車両用動力操舵装置
【課題】電動式パワーステアリング装置を用いることなく、舵角比可変電動機の駆動による反力トルクがステアリングホイールに伝達されることを確実に低減する車両用動力操舵装置を提供する。
【解決手段】舵角比可変アクチュエータ３とステアリングホイール１との間に電動機などからなる反力低減アクチュエータ２を備える。さらに、舵角比可変アクチュエータ３が舵角比可変駆動により生じる反力トルクＴｒを算出する。そして、反力トルクＴｒに基づき、反力低減アクチュエータ２により反力トルクＴｒを低減させるトルク（反力低減トルク）Ｔｄを算出する。そして、反力低減アクチュエータ２が反力低減トルクＴｄを出力するように制御される。
【解決手段】舵角比可変アクチュエータ３とステアリングホイール１との間に電動機などからなる反力低減アクチュエータ２を備える。さらに、舵角比可変アクチュエータ３が舵角比可変駆動により生じる反力トルクＴｒを算出する。そして、反力トルクＴｒに基づき、反力低減アクチュエータ２により反力トルクＴｒを低減させるトルク（反力低減トルク）Ｔｄを算出する。そして、反力低減アクチュエータ２が反力低減トルクＴｄを出力するように制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用動力操舵装置、特に舵角比可変電動機を備える車両用動力操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の舵角比可変電動機を備える車両用動力操舵装置において、舵角比可変電動機の駆動による反力トルクがステアリングホイールに伝達されないようにするために、その反力トルク分を電動式パワーステアリング装置のアシストトルクに加算するという技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３７１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１によれば、電動式パワーステアリング装置を備えた車両であれば適用することができるが、油圧式パワーステアリング装置を備えた車両には適用することができない。さらに、電動式パワーステアリング装置を備えた車両であっても、応答性能が低い電動式パワーステアリング装置の場合には、十分に反力トルクを低減することができない場合が生じる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、電動式パワーステアリング装置のアシストトルクに反力トルクを加算することなく、舵角比可変電動機の駆動による反力トルクがステアリングホイールに伝達されることを確実に低減する車両用動力操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用動力操舵装置は、一端側をステアリングホイール側の入力軸に連結され他端側を転舵輪側の出力軸に連結されると共に前記入力軸の操舵角と前記出力軸の転舵角との舵角比を可変駆動する舵角比可変アクチュエータと、前記舵角比可変アクチュエータと前記ステアリングホイールとの間に介在し前記舵角比可変アクチュエータの前記可変駆動により前記ステアリングホイールへ伝達される反力トルクを低減させる反力低減アクチュエータと、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵角、前記入力軸の操舵角速度、及び前記入力軸の操舵角加速度の少なくとも１つからなる操舵角関連情報を検出する操舵角関連情報検出手段と、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記舵角比可変アクチュエータ及び前記反力低減アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを備える。そして、前記アクチュエータ制御手段は、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき少なくとも前記舵角比可変アクチュエータの制御角度を含む制御量を算出する舵角比可変制御量算出手段と、少なくとも前記制御角度に基づき前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、前記制御角度に基づき前記反力トルクを低減させる反力低減トルクを算出する反力低減トルク算出手段と、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させる反力低減アクチュエータ制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
