JP2003112643A

JP2003112643A - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JP2003112643A
Application number: JP2001306677A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Hayama; 良平葉山; Shiro Nakano; 史郎中野; Katsutoshi Nishizaki; 勝利西崎; Tomoyasu Kada; 友保嘉田; Masaya Segawa; 雅也瀬川
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-15
Anticipated expiration: 2021-10-02
Also published as: JP3969044B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ステアリングホイールの操作量と車輪の転舵量
との比を変更可能な車両において、複雑な制御を要する
ことなく、車両直進時における走行安定性を向上できる
車両の操舵装置を提供する。【解決手段】ステアリングホイールＨの中立位置からの
検出操作量が設定量を超える時、回転伝達機構３０の構
成要素の一つを駆動する電動アクチュエータ３９の動き
を車輪に舵角が変化するように伝達する際に、走行状態
を表す変量に応じて電動アクチュエータ３９を制御する
ことで、その変量に応じてステアリングホイールＨの操
作量と車輪の転舵量との比を変化させる。その中立位置
からの検出操作量が設定量以下である時、その回転伝達
機構３０の一つの構成要素の回転がロックされること
で、その回転伝達機構３０による入力シャフト２から出
力シャフト１１への回転伝達比は構成要素伝達比のみで
決まる最小とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステアリングホイ
ールの操作量と車輪の転舵量との比を車両の走行状態を
表す変量に応じて変更可能な車両の操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動アクチュエータの動きを車輪に舵角
が変化するように伝達する際に、その電動アクチュエー
タを車両の走行状態を表す変量に応じて制御すること
で、その変量に応じてステアリングホイールの操作量と
車輪の転舵量との比を変化させる車両の操舵装置が提案
されている。すなわち、ステアリングホイールの操作に
応じた入力シャフトの回転を出力シャフトに遊星ギヤ機
構を介して伝達し、その伝達に際して遊星ギヤ機構を構
成するリングギヤを駆動する電動アクチュエータを車速
に応じて制御することで、操作量と転舵量との比を変更
している。

【０００３】上記のような操舵装置において、ステアリ
ングホイールの操作量をセンサにより検出し、ステアリ
ングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下
である時、車輪の転舵量が変化しないように電動アクチ
ュエータを駆動することが行われている（特公平７−１
１２８２２号、特公平７−１１２８２４号）。これによ
り、ステアリングホイールの中立位置近傍において操作
に対して舵角が変化しない不感帯が設けられ、車両直進
時における走行安定性の向上が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ステアリング
ホイールの操作による入力シャフトの回転に対して出力
シャフトが全く回転しないように電動アクチュエータを
制御するのは困難で、ステアリングホイールが中立位置
に位置する時に車輪が直進位置から変位することがあ
る。そのため、車両直進時における走行安定性の向上が
十分ではないという問題がある。

【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両の操舵装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
ホイールの操作に応じて回転する入力シャフトと、出力
シャフトと、その入力シャフトの回転を出力シャフトに
回転伝達比を変更可能に伝達する回転伝達機構と、その
回転伝達機構の構成要素の一つを駆動する電動アクチュ
エータと、その出力シャフトの回転を車輪に舵角が変化
するように伝達する機構と、車両の走行状態を表す変量
を検出するセンサと、その検出変量に応じて前記電動ア
クチュエータを制御する制御装置とを備え、その電動ア
クチュエータの制御により前記入力シャフトから出力シ
ャフトへの回転伝達比が変更可能とされている車両の操
舵装置に適用される。

【０００７】本発明の第１の特徴は、そのステアリング
ホイールの中立位置からの操作量を検出する手段と、そ
のステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が
設定量を超えるか否かを判断する手段と、その電動アク
チュエータにより駆動される回転伝達機構の一つの構成
要素の回転をロックおよびロック解除可能な手段とが設
けられ、そのステアリングホイールの中立位置からの検
出操作量が設定量以下である時、その回転伝達機構の一
つの構成要素の回転がロックされることで、その回転伝
達機構による入力シャフトから出力シャフトへの回転伝
達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされ、そのス
テアリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定
量を超える時、そのロック状態が解除される点にある。
この構成によれば、ステアリングホイールの中立位置か
らの検出操作量が設定量以下である時、入力シャフトか
ら出力シャフトへの回転伝達機構の一つの構成要素の回
転をロック状態にすることで、その入力シャフトから出
力シャフトへの回転伝達比は構成要素伝達比のみで決ま
る最小とされる。これにより、ステアリングホイールの
中立位置からの操作量が少ない時は、ステアリングホイ
ールを操作しても車輪の転舵量の変化は小さくなるの
で、車両直進時における走行安定性を向上できる。この
際、回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロック状態
にするだけでよいため、電動アクチュエータの複雑な制
御を必要としない。その回転伝達機構の一つの構成要素
の回転をロック状態にするには、その構成要素自体をロ
ック状態にしてもよいし、その構成要素を駆動する電動
アクチュエータをロック状態にしてもよい。この場合、
車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフトの回転
角を検出する手段が設けられ、そのステアリングホイー
ルの中立位置からの検出操作量が設定量以下である時、
そのステアリングホイールの中立位置からの入力シャフ
トの検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時からの
出力シャフトの検出回転角とが等しい場合に、その回転
伝達機構の一つの構成要素の回転をロックする状態に移
行されるのが好ましい。これにより、ステアリングホイ
ールが中立位置に位置する時は確実に車輪を直進位置に
位置させることができる。

