JP7418562B2

JP7418562B2 - 車両の操舵装置

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Publication number: JP7418562B2
Application number: JP2022521097A
Authority: JP
Inventors: 隼人宮川; 宗嗣判治; 芳信渡邊; 聡史中原; 諒加藤; ドンバイ・ラースロー; クルチャール・ダーヴィド; カカス・ペーテル
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2041-03-30
Also published as: JP2023523115A; WO2022208680A1; CN115916628A; DE112021002439T5; US20230234637A1

Description

本発明は、ステアバイワイヤ式の車両の操舵装置に関する。

運転者が操作するステアリングホイールを含む操舵機構と、操舵機構から機械的に切り離され、車輪の転舵角を変化させる転舵機構とを有するステアバイワイヤ式の車両の操舵装置が公知である。転舵機構は、車輪の転舵角を変更するための駆動力を発生する転舵アクチュエータによって駆動される。操舵機構には、操舵操作に対する反力が反力アクチュエータによって付与される。

このようなステアバイワイヤ式の操舵装置において、ステアリングシャフトアセンブリに対し、操舵角センサが設けられるスイッチアッセンブリと、ステアリングホイールとを組み付ける際の作業性を向上させた発明がある（特許文献１）。この発明では、ステアリングシャフトアセンブリに、ステアリングシャフトをハウジングに対して位置決め固定して回転不能とするシャフト位置決め機構が設けられる。また、スイッチアッセンブリに、プッシャーカラーをケーシングに対して位置決め固定して回転不能とするカラー位置決め機構が設けられる。

特開２０１０－２６４９４２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、シャフト位置決め機構及びカラー位置決め機構が設けられるため、操作装置の構造が複雑になり、装置が大型化するとともにコストが上昇する。

本発明は、このような背景に鑑み、装置の大型化及びコストの上昇を招くことなく、操舵装置を組み立てる際の作業性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、車両（２）の操舵装置（１）であって、運転者により操作されるステアリングホイール（１９）と、前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフト（１８）と、前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪（３）を転舵するように構成された転舵機構（１１）と、前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心（β＝０）に対する操舵角（β）を検出する操舵角センサ（２１）と、前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータ（１２）と、前記車輪の転舵角（α）を検出する転舵角センサ（３２）と、前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力（Ｔ）を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータ（１３）と、前記操舵角に応じて目標転舵角（αｔ）を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力（Ｔｔ）を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置（１５）とを備え、前記制御装置は、手動入力スイッチ（３７）からの所定の入力（Ｓ）があったときに、現在の操舵角（β）を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正する。

この構成によれば、ステアリングシャフトが制御操舵中心から角度変位した状態でステアリングホイールがステアリングシャフトに組み付けられた場合でも、操作者は、ステアリングホイールをその幾何学的操舵中心に操作した状態で、手動入力スイッチから所定の入力を制御装置にすることにより、そのときの操舵角を制御操舵中心の値とするように操舵角センサの出力を補正することができる。言い換えれば、ステアリングホイールの組付け時にアライメントエラーが発生した場合でも、ステアリングホイールの再脱着をせずに、現在の操舵角（ステアリングシャフトの角度）を制御操舵中心に再設定することができる。そのため、操舵装置を組み立てる際の作業性が向上する。また、操舵装置に物理的な位置決め機構を設ける必要がないため、操舵装置の大型化及びコストの上昇を回避できる。

好ましくは、前記制御装置は、前記所定の入力があったときから所定時間が経過したときに前記操舵角センサの前記出力を補正し、前記所定の入力があったときから前記所定時間が経過するまで、一時的に前記反力アクチュエータの駆動を停止するとよい。

或いは、前記制御装置は、前記所定の入力があったときから所定時間が経過したときに前記操舵角センサの前記出力を補正し、前記所定の入力があったときから前記所定時間が経過するまで、一時的に前記目標反力を低減してもよい。

或いは、前記制御装置は、前記目標転舵角と前記転舵角との偏差（Δα）に応じて前記目標反力を設定し、前記所定の入力があったときから所定時間が経過したときに前記操舵角センサの前記出力を補正し、前記所定の入力があったときから前記所定時間が経過するまで、前記偏差に不感帯を設けてもよい。

これらの構成によれば、制御操舵中心の較正中に、制御装置の制御動作により、車輪の転舵状態に応じ反力アクチュエータによってステアリングホイールが回転するのを防止することができる。これにより、操作者は、反力により煩わされることなくステアリングホイールを幾何学的操舵中心に保持した状態で、現在の操舵角を制御操舵中心に対応する値とするように操舵角センサの出力を補正することができる。

好ましくは、前記ステアリングシャフトの左右の物理最大操舵角（βｍＰ）を規定する物理ストッパ（４３）を更に有し、前記制御装置は、前記制御操舵中心から左右のそれぞれに前記物理最大操舵角よりも小さな前記ステアリングホイールの制御最大操舵角（βｍＣ）を設定し、前記制御最大操舵角を規定する操舵限度反力（Ｔｓｌ）を発生するように、前記反力アクチュエータを駆動するとよい。