ここで、反力低減アクチュエータは、舵角比可変アクチュエータとステアリングホイールとの間に介在させている。すなわち、反力低減アクチュエータは、入力軸に連結されていることになる。つまり、反力低減アクチュエータは、反力トルクが発生する際に、入力軸の回転トルクを低減するように作用させるアクチュエータである。
【０００７】
また、反力低減アクチュエータにより低減する反力トルクは、舵角比可変アクチュエータの可変駆動により生じる反力トルクである。すなわち、当該反力トルクには、ステアリングホイールの操舵そのものにより生じる反力トルクは含まれない。例えば、当該反力トルクには、ステアリングホイールの操舵そのものにより転舵輪が転舵することにより生じるセルフアライニングトルクなどは含まれない。
【０００８】
本発明の車両用動力操舵装置によれば、反力低減アクチュエータによりステアリングホイールに伝達される反力トルクを低減しているので、油圧式パワーステアリング装置や応答性能の低い電動式パワーステアリング装置を備える車両であっても確実に反力トルクを低減することができる。さらに、反力トルクに基づき反力低減トルクを算出して、算出された反力低減トルクに応じて反力低減アクチュエータを駆動しているので、車両状態に応じて適切に反力トルクを低減することができる。
【０００９】
ここで、本発明の車両用動力操舵装置における前記舵角比可変アクチュエータは、例えば、舵角比可変電動機及び減速機から構成されるようにしてもよい。この場合、舵角比可変電動機の回転が減速機により減速されて出力軸に伝達される。つまり、出力軸には、入力軸の回転及び減速機を介した舵角比可変電動機の回転が伝達される。
【００１０】
また、前記舵角比可変制御量算出手段により算出される前記制御量は、前記舵角比可変アクチュエータの前記制御角度の他、例えば前記舵角比可変アクチュエータの回転速度等を含むようにしてもよい。前記舵角比可変アクチュエータが舵角比可変電動機及び減速機から構成される場合には、前記制御量は、舵角比可変電動機及び減速機全体の制御量、すなわち減速機から出力される制御角度や回転速度などとしてもよい。この場合、前記制御角度は、舵角比可変電動機及び減速機全体の制御角度、すなわち舵角比可変電動機の駆動により出力軸に伝達される角度となる。また、前記制御量は、舵角比可変電動機の制御量、すなわち舵角比可変電動機の制御角度や回転速度としてもよい。
【００１１】
また、前記反力低減トルク算出手段により算出される前記反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータの制御角度に基づき算出することとしているが、例えば、以下のようにしてもよい。すなわち、反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータの可変駆動によりステアリングホイールへ伝達される反力トルクに基づき算出するようにするようにしてもよい。そして、前記舵角比可変アクチュエータの可変駆動によりステアリングホイールへ伝達される反力トルクは、舵角比可変アクチュエータの制御角度により算出するようにする。なお、反力低減トルクは、算出された反力トルクと同一のトルクにしてもよいし、反力トルクの所定割合を乗じたトルクとしてもよい。
【００１２】
また、前記反力低減トルク算出手段により算出される前記反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータの前記制御角度の他、例えば、前記舵角比可変アクチュエータ及び前記出力軸などの舵角比可変駆動を行う部分のイナーシャ、及び、舵角比可変駆動を行う部分のフリクション等に基づき算出するようにしてもよい。さらに、前記反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータが可変駆動することにより生じるセフルアライニングトルク及び路面反力トルクを合成したトルクを含むようにしてもよい。この前記舵角比可変アクチュエータが可変駆動することにより生じる前記トルクは、車両全体に生じるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクからステアリングホイールの操舵により生じるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクを除いたトルクとなる。なお、路面反力とは、路面とタイヤとのすべり及びねじり等に基づき生じる力である。そして、路面反力トルクは、路面反力により生じるトルクである。
【００１３】