【０００８】本発明の第２の特徴は、そのステアリング
ホイールの中立位置からの操作量を検出する手段と、そ
のステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が
設定量を超えるか否かを判断する手段と、その入力シャ
フトと出力シャフトとが直結状態になるように前記回転
伝達機構における少なくも二つの構成要素を互いに連結
および連結解除可能な連結機構とが設けられ、そのステ
アリングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量
以下である時、前記回転伝達機構における少なくも二つ
の構成要素が互いに連結され、そのステアリングホイー
ルの中立位置からの検出操作量が設定量を超える時、そ
の回転伝達機構における少なくも二つの構成要素相互の
連結が解除される点にある。この構成によれば、ステア
リングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以
下である時、入力シャフトと出力シャフトとが直結状態
とされる。これにより、ステアリングホイールの中立位
置からの検出操作量が設定量以下である時は、その入力
シャフトから出力シャフトへの回転伝達比は１となる。
よって、直進状態においては、車輪と路面との間の摩擦
に抗してステアリングホイールを操作するには大きな操
作力が必要になることから、車両直進時における走行安
定性を向上できる。この際、回転伝達機構における少な
くも二つの構成要素を互いに連結するだけでよいため、
電動アクチュエータの複雑な制御を必要としない。この
場合、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフト
の回転角を検出する手段が設けられ、そのステアリング
ホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以下であ
る時、そのステアリングホイールの中立位置からの入力
シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時
からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合に、前
記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互い
に連結する状態に移行されるのが好ましい。これによ
り、ステアリングホイールが中立位置に位置する時は確
実に車輪を直進位置に位置させることができる。

【０００９】その回転伝達機構における少なくも二つの
構成要素が互いに連結される状態においては、その回転
伝達機構の構成要素の一つは前記電動アクチュエータに
より駆動されることのない自由回転可能な状態とされ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量
が設定量を超える時、その回転伝達機構の構成要素の一
つは前記電動アクチュエータにより駆動されるのが好ま
しい。これにより、直進状態近傍においては、電動アク
チュエータの発生動力により舵角が変化することはない
ので、車両直進時における走行安定性をより向上でき
る。

【００１０】その回転伝達機構は、サンギヤとリングギ
ヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星
ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤと
キャリアの中の何れかである第１遊星ギヤ要素が前記入
力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキ
ャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかで
ある第２遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、
そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャ
フトに連結されていない第３遊星ギヤ要素が前記電動ア
クチュエータにより回転駆動されるのが好ましい。

【００１１】本発明においては、ステアリングホイール
の中立位置からの検出操作量の設定量が車両の走行状態
を表す変量に応じて変更可能であるのが好ましい。これ
により、低車速で操舵が不要な時の走行安定性を向上
し、高車速で操舵が必要な時の操縦性を向上できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１に示す第１実施形態の車両の
操舵装置１は、ステアリングホイール（ステアリングホ
イール）Ｈに連結される入力シャフト２を備えている。
その入力シャフト２はベアリング７、８を介してハウジ
ング１０により支持されている。そのステアリングホイ
ールＨの操作に応じた入力シャフト２の回転は、遊星ギ
ヤ機構（回転伝達機構）３０を介して出力シャフト１１
に回転伝達比を変更可能に伝達される。その出力シャフ
ト１１は、入力シャフト２と同軸心に隙間を介して配置
され、ベアリング１２、１３を介してハウジング１０に
より支持されている。その出力シャフト１１の回転はス
テアリングギヤにより舵角が変化するように車輪に伝達
される。そのステアリングギヤは、例えばラックピニオ
ン式ステアリングギヤやボールスクリュー式ステアリン
グギヤ等の公知のものを用いることができる。これによ
り、入力シャフト２の回転は遊星ギヤ機構３０を介して
出力シャフト１１に伝達され、その出力シャフト１１の
回転により舵角が変化する。