この構成によれば、ステアリングシャフトの回転が物理ストッパにより規制される。そのため、ステアリングシャフトの過剰な回転によるハーネスの切断等の不具合を防止することができる。また、制御装置が操舵限度反力を発生することにより、ステアリングシャフトが物理ストッパに衝突することが抑制される。これにより、衝突音や衝突時の衝撃の発生が抑制される。なお、ステアリングホイールの制御最大操舵角は制御操舵中心から左右のそれぞれに設定されるため、ステアリングホイールの左右への最大操舵角は均等を維持できる。

上記制御装置が制御最大操舵角を設定する構成において、前記制御装置は、前記ステアリングホイールが幾何学的操舵中心にある状態で前記所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とすると前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えると判断される場合、前記操舵角センサの前記出力の補正を禁止するとよい。

制御最大操舵角が物理最大操舵角を超えると、左右一方の最大操舵角が他方の最大操舵角よりも小さくなり、最大操舵角が左右でアンバランスになる。この構成によれば、制御装置が操舵角センサの出力の補正を禁止することにより、最大操舵角が左右でアンバランスになることが防止される。

或いは、上記制御装置が制御最大操舵角を設定する構成において、前記制御装置は、前記ステアリングホイールが幾何学的操舵中心にある状態で前記所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とすると前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えると判断される場合、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えない範囲で現在の操舵角に前記制御操舵中心が近付くように前記操舵角センサの前記出力を補正してもよい。

この構成によれば、制御最大操舵角が所期の値よりも小さくなることがない範囲で最大限に制御操舵中心をステアリングホイールの幾何学的操舵中心に近付けることができる。

或いは、上記制御装置が制御最大操舵角を設定する構成において、前記制御装置は、前記ステアリングホイールが幾何学的操舵中心にある状態で前記所定の入力があったときに、前記ステアリングホイールの前記幾何学的操舵中心が前記制御操舵中心に対応する値とすると前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えると判断される場合、前記ステアリングホイールの前記幾何学的操舵中心が前記制御操舵中心に一致するように前記操舵角センサの前記出力を補正するとともに、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角に収まるように前記操舵角の前記転舵角に対するレシオ（Ｋ）を小さく変更してもよい。

この構成によれば、ステアリングホイールを幾何学的操舵中心に回転操作した状態のステアリングシャフトの操舵角が制御操舵中心に一致するように操舵角センサの出力を補正できる。また、制御最大操舵角が物理最大操舵角に収まるように制御装置がレシオを小さく変更することにより、車輪の最大転舵角を維持すること及び、左右の物理最大操舵角が左右でアンバランスになることを防止できる。

好ましくは、当該操舵装置は、前記所定の入力を発生するための、前記車両に設けられた制御操舵中心設定用スイッチ（３７）を更に備えるとよい。

この構成によれば、操作者は、制御操舵中心設定用スイッチを操作して簡単に操舵角センサの出力を補正することができる。

代わりに、前記所定の入力は、前記車両に着脱可能に接続される車両診断装置（３９）からの入力であってもよい。

この構成によれば、車両の走行中等にユーザが誤って操舵角センサの出力を補正することを防止できる。

以上の構成によれば、装置の大型化及びコストの上昇を招くことなく、操舵装置を組み立てる際の作業性を向上させることができる。

実施形態に係る操舵装置の構成図操舵機構の概略断面図正常組付時の物理最大操舵角と制御最大操舵角との関係を示す図小誤差組付時の操舵角センサの出力補正の説明図大誤差組付時の操舵角センサの出力補正の第１例の説明図大誤差組付時の操舵角センサの出力補正の第２例の説明図大誤差組付時の操舵角センサの出力補正の第３例の説明図

以下、本発明に係る車両２の操舵装置１の実施形態について説明する。図１に示すように、操舵装置１は、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ）式の車両操舵装置である。操舵装置１が設けられる車両２は、左右の前輪３及び左右の後輪（不図示）を備えた４輪自動車である。左右の前輪３は、転舵角αが変更可能にナックル７を介して車体８（図１において、下部の輪郭のみを表示）に支持され、転舵輪として機能する。転舵角αは、平面視において前輪３の前後方向に対する角度をいう。操舵装置１は、前輪３の転舵角αを変更する。

操舵装置１は、車体８に回転可能に設けられた操舵機構１０と、前輪３を転舵する転舵機構１１と、転舵機構１１に駆動力を与える転舵アクチュエータ１２と、操舵機構１０に反力トルクＴを与える反力アクチュエータ１３と、反力アクチュエータ１３及び転舵アクチュエータ１２を制御する制御装置１５とを有する。操舵装置１は、転舵アクチュエータ１２、反力アクチュエータ１３、及び制御装置１５をそれぞれ複数備える冗長系であってもよい。

