのばね８５で連結されている。こ
のばね８５は、舵取り機構１０の位相θ３とステアリン
グホイール２０の位相θ１との位相差Δθ（＝θ３−θ
１）の変動を許容しつつ、ステアリングホイール２０と
舵取り機構１０とを機械的に連結している。そして、こ
のばね８５は、位相差Δθに応じたトルクＴ＝（θ３−
θ１）Ｋ（ただし、Ｋはばね定数）をステアリングホイ
ール２０側に与え、これにより、位相差Δθを零にしよ
うとする働きがある。

【００３４】たとえば、舵取り制御部５０は、ステアリ
ングホイール２０の操作量と舵取り機構１０による操向
輪Ｗの転舵量との比（ステアリングギア比）を、たとえ
ば、１以上２以下の範囲で車速に応じて可変設定する。
具体的には、たとえば、車速が１００km/hのときには、
ステアリングギア比を１対１として、ステアリングホイ
ール２０の操作量と操向輪Ｗの転舵量とを等しくし、車
速が０km/hのときには、ステアリングギア比を１対２と
して、ステアリングホイール２０の操作量の２倍の操向
を行うようにして、０km/hから１００km/hの車速におい
ては、１から２までのステアリングギア比を線形または
非線形に定める。したがって、ステアリングホイール２
０の回転角範囲を左右９０度ずつの範囲に制限するとす
れば、最大で約９０度の位相差Δθが生じる可能性があ
る。

【００３５】通常状態では、舵取り制御部５０は、クラ
ッチ７０を分離状態に制御しているが、電気的故障が発
生すると、舵取り制御部５０は、操舵モータ４０の駆動
制御を停止し、クラッチ７０を連結状態に制御する。こ
の際、舵取り制御部５０は、ばね８５の働きにより、位
相差Δθが零付近の値になるのに要する所定時間だけ待
機し、その後に、クラッチ７０を連結状態にする。これ
により、位相差Δθが補償された状態で、ステアリング
ホイール２０と舵取り機構１０とが、位相差Δθの変動
を禁止した状態で、機械的に連結されることになる。

【００３６】ドライバがステアリングホイール２０に操
舵トルクを加えている場合などには、位相差Δθを完全
に補償することができない場合がある。そこで、この実
施形態では、クラッチ７０が連結状態とされたときの位
相θ１およびθ３がそれぞれロータリエンコーダ３４お
よび転舵位置センサ１５によって検出され、この検出結
果に基づいて、位相差Δθの大きさと、そのずれの方向
とが、表示部９０において表示されるようになってい
る。表示部９０は、車両のインスツルメントパネルに設
けられることが好ましく、インスツルメントパネルに液
晶表示装置などのような可変表示装置が備えられている
場合には、これを利用して位相差Δθの表示を行うよう
にしてもよい。

【００３７】なお、図３において二点鎖線で囲って示し
てあるように、反力アクチュエータ３０をシャフト７２
上に設ける代わりに、ステアリングホイール２０側のシ
ャフト７２にトルク伝達が可能な歯車７６に噛合するよ
うに設けられた歯車９５に、反力モータ９６から、クラ
ッチ９７を介して操舵反力が与えられるようになってい
てもよい。通常状態では、クラッチ９７は、連結状態に
あって、反力モータ９６は、ばね８５が発生するトルク
を打ち消しつつ、適切な反力をステアリングホイール２
０に与える。そして、電機的故障が発生すると、反力モ
ータ９６は駆動停止されるとともに、クラッチ９７は、
分離状態とされる。反力モータ９６およびクラッチ９７
のこれらの動作は、舵取り制御部５０が駆動回路９８，
９９を介してそれらを駆動制御することによって実現さ
れる。

【００３８】この構成によって、ステアリングホイール
２０と舵取り機構１０とが機械的に分離されている状況
下において、ばね８５から不所望なトルクがステアリン
グホイール２０に与えられることを防止でき、良好な操
舵フィーリングを実現できる。むろん、シャフト７２上
に設けられた反力アクチュエータ３０によっても、同様
の働きが可能である。

【００３９】次に、この発明の第３の実施形態につい
て、上述の図１を参照して説明する。この実施形態で
は、図１において二点鎖線で示すように、舵取り制御部
５０には、後退スイッチ１００の出力が入力されてい
る。この後退スイッチ１００は、シフトレバーがＲレン
ジ（後退位置）にあるときに作動して検出信号を発生す
るものである。