【００１３】その遊星ギヤ機構３０は、サンギヤ３１と
リングギヤ３２とに噛み合う遊星ギヤ３３をキャリア３
４により保持することで構成されている。そのサンギヤ
３１は、入力シャフト２の端部外周に同行回転するよう
に連結されている。そのキャリア３４は、出力シャフト
１１に同行回転するように連結されている。そのリング
ギヤ３２は、入力シャフト２を囲むホルダー３６にボル
ト３６２を介して固定されている。そのホルダー３６
は、入力シャフト２を囲むようにハウジング１０に固定
された筒状部材３５によりベアリング９を介して支持さ
れている。そのホルダー３６の外周にウォームホイール
３７が同行回転するように嵌め合わされている。そのウ
ォームホイール３７に噛み合うウォーム３８がハウジン
グ１０により支持されている。そのウォーム３８はハウ
ジング１０に取り付けられたモータ（電動アクチュエー
タ）３９により駆動される。これにより、その遊星ギヤ
機構３０の構成要素であるリングギヤ３２がモータ３９
により駆動され、そのモータ３９の動きが車輪に舵角が
変化するように伝達される。

【００１４】そのモータ３９として、例えば目標駆動電
流に応じてパルス幅変調駆動されるブラシ付き直流モー
タが用いられる。そのモータ３９の動きを車輪に舵角が
変化するように伝達する際に、そのモータ３９を車両の
走行状態を表す変量に応じて閉ループ制御することで、
その変量に応じて入力シャフト２から出力シャフト１１
への回転伝達比、すなわちステアリングホイールＨの操
作量と車輪の転舵量との比を変化させることができる。
本実施形態では、その走行状態を表す変量は車速とされ
ている。例えば、車速零の据え切り状態では入力シャフ
ト２の回転角速度とリングギヤ３２の回転角速度とが等
しくなるようにモータ３９を制御することで、入力シャ
フト２から出力シャフト１１への回転伝達比を１とす
る。また、高速になる程にリングギヤ３２の回転角速度
を低下させ、遊星ギヤ機構３０を減速ギヤ機構として機
能させることで、車両の低速での旋回性と高速での走行
安定性とを向上できる。

【００１５】図２に示すように、そのモータ３９は車両
に搭載される制御装置４０に接続され、その制御装置４
０に走行状態を表す変量の検出用センサとして車速セン
サ４１が接続されている。また、その制御装置４０に、
ステアリングホイールＨの中立位置からの操作量として
入力シャフト２の回転角を検出する舵角センサ４２と、
車輪の直進位置からの転舵量として出力シャフト１１の
回転角を検出する回転角センサ４３とが接続されてい
る。検出された入力シャフト２の回転角および車速から
求められる目標転舵量と、検出された出力シャフト１１
の回転角との偏差を低減するように、制御装置４０はモ
ータ３９を閉ループ制御する。

【００１６】図３は、操舵装置１における制御系の構成
を示すブロック図である。図３において、Ｔｉはステア
リングホイールＨの操舵トルク、Ｖは車速のセンサ４１
による検出値、θｉは入力シャフト２の回転角の舵角セ
ンサ４２による検出値、θｏは出力シャフト１１の回転
角の回転角センサ４３による検出値、θｏ^* は出力シャ
フト１１の目標回転角、ｉ^* はモータ３９の目標制御量
である目標駆動電流、Ｃ１は入力シャフト２の回転角θ
ｉに対する出力シャフトの目標回転角θｏ^* の調節部、
Ｃ２は出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* と回転角θ
ｏとの偏差（θｏ ^* −θｏ）に対するモータ３９の目標
駆動電流ｉ^* の調節部である。

【００１７】制御装置４０は、舵角センサ４２により検
出した入力シャフト２の回転角θｉに対する出力シャフ
ト１１の目標回転角θｏ^* を、予め定められて記憶され
た関係に基づき演算する。本実施形態では、その入力シ
ャフト２の回転角θｉに対する出力シャフトの目標回転
角θｏ^* の調節部Ｃ１は比例制御要素とされ、出力シャ
フト１１の目標回転角はθｏ^* ＝Ｋ（Ｖ）・θｉにより
求められる。ここでＫ（Ｖ）は比例ゲインであり、車速
Ｖの関数とされている。この入力シャフト２の回転角θ
ｉと車速Ｖと出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* との
関係を表す比例ゲインＫ（Ｖ）が制御装置４０に記憶さ
れる。例えば図４に示すように、その比例ゲインＫ
（Ｖ）は車速Ｖが増大する程に減少するものとされ、こ
の関係が制御装置４０に記憶される。制御装置４０は、
その記憶した比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検
出回転角θｉと検出車速Ｖとに基づき出力シャフト１１
の目標回転角θｏ^* を演算する。