ここで、前記舵角比可変アクチュエータは、入力軸の操舵角と出力軸の転舵角との舵角比（入力軸の操舵角／出力軸の操舵角）を可変駆動することは上述したとおりである。この舵角比可変アクチュエータは、低速域では舵角比を小さくすることによりステアリングホイールの操舵量を低減させ、狭い場所などにおける取り回し性を向上させることができる。一方、舵角比可変アクチュエータは、高速域では舵角比を大きくすることにより、穏やかな安定感のある操舵応答性を得ることができる。このようなステアリングホイールの操舵に関わると共に車速及び操舵角に基づき行う制御を第１舵角比可変制御（第１ＶＧＲ制御）という。さらに、舵角比可変アクチュエータは、実ヨーレートと理想ヨーレートとの偏差が大きくなった場合には、偏差を０に近づけるように駆動させる場合がある。このような場合には、ステアリングホイールの操舵に関わらず、舵角比可変アクチュエータが駆動して転舵輪を転舵させる場合がある。このような実ヨーレート、車速及び操舵角に基づき行う制御、つまりヨーレートの偏差を０に近づける制御を第２舵角比可変制御（第２ＶＧＲ制御）という。なお、この偏差は、正の値の場合や負の値の場合がある。
【００１４】
そして、本発明の車両用動力操舵装置は、第１ＶＧＲ制御のみを行う装置、第２ＶＧＲ制御のみを行う装置、又は両者を行う装置の何れであってもよい。第２ＶＧＲ制御を行う装置とした場合には、本発明の車両用動力操舵装置は、さらに、車両に発生している実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段を備え、前記舵角比可変制御手段は、前記車速、前記操舵角関連情報及び前記実ヨーレートに基づき前記制御量を算出するようにしてもよい。
【００１５】
また、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段と、前記車速、前記操舵角関連情報及び前記路面摩擦係数に基づき車両の理想ヨーレートを算出する理想ヨーレート算出手段と、前記実ヨーレートと前記理想ヨーレートとの偏差に基づき前記偏差が所定範囲内にあるか否かを判定するヨーレート偏差判定手段と、を備え、前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記偏差が所定範囲内にない場合に前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させるようにしてもよい。
【００１６】
つまり、反力低減アクチュエータ制御手段は、ヨーレートの前記偏差が所定範囲内にない場合、すなわち実ヨーレートが理想ヨーレートから大きくずれている場合に、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させている。換言すると、反力低減アクチュエータ制御手段は、第２ＶＧＲ制御を行う場合に反力低減トルクを出力させている。このように、ヨーレートの偏差が所定範囲内にない場合、例えばヨーレートの偏差が所定範囲より大きい場合に舵角比可変アクチュエータの可変駆動に伴い生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲を超えている場合がある。従って、このような場合に生じる反力トルクがステアリングホイールに伝達されると、運転者は違和感を感じることがある。そこで、このような場合には、可変駆動に伴い生じる反力トルクを適切に低減することにより、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００１７】
一方、ヨーレートの偏差が所定範囲内である場合、すなわち第１ＶＧＲ制御を行う場合に、舵角比可変アクチュエータにより生じる反力トルクは、そのままステアリングホイールに伝達させる。このように、ヨーレートの偏差が所定範囲内にある場合で車速に応じて舵角比可変駆動する場合には、舵角比可変アクチュエータの可変駆動に伴い生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲内であることが多い。従って、この場合に生じる反力トルクがそのままステアリングホイールに伝達されたとしても、運転者は違和感を感じることはない。なお、ヨーレート偏差が所定範囲内である場合とは、実ヨーレートが理想ヨーレート付近である場合を意味する。もちろん、ヨーレートの偏差が所定範囲内である場合であっても、舵角比可変アクチュエータにより生じる反力トルクを低減するようにしてもよい。つまり、第１ＶＧＲ制御を行っている場合も反力トルクを低減するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記舵角比可変制御量算出手段は、前記車速、前記操舵角関連情報、前記実ヨーレート及び前記理想ヨーレートに基づき前記偏差が所定範囲内に入るように制御する前記舵角比可変アクチュエータのヨーレート制御角度を含むヨーレート制御量を算出するヨーレート制御量算出手段を有し、前記反力低減トルク算出手段は、前記ヨーレート制御角度に基づき前記反力低減トルクを算出するようにしてもよい。