【００４０】舵取り制御部５０は、前進時には、ステア
リングホイール２０の操作量に対する操向輪Ｗの転舵量
の比であるステアリングギア比を、車速に応じて、たと
えば、１．４〜５．５の範囲で変化させている。すなわ
ち、低速走行時にはステアリングギア比を大きく設定し
て、駐車時や停車時における操舵を軽減するとともに、
高速走行時には、ステアリングギア比を小さく設定し
て、操向輪Ｗの転舵量を抑え、安定した走行を可能とし
ている。

【００４１】舵取り制御部５０は、後退スイッチ１００
から、シフトレバーがＲレンジにあることを表す検出信
号が与えられると、ステアリングギア比を、前進時より
も大きなステアリングギア比に設定する。具体的には、
たとえば、前進時のステアリングギア比の最大値に近い
値に定めた定数Ｒと、車両特性関数ｆ(x)および車速関
数g(v)に基づいて、次式のようにステアリングギア比を
定める。ただし、ｘは車両の種類等を表し、ｖは、車速
を表す。

【００４２】（後退時のステアリングギア比）＝Ｒ・ｆ(x)・g(v) こうして、後退時には、前進時よりも大きなステアリン
グギア比が設定されるから、後退時におけるステアリン
グホイール２０の操作量を少なくすることができ、操舵
フィーリングを向上できる。この実施形態は、むろん、
上述の第２の実施形態の構成にも適用可能である。ま
た、この実施形態は、ステアリングホイール２０と舵取
り機構１０との機械的連結手段（第１実施形態または第
２実施形態におけるクラッチ７０）を持たない車両用操
舵装置にも適用することが可能である。

【００４３】次に、上述の第１、第２および第３の実施
形態の改良に係る構成について説明する。図１および図
２に示すように、ステアリングホイール２０には、反力
アクチュエータ３０から、操舵に対する抵抗となる反力
が与えられる。この反力がなければ、ドライバは、ステ
アリングホイール２０を随意に操作できるのであるが、
ステアリングホイール２０が素早く操作されると、これ
に対して舵取り機構１０は追随することができず、応答
遅れが発生する。この応答遅れは、適切な反力をステア
リングホイール２０に与え、ステアリングホイール２０
の操作を制限することによって回避することができ、こ
れにより、操舵違和感を回避しているのが現状である。

【００４４】しかし、舵取り機構１０の応答性は、操向
輪Ｗが路面から受ける抵抗（路面反力）に依存する。す
なわち、摩擦係数の低い路面を走行しているときには、
操舵モータ４０の負荷が小さいから、舵取り機構１０の
応答性が高くなり、摩擦係数の高い路面を走行している
ときには、操舵モータ４０の負荷が大きいので、舵取り
機構１０の応答性が低くなる。

【００４５】したがって、路面の状態に関係なく反力ア
クチュエータ３０を駆動制御すれば、とくに摩擦係数の
高い路面から摩擦係数の低い路面へと進入したときに、
ドライバに違和感を与えることになる。そこで、この変
形例においては、路面摩擦係数μが演算され、この路面
摩擦係数μに応じて、反力アクチュエータ３０が駆動制
御される。具体的には、反力アクチュエータ３０の制御
値に次式の反力制御係数Ｃが乗じられる。

【００４６】Ｃ＝Ｙ（μo／μ）・Ｆ（ｖ）・Ｇ（θ）ただし、Ｙは、μo／μ（μoは、基準値を表す定数また
は変数）の関数、Ｆは、車速ｖの関数、Ｇは、ロータリ
エンコーダ３４によって検出される操舵角θの関数であ
る。この反力制御係数Ｃを用いて反力アクチュエータ３
０を制御することにより、路面の摩擦係数が大きいとき
には、反力アクチュエータ３０は比較的大きなトルクを
発生し、路面の摩擦係数が小さいときには、反力アクチ
ュエータ３０は比較的小さなトルクを発生する。これに
より、舵取り機構１０の応答性に応じた適切な反力がス
テアリングホイール２０に与えられるから、路面の状態
によらずに、良好な操舵フィーリングが得られ、また、
路面の摩擦係数が変化した場合であっても、ドライバが
違和感を生じることはない。