【００１８】制御装置４０は、出力シャフト１１の目標
回転角θｏ^* と検出回転角θｏとの偏差（θｏ^* −θ
ｏ）と、モータ３９の目標駆動電流ｉ^* との間の関係を
記憶する。本実施形態では、その偏差（θｏ^* −θｏ）
に対する目標駆動電流ｉ^* の調節部Ｃ２は比例積分（Ｐ
Ｉ）制御要素とされ、目標駆動電流ｉ^* はｉ^* ＝Ｇ・
（θｏ^* −θｏ）により求められる。ここでＧは伝達関
数であり、例えばＫｇをゲイン、Ｔを時定数として、そ
の伝達関数ＧはＰＩ制御がなされるようにＧ＝Ｋｇ・
〔１＋１／（Ｔ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｇと時定
数Ｔは最適な制御を行えるように設定される。その伝達
関数Ｇが制御装置４０に記憶される。

【００１９】制御装置４０は、ステアリングホイールＨ
の中立位置からの操作量すなわち舵角センサ４２による
入力シャフト２の検出回転角θｉが予め定めた設定量を
超えるか否かを判断する。その操作量の設定量はステア
リングホイールＨの遊び量に対応するように定めること
ができ、例えば数度とされる。また、その設定量を車両
の走行状態を表す変量である車速に応じて変更可能とし
てもよい。その設定量を車速が大きくなる程に小さくす
ることで、低車速で操舵が不要な時の走行安定性を向上
し、高車速で操舵が必要な時の操縦性を向上できる。そ
のステアリングホイールＨの中立位置は、ステアリング
ホイールＨが中立位置にある時に舵角センサ４２の検出
値が零になるように初期設定することで求めることがで
きる。

【００２０】図５に示すように、その遊星ギヤ機構３０
の一つの構成要素であるリングギヤ３２の回転をロック
およびロック解除可能なロック機構５０が設けられてい
る。本実施形態のロック機構５０は、ハウジング１０の
内周側に取り付けられる駆動装置５２と、その駆動装置
５２に取り付けられるロック部材５１とを有する。その
ロック部材５１は上記ウォームホイール３７の外周の歯
３７ａに対向する。その駆動装置５２は、例えば上記制
御装置４０からの信号によりロック部材５１をウォーム
ホイール３７に向かい移動させるソレノイドと、そのロ
ック部材５１にウォームホイール３７から離れる方向の
弾力を作用させるバネとで構成される。そのロック部材
５１は、駆動装置５２により駆動されることで、ウォー
ムホイール３７の歯３７ａに噛み合うロック位置と、ウ
ォームホイール３７の歯３７ａとの噛み合いが解除され
るロック解除位置との間で往復移動する。そのロック部
材５１とウォームホイール３７との噛み合いにより、そ
のウォームホイール３７と同行回転するリングギヤ３２
の回転がロック状態になる。そのリングギヤ３２の回転
がロック状態とされることで、遊星ギヤ機構３０による
入力シャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比は
構成要素伝達比のみで決まる最小とされる。

【００２１】本実施形態では、ステアリングホイールＨ
の中立位置からの操作量すなわち入力シャフト２の検出
回転角θｉが設定量以下である時、その検出回転角θｉ
と、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフト１
１の検出回転角θｏとが等しい場合に、リングギヤ３２
の回転をロックする状態に移行される。その車輪の直進
位置は、車輪が直進位置にある時に出力シャフト１１の
回転角を検出する回転角センサ４３の検出値が零になる
ように初期設定することで求めることができる。そのス
テアリングホイールＨの中立位置からの検出回転角θｉ
が設定量を超える時、そのロック状態が解除される。