操舵機構１０は、運転者による操舵操作を受け付ける。操舵機構１０は、車体８に回転可能に支持されたステアリングシャフト１８と、ステアリングシャフト１８の一端に設けられたステアリングホイール１９とを有する。ステアリングシャフト１８は車体８に設けられたステアリングコラム２０に回転可能に支持され、その後端はステアリングコラム２０から後方に突出している。ステアリングホイール１９は、ステアリングシャフト１８の後端に結合され、ステアリングシャフト１８と一体に回転する。すなわち、ステアリングシャフト１８はステアリングホイール１９に回転運動を伝達可能に連結されている。

反力アクチュエータ１３は電動モータであり、ギヤを介してステアリングシャフト１８に連結されている。反力アクチュエータ１３が駆動すると、その駆動力がステアリングシャフト１８に回転力として伝達される。反力アクチュエータ１３は、回転することによって操舵機構１０にトルクを与える。反力アクチュエータ１３が操舵操作に応じて操舵機構１０に与えるトルクを反力トルクＴという。

操舵装置１は、ステアリングシャフト１８の軸線を中心とした回転角を操舵角βとして検出する操舵角センサ２１を有する。操舵角βは、所定の制御操舵中心に対するステアリングシャフト１８の回転角度として与えられる。制御操舵中心は、その詳細については後述するが、特別の場合を除いて機械的操舵中心に合致する。操舵角センサ２１は公知のロータリエンコーダであってよい。また、操舵装置１は、ステアリングシャフト１８に加わるトルクを操舵トルクＴｓとして検出するトルクセンサ２２を有する。トルクセンサ２２は、ステアリングシャフト１８におけるステアリングホイール１９と反力アクチュエータ１３との間の部分に加わる操舵トルクＴｓを検出する。操舵トルクＴｓは、運転者によってステアリングホイール１９に加えられる操作トルクと、反力アクチュエータ１３によってステアリングシャフト１８に加えられる反力トルクＴとによって定まる。トルクセンサ２２は、磁歪式トルクセンサやひずみゲージ等の公知のトルクセンサ、又は反力アクチュエータ１３の電動モータに流れる電流値に基づいた推定値を利用したものであってよい。

操舵装置１は、反力アクチュエータ１３の回転角θを検出する第１回転角センサ２３を有する。第１回転角センサ２３は、公知のレゾルバやロータリエンコーダであってよい。

転舵機構１１は、車幅方向に延びるラック軸２６を有する。ラック軸２６は、車幅方向に移動可能にギヤハウジング２７に支持されている。ラック軸２６の左右の端部は、タイロッド３０を介して左右の前輪３をそれぞれ支持するナックル７に接続されている。ラック軸２６が車幅方向に移動することによって、前輪３の転舵角αが変化する。転舵機構１１は、操舵機構１０のステアリングシャフト１８から機械的に切り離されている。

転舵アクチュエータ１２は、電動モータである。転舵アクチュエータ１２は、制御装置１５からの信号に基づいてラック軸２６を車幅方向に移動させ、左右の前輪３の転舵角αを変化させる。つまり、転舵アクチュエータ１２は、操舵角βの転舵角αに対するレシオＫ（角度比であり、本実施形態では仮想のギヤ比に相当する）を変更することができる。レシオＫは、操舵角βを転舵角αで除して求められる（Ｋ＝β／α）。したがって、操舵角βが変化しない状態で前輪３の転舵角αを変化させる場合もあり得る。

操舵装置１は、転舵アクチュエータ１２の回転角θを検出する第２回転角センサ３１を有する。第２回転角センサ３１は、公知のレゾルバやロータリエンコーダであってよい。また、操舵装置１は、前輪３の転舵角αを検出する転舵角センサ３２を有する。本実施形態では、転舵角センサ３２は、ラック軸２６の車幅方向における位置であるラック位置を検出するラックストロークセンサであり、ラック位置に基づいて前輪３の転舵角αを検出する。

制御装置１５は、ＣＰＵやメモリ、プログラムを記憶した記憶装置等を含む電子制御装置である。制御装置１５には、操舵角センサ２１、トルクセンサ２２、第１回転角センサ２３、第２回転角センサ３１、転舵角センサ３２が接続されている。制御装置１５は、これらのセンサからの信号に基づいて、操舵角β、操舵トルクＴｓ、反力アクチュエータ１３の回転角θ、転舵アクチュエータ１２の回転角θ、転舵角αに対応した信号を取得する。また、制御装置１５は、車速センサ３３、ヨーレートセンサ３４、横加速度センサ３５に接続され、車速Ｖ、ヨーレートγ、横加速度Ｇｙ等を取得する。

制御装置１５は、反力アクチュエータ１３及び転舵アクチュエータ１２に接続され、反力アクチュエータ１３及び転舵アクチュエータ１２を制御する。制御装置１５は、操舵角βに応じて転舵アクチュエータ１２を制御し、かつ転舵角αに応じて反力アクチュエータ１３を制御する。