【００１９】
ここで、ヨーレート制御量とは、上述した第２ＶＧＲ制御を行う際における舵角比可変アクチュエータの制御量である。また、ヨーレート制御角度に基づき反力低減トルクを算出するということは、第２ＶＧＲ制御を行った場合に生じる反力トルクを低減させるように作用させるということである。ところで、上述した第１ＶＧＲ制御により生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲内であることが多い。従って、第１ＶＧＲ制御により生じる反力トルクがそのままステアリングホイールに伝達されたとしても、運転者は違和感を感じることはない。一方、第２ＶＧＲ制御制御により生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲外であることがある。従って、第２ＶＧＲ制御により生じる反力トルクがステアリングホイールに伝達されると、運転者は違和感を感じることがある。そこで、第２ＶＧＲ制御により生じる反力トルクを適切に低減することにより、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２０】
また、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記入力軸若しくは前記出力軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記反力低減トルク算出手段は、前記操舵角関連情報及び前記操舵トルクに基づき前記反力低減トルクを算出するようにしてもよい。
【００２１】
このように反力低減トルクが操舵トルクを考慮して算出されることにより、例えば、操舵トルクが大きい場合には反力低減トルクを小さくするように作用させ、操舵トルクが小さい場合には反力低減トルクを大きくするように作用させるなどとすることができる。反力低減トルクが小さくなるということは、ステアリングホイールに伝達される反力トルクは大きくなる。一方、反力低減トルクが大きくなるということは、ステアリングホイールに伝達される反力トルクは小さくなる。これにより、操舵フィーリングを良好にしつつ、運転者に確実に反力トルクが作用していることを伝達することができる。
【００２２】
また、前記操舵トルク検出手段は、前記操舵トルクを検出するトルクセンサとしてもよい。また、前記操舵トルク検出手段は、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記操舵トルクを算出するようにしてもよい。
【００２３】
また、前記反力低減アクチュエータは、電動機を有するようにするとよい。電動機を適切に制御することにより、反力低減トルクを確実に発生することができる。また、前記反力低減アクチュエータは、電磁ブレーキとしてもよい。電磁ブレーキは、特に、入力軸に生じる操舵トルクが小さい場合に有効である。電磁ブレーキは、電動機に比べて構成が容易となる。
【００２４】
また、前記反力低減アクチュエータは、前記入力軸に連結される回転子と該回転子を回転可能にする固定子とを有する電動機を備え、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記操舵角関連情報に基づき、前記入力軸が回転することにより前記反力低減アクチュエータが前記入力軸に生じさせる負荷トルクを算出する負荷トルク算出手段と、前記負荷トルクを低減させる負荷低減トルクを算出する負荷低減トルク算出手段と、を備え、前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルク及び前記負荷低減トルクを出力させるようにするとよい。
【００２５】
ここで、運転者がステアリングホイールを操舵した場合、入力軸が回転することに伴って、反力低減アクチュエータの電動機の回転子が回転する。このとき、反力低減アクチュエータの電動機にはコギングトルクが発生する。このコギングトルク及び電動機の内部のフリクションなどに起因する負荷トルクが入力軸を介してステアリングホイールに伝達される。そして、この負荷トルクにより、運転者は違和感を感じる。
【００２６】
そこで、この負荷トルクを低減させる負荷低減トルクを反力低減アクチュエータにより出力させることにより、運転者が違和感を感じることを抑制できる。なお、負荷低減トルクは、例えば、負荷トルクの回転方向を反転させたトルクである。
【００２７】
また、前記反力低減アクチュエータは、さらに、前記回転子の回転角を減速して前記入力軸に出力する減速機を備え、前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記入力軸が回転することにより前記電動機及び前記減速機が前記入力軸に生じさせる負荷トルクであるようにしてもよい。