【００２２】図６のフローチャートを参照して上記制御
装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサの
検出値を読み込み（ステップ１）、入力シャフト２の検
出回転角θｉが設定量θ以下であるか否かを判断する
（ステップ２）。ステップ２において入力シャフト２の
検出回転角θｉが設定量θ以下であれば、入力シャフト
２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θ
ｏとが一致するか否かを判断する（ステップ３）。ステ
ップ３において入力シャフト２の検出回転角θｉと出力
シャフト１１の検出回転角θｏとが一致すれば、駆動装
置５２によりロック部材５１をロック位置に移動させ、
リングギヤ３２の回転をロックする状態に移行する（ス
テップ４）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車
両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し
（ステップ５）、終了しない場合はステップ１に戻る。
ステップ２において入力シャフト２の検出回転角θｉが
設定量θを超えれば、駆動装置５２によりロック部材５
１をロック解除位置に移動させ、リングギヤ３２の回転
ロックを解除する（ステップ６）。しかる後に、検出車
速Ｖに対応する比例ゲインＫ（Ｖ）を求め、その求めた
比例ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉ
とから出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* を演算し、
その目標回転角θｏ^* と出力シャフト１１の検出回転角
θｉとの偏差（θｏ^* −θｏ）と、伝達関数Ｇとから目
標駆動電流ｉ^* を演算し、その目標駆動電流ｉ^* に基づ
きモータ３９を駆動する（ステップ７）。ステップ３に
おいて入力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト
１１の検出回転角θｏとが一致しなければステップ７に
至る。次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイ
グニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステ
ップ５）、終了しない場合はステップ１に戻る。

【００２３】上記第１実施形態によれば、ステアリング
ホイールＨの中立位置からの検出操作量が設定量以下で
ある時、遊星ギヤ機構３０のリングギヤ３２の回転をロ
ック状態にすることで、入力シャフト２から出力シャフ
ト１１への回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最
小とされる。これにより、ステアリングホイールＨの中
立位置からの操作量が少ない時は、ステアリングホイー
ルＨを操作しても車輪の転舵量の変化は小さくなるの
で、車両直進時における走行安定性を向上できる。この
際、リングギヤ３２の回転をロック状態にするだけでよ
いため、モータ３９の複雑な制御を必要としない。さら
に、ステアリングホイールＨの中立位置からの入力シャ
フト２の検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時か
らの出力シャフト１１の検出回転角とが等しい場合に、
そのリングギヤ３２の回転をロックする状態に移行する
ため、ステアリングホイールＨが中立位置に位置する時
は確実に車輪を直進位置に位置させることができる。

【００２４】図７、図８を参照して本発明の第２実施形
態に係る車両の操舵装置を説明する。なお、上記第１実
施形態と同一部分は同一符号で示して相違点のみ説明す
る。本実施形態においては、第１実施形態のロック機構
５０に代えて、入力シャフト２と出力シャフト１１とが
直結状態になるように、遊星ギヤ機構３０における少な
くも二つの構成要素を互いに連結および連結解除可能な
連結機構１５０が設けられている。図７に示すように、
本実施形態の連結機構１５０は、リングギヤ３２に取り
付けられる駆動装置１５２と、その駆動装置１５２を介
してリングギヤ３２に同行回転するように取り付けられ
ると共にキャリア３４の端面に対向する押し付け部材１
５１とを有する。そのキャリア３４は出力シャフト１１
に、例えばスプラインを介して軸中心に同行回転可能か
つ軸方向相対移動可能に連結されている。その駆動装置
１５２は押し付け部材１５１を出力シャフト１１の軸方
向に沿って往復駆動可能である。その駆動装置１５２
は、例えば制御装置４０からの信号により押し付け部材
１５１をリングギヤ３２に向かい移動させるソレノイド
と、その押し付け部材１５１にリングギヤ３２から離れ
る方向の弾力を作用させるバネとで構成される。その押
し付け部材１５１は、駆動装置１５２により駆動される
ことで、キャリア３４を押し付ける連結位置と、その押
し付けが解除される連結解除位置との間で往復移動可能
とされている。その押し付け部材１５１によるキャリア
３４の押し付けにより、押し付け部材１５１とキャリア
３４との間の摩擦に基づき、キャリア３４とリングギヤ
３２とは同行回転するように連結される。そのキャリア
３４とリングギヤ３２とが連結されることで、入力シャ
フト２と出力シャフト１１とは直結状態となり、入力シ
ャフト２から出力シャフト１１への回転伝達比は１にな
る。