以下、制御装置１５による制御を具体的に説明する。制御装置１５は、操舵角センサ２１によって検出された操舵角βに基づいて、目標転舵角αｔを演算する。制御装置１５は、例えば操舵角βを所定のレシオＫで除すことによって目標転舵角αｔを演算するとよい（αｔ＝β／Ｋ）。レシオＫは例えば２～３０であり、一例として８であるとよい。そして、制御装置１５は、転舵角αが目標転舵角αｔとなるように、目標転舵角αｔと転舵角αとの偏差Δα（＝αｔ－α）に基づいて転舵アクチュエータ１２に供給すべき第１電流値Ａ１を演算する。すなわち、制御装置１５は、偏差Δαに基づいて、転舵アクチュエータ１２のフィードバック制御を行う。偏差Δαが大きいほど、転舵アクチュエータ１２に供給される第１電流値Ａ１が大きくなり、転舵アクチュエータ１２の出力が大きくなり、転舵角αの変化量が大きくなる。

制御装置１５は、前輪３の転舵状態に応じて、具体的には偏差Δαに基づいて反力アクチュエータ１３に発生させるべき目標反力トルクＴｔを演算する。目標反力トルクＴｔはΔαに所定の係数を掛けることによって演算されるとよい。そして、制御装置１５は、演算した目標反力トルクＴｔに基づいて反力アクチュエータ１３に供給すべき第２電流値Ａ２を演算する。反力アクチュエータ１３に供給すべき第２電流値Ａ２は、目標反力トルクＴｔに基づいて所定のマップを参照することによって決定されるとよい。なお、他の実施形態では、制御装置１５は、偏差Δαに基づいて所定のマップを参照し、第２電流値Ａ２を決定してもよい。目標反力トルクＴｔ及び第２電流値Ａ２は、転舵角αの偏差Δαが大きいほど大きく設定される。

制御装置１５は、第２電流値Ａ２を反力アクチュエータ１３に供給し、反力アクチュエータ１３に駆動力を発生させる。反力アクチュエータ１３が発生した駆動力は、ステアリングシャフト１８に運転者の操作入力に抗する反力トルクＴとして加えられる。これにより、運転者は、操舵操作に対する反力（抵抗力）をステアリングホイール１９から受けることができる。

車両２には、制御装置１５に対して操舵中心設定信号Ｓを入力させるための手動入力スイッチとして制御操舵中心設定用スイッチ３７が設けられている。制御操舵中心設定用スイッチ３７は、手動入力を受け付けるように構成され、手動入力を受け付けたときに操舵中心設定信号Ｓを発生する。制御操舵中心設定用スイッチ３７は、図１に於いて想像線で示されるように、制御装置１５に着脱可能に接続可能な車両２とは別体の車両診断装置３９に設けられてもよい。

図２は操舵機構１０の概略断面図である。上記のようにステアリングシャフト１８はステアリングコラム２０により回転可能に支持されている。図２に示すように、ステアリングシャフト１８の外面には突起４１が形成され、ステアリングコラム２０には突起４１を受容する受容溝４２が形成されている。受容溝４２はステアリングコラム２０の内周に３６０度よりも小さな角度範囲にわたって形成されており、受容溝４２の両端部を画定する壁は突起４１の移動を規制する物理ストッパ４３をなす。

ステアリングホイール１９が右回転したときに、突起４１は右側の物理ストッパ４３に当接する。突起４１が右側の物理ストッパ４３に当接する角度位置は、ステアリングシャフト１８の右側の物理エンドＰＥである。ステアリングホイール１９が左回転したときに、突起４１は左側の物理ストッパ４３に当接する。突起４１が左側の物理ストッパ４３に当接する角度位置は、ステアリングシャフト１８の左側の物理エンドＰＥである。右側の物理エンドＰＥと左側の物理エンドＰＥとの中心が、ステアリングシャフト１８の機械的操舵中心である。ステアリングシャフト１８の機械的操舵中心から右側の物理エンドＰＥまでの角度範囲が右側の物理最大操舵角βｍＰであり、ステアリングシャフト１８の機械的操舵中心から左側の物理エンドＰＥまでの角度範囲が左側の物理最大操舵角βｍＰである。左右の物理ストッパ４３は、ステアリングシャフト１８の左右の物理最大操舵角βｍＰを規定する。

ステアリングホイール１９の幾何学的操舵中心、すなわち運転者が認識する操舵機構１０の中立位置は、通常はステアリングシャフト１８の機械的操舵中心と一致する。ステアリングシャフト１８が物理エンドＰＥまで転舵されると、衝撃音が発生するうえ、衝撃によって操舵機構１０の機械的な耐久性が劣化する。このようなノイズや耐久性の劣化は避けることが望まれる。