【００２８】
つまり、反力低減アクチュエータは、電動機と減速機とを備える。そして、電動機の回転子は、減速機を介して入力軸に連結されている。従って、運転者がステアリングホイールを操舵した場合、入力軸が回転することに伴って、反力低減アクチュエータの減速機が動作する。つまり、減速機の動作トルクが、入力軸を介してステアリングホイールに伝達される負荷トルクとなる。そして、この負荷トルクにより、運転者は違和感を感じる。
【００２９】
特に、減速機は、回転子から入力軸側への伝達経路において、回転を減速させる正回転方向とされる。そうすると、入力軸から見た場合に、減速機は、入力軸から回転子への伝達経路において、回転を増速させる逆回転方向となる。つまり、ステアリングホイールには、常に減速機の逆回転方向の動作トルクが負荷トルクとして作用する。この逆回転方向の動作トルクは、正回転方向の動作トルクに比べて、一般に大きなトルクとなる。
【００３０】
しかし、反力低減アクチュエータが出力する負荷低減トルクに、減速機により発生する負荷トルクを低減するトルクを含ませることにより、ステアリングホイールに減速機による負荷トルクが伝達されることを抑制できる。従って、減速機による負荷トルクにより、運転者が違和感を感じることを抑制できる。
【００３１】
また、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記ステアリングホイールが操舵開始されてからの経過時間を計測する経過時間計測手段を備え、前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記経過時間に基づき算出されるようにするとよい。ここで、操舵開始された時点は、ステアリングホイールが保持されている状態又はステアリングホイールが非常に小さな角速度の範囲内で操舵されている状態からステアリングホイールが何れかの方向へ操舵された時点である。なお、ステアリングホイールが保持されている状態とは、ステアリングホイールの角速度が０（零）の状態である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、実施形態を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
（１）車両用動力操舵装置の全体構成
まず、車両用動力操舵装置の全体構成について図１を参照して説明する。図１は、車両用動力操舵装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、車両用動力操舵装置は、主として、ステアリングホイール１と、反力低減アクチュエータ２と、操舵角センサ（図２に示す）８と、舵角比可変アクチュエータ３と、スパイラルケーブル（図２に示す）９と、ロック機構（図２に示す）１０と、アッパステアリングシャフト（入力軸）４と、ロアステアリングシャフト（出力軸）５と、電動パワーステアリング装置６と、アクチュエータ制御部７と、車速センサ（図示せず）と、ヨーレートセンサ（図示せず）とから構成される。
【００３４】
反力低減アクチュエータ２は、舵角比可変アクチュエータ３の舵角比可変駆動により生じる反力トルクがステアリングホイール１に伝達されるのを低減するアクチュエータである。この反力低減アクチュエータ２は、アッパステアリングシャフト４の下端側に配置されている。
【００３５】
舵角比可変アクチュエータ３は、反力低減アクチュエータ２の下方側に配置されている。すなわち、舵角比可変アクチュエータ３は、反力低減アクチュエータ２とロアステアリングシャフト５との間に配置されている。この舵角比可変アクチュエータ３は、アッパステアリングシャフト４とロアステアリングシャフト５との舵角比を可変駆動するアクチュエータである。
【００３６】
電動パワーステアリング装置６は、ラックピニオン式の電動パワーステアリング装置である。そして、アシスト電動機によりアシストトルクを発生させる。アクチュエータ制御部７は、反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３を制御する。車速センサは、前輪に取り付けられ、車速Ｖを検出する。ヨーレートセンサは、車両のほぼ中央に取り付けられ、車両の生じる実ヨーレートγを検出する。
【００３７】
（２）反力低減アクチュエータ２、操舵角センサ８、舵角比可変アクチュエータ３、スパイラルケーブル９、及びロック機構１０の詳細構成
反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３等の詳細構成について図２を参照して説明する。図２は、反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３等の軸方向断面図を示す。