【００２５】本実施形態では、ステアリングホイールＨ
の中立位置からの操作量すなわち入力シャフト２の検出
回転角θｉが設定量以下である時、そのステアリングホ
イールＨの中立位置からの入力シャフト２の検出回転角
θｉと、車輪が直進位置に位置する時からの出力シャフ
ト１１の検出回転角θｏとが等しい場合に、リングギヤ
３２とキャリア３４は互いに連結される状態に移行され
ると共に、リングギヤ３２はモータ３９により駆動され
ることのない自由回転可能な状態とされる。その車輪の
直進位置は、車輪が直進位置にある時に出力シャフト１
１の回転角を検出する回転角センサ４３の検出値が零に
なるように初期設定することで求めることができる。そ
のステアリングホイールＨの中立位置からの検出回転角
θｉが設定量を超える時、そのリングギヤ３２とキャリ
ア３４との連結状態が解除されると共にリングギヤ３２
はモータ３９により駆動される。他は第１実施形態と同
様の構成とされている。

【００２６】図８のフローチャートを参照して上記制御
装置４０による制御手順を説明する。まず、各センサの
検出値を読み込み（ステップ１０１）、入力シャフト２
の検出回転角θｉが設定量θ以下であるか否かを判断す
る（ステップ１０２）。ステップ１０２において入力シ
ャフト２の検出回転角θｉが設定量θ以下であれば、入
力シャフト２の検出回転角θｉと出力シャフト１１の検
出回転角θｏとが一致するか否かを判断する（ステップ
１０３）。ステップ１０３において入力シャフト２の検
出回転角θｉと出力シャフト１１の検出回転角θｏとが
一致すれば、駆動装置１５２により押し付け部材１５１
をキャリア３４に押し付ける。これにより、キャリア３
４とリングギヤ３２は互いに連結される状態に移行され
（ステップ１０４）、入力シャフト２と出力シャフト１
１とは直結状態とされる。また、モータ３９への通電を
解除することで、リングギヤ３２をモータ３９により駆
動されることのない自由回転可能な状態とする（ステッ
プ１０５）。次に、制御を終了するか否かを、例えば車
両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し
（ステップ１０６）、終了しない場合はステップ１０１
に戻る。ステップ１０２において入力シャフト２の検出
回転角θｉが設定量θを超えれば、駆動装置１５２によ
り押し付け部材１５１のキャリア３４への押し付けを解
除することで、キャリア３４とリングギヤ３２の連結を
解除する（ステップ１０７）。しかる後に、検出車速Ｖ
に対応する比例ゲインＫ（Ｖ）を求め、その求めた比例
ゲインＫ（Ｖ）と入力シャフト２の検出回転角θｉとか
ら出力シャフト１１の目標回転角θｏ^* を演算し、その
目標回転角θｏ^* と出力シャフト１１の検出回転角θｉ
との偏差（θｏ^* −θｏ）と、伝達関数Ｇとから目標駆
動電流ｉ^* を演算し、その目標駆動電流ｉ^* に基づきモ
ータ３９を駆動する（ステップ１０８）。これによりリ
ングギヤ３２がモータ３９により駆動される。ステップ
１０３において入力シャフト２の検出回転角θｉと出力
シャフト１１の検出回転角θｏとが一致しなければステ
ップ１０８に至る。次に、制御を終了するか否かを、例
えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより
判断し（ステップ１０６）、終了しない場合はステップ
１０１に戻る。

【００２７】上記第２実施形態によれば、ステアリング
ホイールＨの中立位置からの検出操作量が設定量以下で
ある時、入力シャフト２と出力シャフト１１とが直結状
態とされる。これにより、ステアリングホイールＨの中
立位置からの操作量が少ない時は、その入力シャフト２
から出力シャフト１１への回転伝達比は１となる。よっ
て、直進状態においては、車輪と路面との間の摩擦に抗
してステアリングホイールＨを操作するには大きな操作
力が必要になることから、車両直進時における走行安定
性を向上できる。この際、遊星ギヤ機構３０におけるリ
ングギヤ３２とキャリア３４を互いに連結するだけでよ
いため、モータ３９の複雑な制御を必要としない。さら
に、ステアリングホイールＨの中立位置からの入力シャ
フト２の検出回転角と、車輪が直進位置に位置する時か
らの出力シャフト１１の検出回転角とが等しい場合に、
そのリングギヤ３２とキャリア３４とが連結状態に移行
されるので、ステアリングホイールＨが中立位置に位置
する時は確実に車輪を直進位置に位置させることができ
る。