同様の物理的制限は前輪３、特に転舵機構１１にも設けられる。前輪３は、各方向に物理エンドＰＥまでのみ操舵することができる。物理エンドＰＥはさまざまな方法で定義できるが、通常、一般に「ラックエンド」と呼ばれるラック軸２６のストロークエンドとして定義される。ラック軸２６の左右のストロークエンドの中心が、転舵機構１１の機械的中心であり、通常は前輪３の直進走行時の位置、すなわち転舵角αが０°であるときの転舵機構１１の転舵中心である。操舵角βの転舵角αに対するレシオＫ（＝β／α）は、ステアリングシャフト１８の物理エンドＰＥがラック軸２６の物理エンドＰＥに対応するように設定される。前輪３がラックエンドまで転舵されると、衝撃音が発生するうえ、衝撃によって転舵機構１１の機械的な耐久性が劣化する。このようなノイズや耐久性の劣化は避けることが望まれる。

本実施形態では、ステアリングシャフト１８の制御上の回転限界である制御エンドＣＥが、物理エンドＰＥよりも角度β０だけ手前の角度として、各回転方向について設定される。操舵機構１０の制御上の操舵中心（操舵角β＝０の回転位置、以下、制御操舵中心）は、前輪３の転舵角αが実質的に０であり、車両２の直進走行状態に対応するステアリングシャフト１８の回転角度として与えられる。制御操舵中心は、ステアリングホイール１９の幾何学的な操舵中心に対応して設定されるべきである。ステアリングシャフト１８の制御操舵中心から右側の制御エンドＣＥまでの角度範囲が右側の制御最大操舵角βｍＣであり、ステアリングシャフト１８の制御操舵中心から左側の制御エンドＣＥまでの角度範囲が左側の制御最大操舵角βｍＣである。操舵角βに基づいて目標転舵角αｔを計算する際に、操舵角βが増加するにつれて、前輪３の転舵角αは対応する態様で増加する。しかしながら、操舵角βが制御エンドＣＥを超えて増加すると、転舵アクチュエータ１２に対する命令は、制御最大操舵角βｍＣに対応する制御最大転舵角に制限される。換言すれば、操舵機構１０が制御最大操舵角βｍＣを超えて回転すると、前輪３は制御最大転舵角までのみ操舵される。制御最大転舵角は物理最大転舵角よりも小さい。

操舵機構１０に加えられる反力トルクＴは、通常、目標転舵角αｔからの転舵角αの偏差Δαに依存して増加するように制御される。しかしながら、操舵角βが制御最大操舵角βｍＣ以上の場合、制御装置１５は、操舵限界反力トルクＴｓ１を操舵機構１０に加えて、操舵機構１０が制御最大操舵角βｍＣを超えて回らないようにする。操舵限度反力Ｔｓｌは、他の状況で発生し得る反力トルクＴの通常値よりも大幅に大きい値である。制御装置１５は、操舵限界反力トルクＴｓ１を生成するために反力アクチュエータ１３に供給されるべき第２電流値Ａ２を計算する。

前輪３の操舵角βが制御最大操舵角βｍＣに達すると、操舵限界反力トルクＴｓ１が操舵機構１０に加えられる。その結果、運転者は、操舵機構１０から受けた反力により、前輪３の転舵角αが最大の角度に達したことを認識し、操舵機構１０を過度に回転させないように促される。

このように操舵装置１では、ステアリングシャフト１８の左右の物理最大操舵角βｍＰを規定する物理ストッパ４３が設けられることにより、ステアリングシャフト１８の回転が物理ストッパ４３により規制される。そのため、ステアリングシャフト１８の過剰な回転によるハーネスの切断等の不具合が防止される。

また、制御装置１５は、物理最大操舵角βｍＰよりも小さな制御最大操舵角βｍＣを設定し、制御最大操舵角βｍＣを規定する操舵限度反力Ｔｓｌを発生するように、反力アクチュエータ１３を駆動する。制御装置１５が操舵限度反力Ｔｓｌを発生することにより、ステアリングシャフト１８が物理ストッパ４３に衝突することが抑制される。これにより、衝突音や衝突時の衝撃の発生が抑制される。なお、ステアリングホイール１９の制御最大操舵角βｍＣは、ステアリングホイール１９の幾何学的操舵中心から左右のそれぞれに設定されるため、ステアリングホイール１９の左右への最大操舵角は均等に維持される。

図３は、正常組付時の物理最大操舵角βｍＰと制御最大操舵角βｍＣとの関係を示す図である。図３に示すように、ステアリングホイール１９は、正常な組付により、その幾何学的操舵中心がステアリングシャフト１８の機械的操舵中心（制御操舵中心と同じ）に一致するようにステアリングシャフト１８に組付けられる。操舵角センサ２１が検出するステアリングシャフト１８の操舵角β（制御操舵中心（β＝０）に対する回転角度）と、ステアリングホイール１９の運転者によって認識される幾何学的操舵中心からの回転角度とは互いに一致する。