【００４７】路面の摩擦係数は、たとえば、車輪速セン
サから取得される車輪の回転情報、タイヤの横滑り角や
車速偏差などの車両の情報、操舵モータ４０の負荷の大
小（路面反力に相当）の情報などから、演算により求め
ることができる。このようにして求められた路面摩擦係
数は、たとえば、車両のインスツルメントパネルなどに
インジケータを設けるなどして、ドライバに報知するこ
とが好ましい。

【００４８】以上、この発明の３つの実施形態について
説明し、さらにその改良例について説明したが、この発
明は、さらに他の形態で実施することも可能である。た
とえば、上述の第１の実施形態と第２の実施形態の特徴
を組み合わせてもよい。すなわち、図３の構成におい
て、直進走行状態においては、クラッチ７０を連結状態
としてステアリングホイール２０と舵取り機構１０とを
機械的に連結させ、さらに、電気的故障が発生したとき
には、ばね８５によって位相差を解消または低減した後
に、クラッチ７０を連結状態とするようにしてもよい。

【００４９】その他、特許請求の範囲に記載された事項
の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態に係る車両用操舵装
置の構成を示す図解図である。

【図２】ステアリングホイールと舵取り機構とを機械的
に分離／結合するクラッチの制御を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図３】この発明の第２の実施形態に係る車両用操舵装
置の構成を示す図解図である。

【符号の説明】

１０舵取り機構１５転舵位置センサ２０ステアリングホイール３０反力アクチュエータ３３トルクセンサ３４ロータリエンコーダ４０操舵モータ４１ロータリエンコーダ５０舵取り制御部６０車速センサ７０クラッチ７３ピニオンギア８５ばね９０表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 113:00 119:00 137:00 Ｆターム(参考） 3D030 DC27 DC29 DC40 3D032 CC08 CC12 CC32 DA03 DA04 DA15 DA24 DA63 DA82 DA95 DB07 DB20 DC09 EA01 EB05 EB12 EC29 EC31 EC40 GG01 3D033 CA01 CA03 CA11 CA13 CA16 CA17 CA18 CA20 CA21 CA31 DC01 DC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の操向のための操作手段と、操向輪を転舵させるための舵取り機構と、操作手段と舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なク
ラッチ機構と、操作手段の操作に基づいて舵取り機構を駆動するための
駆動力を発生する操舵アクチュエータと、車両直進時においては、上記クラッチ機構を連結状態と
して上記操作手段と舵取り機構とを機械的に連結させる
クラッチ制御手段とを含むことを特徴とする車両用操舵
装置。
【請求項２】車両の操向のための操作手段と、操向輪を転舵させるための舵取り機構と、操作手段と舵取り機構とを機械的に連結／分離可能なク
ラッチ機構と、操作手段の操作に基づいて舵取り機構を駆動するための
駆動力を発生する操舵アクチュエータと、操作手段の操作位相と舵取り機構による操向輪の転舵位
相との位相差に応じて、この位相差を打ち消すためのト
ルクを操作手段に与えるとともに、操作手段と舵取り機
構とを両者の位相差の変動を許容した状態で機械的に連
結する位相補償連結手段と、電気的故障発生時に、上記操舵アクチュエータの駆動を
停止するとともに、上記位相補償連結手段の働きによっ
て上記位相差が許容値にまで減少するように定められた
所定のタイミングで、上記クラッチ機構を連結状態とし
て上記操作手段と舵取り機構とを機械的に連結させるク
ラッチ制御手段とを含むことを特徴とする車両用操舵装
置。
【請求項３】車両の操向のための操作手段と、この操作手段から機械的に切り離して設けられ、操向輪
を転舵させるための舵取り機構と、操作手段の操作に基づいて舵取り機構を駆動するための
駆動力を発生する操舵アクチュエータと、操作手段の操作量に対する操向輪の転舵量の比であるス
テアリングギア比を可変設定し、この設定されたステア
リングギア比に基づいて舵取り機構を駆動制御するとと
もに、車両が後退するときには、車両が前進するときよ
りも大きなステアリングギア比を設定して上記舵取り機
構を駆動制御する舵取り制御手段とを含むことを特徴と
する車両用操舵装置。