【００２８】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、上記第１実施形態においてリングギヤ３２そのも
のでなく、モータ３９の回転を例えば制御装置４０によ
り制御される電磁ブレーキによりロックすることでリン
グギヤ３２の回転をロック状態にしてもよい。また、上
記第２実施形態においては入力シャフト２と出力シャフ
ト１１とが直結状態になるように、遊星ギヤ機構３０に
おけるリングギヤ３２とキャリア３４とを互いに連結し
たが、サンギヤ３１とキャリア３４とを互いに連結して
もよいし、サンギヤ３１とリングギヤ３２とを互いに連
結してもよいし、また、サンギヤ３１とリングギヤ３２
とリングギヤ３２とキャリア３４とを互いに連結しても
よく、遊星ギヤ機構３０における少なくも二つの構成要
素を互いに連結および連結解除可能であればよい。ま
た、その連結手段も特に限定されず、例えば、遊星ギヤ
機構３０のハウジング１０内に特開平１−１７２４９６
号公報、特開平２−９２２９５号公報等により開示され
る電気粘性流体（ＥＲ流体）を充填してもよい。その電
気粘性流体の粘性を電圧の作用により可逆的に増加させ
ることで、遊星ギヤ機構３０の構成要素を一体化し、サ
ンギヤ３１とリングギヤ３２とキャリア３４とを互いに
連結状態にでき、電圧解除によりその連結状態を解除で
きる。また、上記各実施形態において、車両の走行状態
を表す変量としてステアリングホイールＨの操作量を用
い、モータ３９を車速に代えて、あるいは車速と共に、
舵角センサ４２により検出されるステアリングホイール
Ｈの操作量に応じて制御するようにしてもよい。その操
作量が大きい場合は小さい場合よりも入力シャフト２か
ら出力シャフト１１への回転伝達比を大きくすることで
車両の旋回性を向上できる。また、入力シャフト２に遊
星ギヤ機構３０のリングギヤ３２あるいはキャリア３４
を連結し、出力シャフト１１に連結される遊星ギヤ機構
３０の構成要素を入力シャフト２に連結されていないサ
ンギヤ３１あるいはリングギヤ３２とし、モータ３９に
より駆動される遊星ギヤ機構３０の構成要素を入出力シ
ャフト２、１１に連結されていないサンギヤ３１あるい
はキャリア３４としてもよい。すなわち、サンギヤ３
１、リングギヤ３２、キャリア３４の各遊星ギヤ要素の
中の何れかを入力シャフト２に連結し、各遊星ギヤ要素
の中で入力シャフト２に連結されていない何れかを出力
シャフト１１に連結し、各遊星ギヤ要素の中で入出力シ
ャフトに連結されていないものをモータ３９により回転
駆動してもよい。さらに、遊星ギヤ機構３０以外の回転
伝達機構、例えば遊星コーン式回転伝達機構や差動歯車
式回転伝達機構を用いてもよい。また、各実施形態にお
いて電動アクチュエータを車両の走行状態を表す変量に
応じて制御する際に、その変量に応じてステアリングホ
イールの操作量と車輪の転舵量との比を変化させること
ができるならば、制御系の構成は特に限定されない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ステアリングホイール
の操作量と車輪の転舵量との比を変更可能な車両におい
て、複雑な制御を要することなく、車両直進時における
走行安定性を向上できる車両の操舵装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の操舵装置の縦断面図

【図２】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御構成の
説明図

【図３】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御
系のブロック線図

【図４】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御系にお
ける比例ゲインＫ（Ｖ）と車速Ｖとの関係一例を示す図

【図５】本発明の第１実施形態の操舵装置におけるロッ
ク機構の構成説明図

【図６】本発明の第１実施形態の操舵装置における制御
手順を示すフローチャート

【図７】本発明の第２実施形態の操舵装置における連結
機構の構成説明図

【図８】本発明の第２実施形態の操舵装置における制御
手順を示すフローチャート

【符号の説明】

２入力シャフト１１出力シャフト３０遊星ギヤ機構３７ウォームホイール３８ウォーム３９モータ４０制御装置４１車速センサ４２舵角センサ４３回転角センサ５０ロック機構５１ロック部材１５０連結機構１５１押し付け部材Ｈステアリングホイール