しかしながら、工場での車両２の組立時にステアリングホイール１９が、その幾何学的操舵中心がステアリングシャフト１８の機械的操舵中心からオフセットした状態でステアリングシャフト１８に組付けられることがある。また、工場出荷後のメンテナンス時に、ステアリングホイール１９がステアリングシャフト１８から取り外され、再び組付けられるときにステアリングホイール１９の幾何学的操舵中心がステアリングシャフト１８の機械的操舵中心からオフセットすることもある。

図４は、小誤差組付時の操舵角センサ２１の出力補正の説明図である。この例では、図４（Ａ）に示すように、ステアリングシャフト１８が機械的操舵中心にある状態で、ステアリングホイール１９がその幾何学的操舵中心から左に回転した状態でステアリングシャフト１８に組付けられる。或いは、図４（Ｂ）に示すように、ステアリングシャフト１８がその機械的操舵中心から右に回転した状態で、ステアリングホイール１９がその幾何学的操舵中心位置をもってステアリングシャフト１８に組付けられる。

このような場合、組付け作業を行った操作者は、制御操舵中心設定用スイッチ３７を操作して操舵中心設定信号Ｓを制御装置１５に入力することで簡単に操舵角センサ２１の出力を補正することができる。具体的には、操作者は、図４（Ｂ）に示すようにステアリングホイール１９をその幾何学的操舵中心に操作した状態で、制御操舵中心設定用スイッチ３７を手動操作する。制御操舵中心設定用スイッチ３７は、操作されると操舵中心設定信号Ｓを発生し、操舵中心設定信号Ｓを制御装置１５に入力させる。操舵中心設定信号Ｓが入力されると、制御装置１５は、現在の操舵角βを制御操舵中心（β＝０）に対応する値とするように、具体的には制御装置中心がステアリングホイール１９の幾何学的操舵中心に近づく或いは合致するように、操舵角センサ２１の出力を補正する。

これにより、操作者はそのときの操舵角βを制御操舵中心（β＝０）に対応する値とするように操舵角センサ２１の出力を補正することができる。言い換えれば、ステアリングホイール１９の組付け時にアライメントエラーが発生した場合でも、ステアリングホイール１９の再脱着をせずに、現在の操舵角βを制御操舵中心に再設定することができる。そのため、操舵装置１を組み立てる際の作業性が向上する。また、操舵装置１に物理的な位置決め機構を設ける必要がないため、操舵装置１の大型化及びコストの上昇が回避される。

制御操舵中心設定用スイッチ３７は、上記のように車両２に設けられたスイッチであってよい。制御操舵中心設定用スイッチ３７が車両２に設けられることにより、操作者は、制御操舵中心設定用スイッチ３７を操作して簡単に操舵角センサ２１の出力を補正することができる。

或いは、制御操舵中心設定用スイッチ３７は、上記のように車両２とは別体の車両診断装置３９に設けられたスイッチであってもよい。この場合、操作者が車両診断装置３９の制御操舵中心設定用スイッチ３７を操作することで、車両診断装置３９が操舵中心設定信号Ｓを発生し、操舵中心設定信号Ｓが車両診断装置３９から制御装置１５に入力される。操舵中心設定信号Ｓが車両２に接続される車両診断装置３９からの入力であることにより、車両２の走行中等にユーザが誤って操舵角センサ２１の出力を補正することが防止される。

制御装置１５は、操舵角センサ２１の出力を補正する際、操舵中心設定信号Ｓの入力があったときから所定時間が経過したときに、そのときの操舵角βを制御操舵中心の値とするように操舵角センサ２１の出力を補正する。そして、所定の入力があったときから所定時間が経過するまで、制御装置１５は一時的に反力アクチュエータ１３の駆動を停止する。

これにより、制御操舵中心の較正中に、制御装置１５の制御動作により、前輪３の転舵状態に応じて反力アクチュエータ１３によってステアリングホイール１９が回転するのを防止することができる。したがって、操作者は、反力により煩わされることなくステアリングホイール１９幾何学的操舵中心に保持した状態で、そのときの操舵角βを制御操舵中心に対応する値とするように操舵角センサ２１の出力を補正することができる。

或いは、制御装置１５は、所定の入力があったときから所定時間が経過したときに操舵角センサ２１の出力を補正し、所定の入力があったときから所定時間が経過するまで、一時的に目標反力トルクＴｔを低減してもよい。

更に、制御装置１５は、所定の入力があったときから所定時間が経過するまで、目標反力トルクＴｔを設定するために用いる目標転舵角αｔと転舵角αとの偏差Δαに不感帯を設けてもよい。

いずれの場合も、制御操舵中心の較正中に、制御装置１５の制御動作により、前輪３の転舵状態に応じて反力アクチュエータ１３によってステアリングホイール１９が回転するのを防止することができる。これにより、作業者は、反力に邪魔されることなく操舵角センサ２１の出力を適切に修正することができ、その結果、ステアリングホイール１９の幾何学的操舵中心がステアリングシャフト１８の機械的操舵中心と一致する。

図５は、大誤差組付時の操舵角センサ２１の出力補正の第１例の説明図である。この例では、ステアリングシャフト１８がその機械的操舵中心から図４（Ｂ）に比べて大きく右に回転した状態で、ステアリングホイール１９がその幾何学的操舵中心をもってステアリングシャフト１８に組付けられている。このような場合に制御装置１５が現在の操舵角βを制御操舵中心に対応する値とするように操舵角センサ２１の出力を補正すると、制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰを超える。すなわち、ステアリングシャフト１８が回転した側の制御エンドＣＥが対応する物理エンドＰＥよりも大きくなる。そこで、このような場合には、制御装置１５は操舵角センサ２１の出力の補正を禁止する。

制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰを超えると、左右一方の最大操舵角が他方の最大操舵角よりも小さくなり、最大操舵角が左右でアンバランスになる。本実施形態では、制御装置１５が操舵角センサ２１の出力の補正を禁止することにより、最大操舵角が左右でアンバランスになることが防止される。

図６は、大誤差組付時の操舵角センサ２１の出力補正の第２例の説明図である。この例においても、図６（Ａ）に示すように、ステアリングシャフト１８がその機械的操舵中心から大きく右に回転した状態で、ステアリングホイール１９がその幾何学的操舵中心をもってステアリングシャフト１８に組付けられている。そのため、制御装置１５が現在の操舵角βを制御操舵中心に対応する値とするように操舵角センサ２１の出力を補正すると、制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰを超える。

そこで制御装置１５は、図６（Ｂ）に示すように、制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰを超えない範囲で現在の操舵角βに制御操舵中心が近付くように操舵角センサ２１の出力を補正する。具体的には、右の制御エンドＣＥが右の物理エンドＰＥ以下となるように、制御装置１５は操舵角センサ２１の出力を補正する。

これにより、制御最大操舵角βｍＣが所期の値よりも小さくなることがない範囲で最大限に、制御操舵中心をステアリングホイール１９の幾何学的操舵中心に近付けることができる。

図７は、大誤差組付時の操舵角センサ２１の出力補正の第３例の説明図である。この例においても、図７（Ａ）に示すように、ステアリングシャフト１８がその機械的操舵中心から大きく右に回転した状態で、ステアリングホイール１９がその幾何学的操舵中心をもってステアリングシャフト１８に組付けられている。そのため、制御装置１５が現在の操舵角βを制御操舵中心に対応する値とするように操舵角センサ２１の出力を補正すると、制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰを超える。

そこで制御装置１５は、図７（Ｂ）に示すように、現在の操舵角βを制御操舵中心（β＝０）に対応する値とするとともに、制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰに収まるように操舵角βの転舵角αに対するレシオＫを小さく変更する。

これにより、ステアリングホイール１９を幾何学的操舵中心に回転操作した状態のステアリングシャフト１８の操舵角βを、制御操舵中心に一致するように操舵角センサ２１の出力が補正される。また、制御最大操舵角βｍＣが物理最大操舵角βｍＰに収まるように制御装置１５がレシオＫを小さく変更することにより、前輪３の最大転舵角を維持すること及び、左右の最大操舵角が左右でアンバランスになることが防止される。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、ステアリングシャフト１８が３６０度よりも大きな角度範囲にわたって回転するように物理ストッパ４３が設けられてもよい。この場合、物理ストッパ４３が受容溝４２も出没可能に設けられるとよい。或いは、物理ストッパ４３が設けられず、ステアリングシャフト１８が制限なく回転可能であってよい。この場合は、物理エンドＰＥが存在しないため、図５～図７を参照して説明したような補正の制限を行う必要はない。また、制御装置１５は、操舵中心設定信号Ｓの入力があったときから所定時間が経過するまでの間の操舵角βの平均や加重平均を制御操舵中心の値とするように操舵角センサ２１の出力を補正してもよい。

また、各部材及び部品の特定の構成、配置、数量、角度、手順等は、本発明の要旨から逸脱することなく適切に変更することができる。更に、上記の実施形態に示されるすべての構成要素は、必ずしも本発明に必須であるとは限らず、本発明の要旨から逸脱することなく、適切に選択及び省略され得る。

１：操舵装置
２：車両
３：前輪
１０：操舵機構
１１：転舵機構
１２：転舵アクチュエータ
１３：反力アクチュエータ
１５：制御装置
１８：ステアリングシャフト
１９：ステアリングホイール
２０：ステアリングコラム
２１：操舵角センサ
３２：転舵角センサ
３７：制御操舵中心設定用スイッチ
３９：車両診断装置
４３：物理ストッパ
α ：転舵角
αｔ：目標転舵角
β ：操舵角
βｍＰ：物理最大操舵角
βｍＣ：制御最大操舵角
Ｔ：反力トルク
Ｔｓｌ：操舵限度反力
Ｔｔ：目標反力トルク