フロントページの続き (72)発明者西崎勝利大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者嘉田友保大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者瀬川雅也大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 3D032 CC01 CC12 DA03 DA04 DA15 DA23 DA91 DB02 DB03 DB05 DC01 DC02 DC33 DC34 DD02 DD06 DD07 DD10 DE09 EB04 EC23 GG01 3D033 CA04 CA13 CA16 CA17 CA18 CA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの操作に応じて回転
する入力シャフトと、出力シャフトと、その入力シャフ
トの回転を出力シャフトに回転伝達比を変更可能に伝達
する回転伝達機構と、その回転伝達機構の構成要素の一
つを駆動する電動アクチュエータと、その出力シャフト
の回転を車輪に舵角が変化するように伝達する機構と、
車両の走行状態を表す変量を検出するセンサと、その検
出変量に応じて前記電動アクチュエータを制御する制御
装置とを備え、その電動アクチュエータの制御により前
記入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比が変更
可能とされている車両の操舵装置において、そのステア
リングホイールの中立位置からの操作量を検出する手段
と、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操
作量が設定量を超えるか否かを判断する手段と、その電
動アクチュエータにより駆動される回転伝達機構の一つ
の構成要素の回転をロックおよびロック解除可能な手段
とが設けられ、そのステアリングホイールの中立位置か
らの検出操作量が設定量以下である時、その回転伝達機
構の一つの構成要素の回転がロックされることで、その
回転伝達機構による入力シャフトから出力シャフトへの
回転伝達比は構成要素伝達比のみで決まる最小とされ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量
が設定量を超える時、そのロック状態が解除されること
を特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】車輪が直進位置に位置する時からの出力シ
ャフトの回転角を検出する手段が設けられ、そのステア
リングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以
下である時、そのステアリングホイールの中立位置から
の入力シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置
する時からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合
に、その回転伝達機構の一つの構成要素の回転をロック
する状態に移行される請求項１に記載の車両の操舵装
置。
【請求項３】ステアリングホイールの操作に応じて回転
する入力シャフトと、出力シャフトと、その入力シャフ
トの回転を出力シャフトに回転伝達比を変更可能に伝達
する回転伝達機構と、その回転伝達機構の構成要素の一
つを駆動する電動アクチュエータと、その出力シャフト
の回転を車輪に舵角が変化するように伝達する機構と、
車両の走行状態を表す変量を検出するセンサと、その検
出変量に応じて前記電動アクチュエータを制御する制御
装置とを備え、その電動アクチュエータの制御により前
記入力シャフトから出力シャフトへの回転伝達比が変更
可能とされている車両の操舵装置において、そのステア
リングホイールの中立位置からの操作量を検出する手段
と、そのステアリングホイールの中立位置からの検出操
作量が設定量を超えるか否かを判断する手段と、その入
力シャフトと出力シャフトとが直結状態になるように前
記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素を互い
に連結および連結解除可能な連結機構とが設けられ、そ
のステアリングホイールの中立位置からの検出操作量が
設定量以下である時、前記回転伝達機構における少なく
も二つの構成要素が互いに連結され、そのステアリング
ホイールの中立位置からの検出操作量が設定量を超える
時、その回転伝達機構における少なくも二つの構成要素
相互の連結が解除されることを特徴とする車両の操舵装
置。
【請求項４】車輪が直進位置に位置する時からの出力シ
ャフトの回転角を検出する手段が設けられ、そのステア
リングホイールの中立位置からの検出操作量が設定量以
下である時、そのステアリングホイールの中立位置から
の入力シャフトの検出回転角と、車輪が直進位置に位置
する時からの出力シャフトの検出回転角とが等しい場合
に、前記回転伝達機構における少なくも二つの構成要素
を互いに連結する状態に移行される請求項３に記載の車
両の操舵装置。
【請求項５】その回転伝達機構における少なくも二つの
構成要素が互いに連結される状態においては、その回転
伝達機構の構成要素の一つは前記電動アクチュエータに
より駆動されることのない自由回転可能な状態とされ、
そのステアリングホイールの中立位置からの検出操作量
が設定量を超える時、その回転伝達機構の構成要素の一
つは前記電動アクチュエータにより駆動される請求項４
に記載の車両の操舵装置。
【請求項６】その回転伝達機構は、サンギヤとリングギ
ヤとに噛み合う遊星ギヤをキャリアにより保持する遊星
ギヤ機構により構成され、そのサンギヤとリングギヤと
キャリアの中の何れかである第１遊星ギヤ要素が前記入
力シャフトに連結され、そのサンギヤとリングギヤとキ
ャリアの中で入力シャフトに連結されていない何れかで
ある第２遊星ギヤ要素が前記出力シャフトに連結され、
そのサンギヤとリングギヤとキャリアの中で入出力シャ
フトに連結されていない第３遊星ギヤ要素が前記電動ア
クチュエータにより回転駆動される請求項１〜５の中の
何れかに記載の車両の操舵装置。
【請求項７】ステアリングホイールの中立位置からの検
出操作量の設定量が車両の走行状態を表す変量に応じて
変更可能である請求項１〜６の中の何れかに記載の車両
の操舵装置。