Claims

車両の操舵装置であって、
運転者により操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪を転舵するように構成された転舵機構と、
前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心に対する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータと、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータと、
前記操舵角に応じて目標転舵角を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、手動入力スイッチからの所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正し、
前記制御装置は、前記所定の入力があったときから所定時間が経過したときに前記操舵角センサの前記出力を補正し、前記所定の入力があったときから前記所定時間が経過するまで、一時的に前記反力アクチュエータの駆動を停止する車両の操舵装置。
車両の操舵装置であって、
運転者により操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪を転舵するように構成された転舵機構と、
前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心に対する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータと、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータと、
前記操舵角に応じて目標転舵角を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、手動入力スイッチからの所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正し、
前記制御装置は、前記所定の入力があったときから所定時間が経過したときに前記操舵角センサの前記出力を補正し、前記所定の入力があったときから前記所定時間が経過するまで、一時的に前記目標反力を低減する車両の操舵装置。
車両の操舵装置であって、
運転者により操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪を転舵するように構成された転舵機構と、
前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心に対する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータと、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータと、
前記操舵角に応じて目標転舵角を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、手動入力スイッチからの所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正し、
前記制御装置は、前記目標転舵角と前記転舵角との偏差に応じて前記目標反力を設定し、前記所定の入力があったときから所定時間が経過したときに前記操舵角センサの前記出力を補正し、前記所定の入力があったときから前記所定時間が経過するまで、前記偏差に不感帯を設ける車両の操舵装置。
車両の操舵装置であって、
運転者により操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪を転舵するように構成された転舵機構と、
前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心に対する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータと、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータと、
前記操舵角に応じて目標転舵角を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、手動入力スイッチからの所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正し、
前記ステアリングシャフトの左右の物理最大操舵角を規定する物理ストッパを更に有し、
前記制御装置は、前記制御操舵中心から左右のそれぞれに前記物理最大操舵角よりも小さな前記ステアリングホイールの制御最大操舵角を設定し、前記制御最大操舵角を規定する操舵限度反力を発生するように、前記反力アクチュエータを駆動し、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールが幾何学的操舵中心にある状態で前記所定の入力があったときに、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えると判断される場合、前記操舵角センサの前記出力の補正を禁止する車両の操舵装置。
車両の操舵装置であって、
運転者により操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪を転舵するように構成された転舵機構と、
前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心に対する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータと、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータと、
前記操舵角に応じて目標転舵角を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、手動入力スイッチからの所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正し、
前記ステアリングシャフトの左右の物理最大操舵角を規定する物理ストッパを更に有し、
前記制御装置は、前記制御操舵中心から左右のそれぞれに前記物理最大操舵角よりも小さな前記ステアリングホイールの制御最大操舵角を設定し、前記制御最大操舵角を規定する操舵限度反力を発生するように、前記反力アクチュエータを駆動し、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールが幾何学的操舵中心にある状態で前記所定の入力があったときに、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えると判断される場合、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えない範囲で現在の操舵角に前記制御操舵中心が近付くように前記操舵角センサの前記出力を補正する車両の操舵装置。
車両の操舵装置であって、
運転者により操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールに回転運動を伝達可能に連結されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングシャフトから機械的に切り離されて車輪を転舵するように構成された転舵機構と、
前記ステアリングシャフトの、前記車両の直進走行状態に対応する回転角度として与えられる制御操舵中心に対する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記転舵機構に駆動力を与える転舵アクチュエータと、
前記車輪の転舵角を検出する転舵角センサと、
前記ステアリングホイールへの操舵操作に対する反力を前記ステアリングシャフトに付与する反力アクチュエータと、
前記操舵角に応じて目標転舵角を設定し、前記転舵角が前記目標転舵角になるように前記転舵アクチュエータを駆動するとともに、前記車輪の転舵状態に応じて目標反力を設定し、前記反力が前記目標反力になるように前記反力アクチュエータを駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、手動入力スイッチからの所定の入力があったときに、現在の操舵角を前記制御操舵中心に対応する値とするように、前記操舵角センサの出力を補正し、
前記ステアリングシャフトの左右の物理最大操舵角を規定する物理ストッパを更に有し、
前記制御装置は、前記制御操舵中心から左右のそれぞれに前記物理最大操舵角よりも小さな前記ステアリングホイールの制御最大操舵角を設定し、前記制御最大操舵角を規定する操舵限度反力を発生するように、前記反力アクチュエータを駆動し、
前記制御装置は、前記ステアリングホイールが幾何学的操舵中心にある状態で前記所定の入力があったときに、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角を超えると判断される場合、前記ステアリングホイールの前記幾何学的操舵中心が前記制御操舵中心に一致するように前記操舵角センサの前記出力を補正するとともに、前記制御最大操舵角が前記物理最大操舵角に収まるように前記操舵角の前記転舵角に対するレシオをより小さな値に変更する車両の操舵装置。
前記所定の入力を発生するための、前記車両に設けられた制御操舵中心設定用スイッチを更に備える請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の車両の操舵装置。
前記所定の入力は、前記車両に着脱可能に接続される車両診断装置からの入力である請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の車両の操舵装置。