【００３８】
（２．１）反力低減アクチュエータ２
反力低減アクチュエータ２は、図２に示すように、反力低減電動機２１と、減速機２２とから構成される。反力低減電動機２１は、ステータ（固定子）とロータ（回転子）とからなる。反力低減電動機２１のステータは、巻線が巻回されており、車体に固定されたハウジングに固定されている。また、反力低減電動機２１のロータは、ステータに対して回転可能に配置され、アッパステアリングシャフト４に同心的に相対回転可能に配置されている。
【００３９】
減速機２２は、反力低減電動機２１のステアリングホイール１側に配置されている。具体的には、減速機２２は、一端側が反力低減電動機２１のロータに連結されており、他端側がアッパステアリングシャフト４に連結されている。すなわち、減速機２２は、反力低減電動機２１により出力される回転を減速してアッパステアリングシャフト４に伝達している。この減速機２２は、例えば、ハーモニックドライブ減速機や遊星歯車減速機などからなる。
【００４０】
（２．２）操舵角センサ（操舵角関連情報検出手段）８
操舵角センサ８は、反力低減電動機２１と減速機２２との間に配置されている。より詳細には、操舵角センサ８は、反力低減電動機２１のロータに取り付けられている。この操舵角センサ８は、反力低減電動機２１のステータに対するロータの回転角度、すなわち、アッパステアリングシャフト４の操舵角θａを減速機２２の減速比Ｇで除した角度θｍを検出している。さらに、操舵角センサ８は、アッパステアリングシャフト４に入力される回転を検出することができる。すなわち、操舵角センサ８は、ステアリングホイール１の操舵によりアッパステアリングシャフト４に入力される回転、及び、舵角比可変アクチュエータ３の舵角比可変駆動により生じる反力トルクによりアッパステアリングシャフト４に入力される回転を検出する。
【００４１】
（２．３）舵角比可変アクチュエータ３
舵角比可変アクチュエータ３は、図２に示すように、舵角比可変電動機３１と、減速機３２とから構成される。舵角比可変電動機３１は、ブラシレスＤＣモータからなる。そして、舵角比可変電動機３１のステータは、アッパステアリングシャフト４に一体的に成形された筒状のハウジングに固定されている。
【００４２】
減速機（以下、「ハーモニックドライブ減速機」という）３２は、ハーモニックドライブ減速機からなる。そして、このハーモニックドライブ減速機３２のウェーブジェネレータは、舵角比可変電動機３１のロータに噛合されている。また、ハーモニックドライブ減速機３２のステータギヤは、アッパステアリングシャフト４に一体的に成形されたハウジングに噛合されている。そして、ハーモニックドライブ減速機３２のドリブンギヤは、ロアステアリングシャフト５に噛合されている。すなわち、減速機３２は、アッパステアリングシャフト４の回転をロアステアリングシャフト５に伝達すると共に、舵角比可変電動機３１により出力される回転を減速してロアステアリングシャフト５に伝達している。
【００４３】
（２．４）スパイラルケーブル９
スパイラルケーブル９は、反力低減電動機２１と舵角比可変電動機３１との間に配置されている。このスパイラルケーブル９は、舵角比可変電動機３１のステータが回転した場合であっても舵角比可変電動機３１へ電力及び信号の供給を可能とするためのケーブルである。
【００４４】
（２．５）ロック機構１０
ロック機構１０は、アッパステアリングシャフト４と舵角比可変電動機３１のロータとを連結する機構を有している。すなわち、いわゆる舵角比可変駆動を行う場合にはロック機構１０はロック解除した状態となり、舵角比可変駆動を行わない場合にはロック機構１０はロックした状態となる。例えば、舵角比可変電動機３１が異常状態となった場合などには、ロック機構１０がロック状態となり、この場合にはアッパステアリングシャフト４とロアステアリングシャフト５との舵角比が一定となる。
【００４５】
（３）アクチュエータ制御部７の詳細構成
次に、アクチュエータ制御部７の詳細構成について図１を参照して説明する。アクチュエータ制御部７は、図１に示すように、理想ヨーレート算出部（理想ヨーレート算出手段）７１と、反力低減制御判定部（ヨーレート偏差判定手段）７２と、反力トルク算出部７３と、操舵トルク算出部（操舵トルク検出手段）７４と、反力低減トルク算出部（反力低減トルク算出手段）７５と、負荷トルク低減制御判定部８１と、負荷トルク算出部８２と、経過時間計測部８３と、負荷低減トルク算出部８４と、反力低減制御部（反力低減アクチュエータ制御手段）７６と、ＶＧＲ制御量算出部（舵角比可変制御量算出手段）７７と、ＶＧＲ制御部（舵角比可変制御手段）７８とから構成される。
【００４６】
理想ヨーレート算出部７１は、車速Ｖ、操舵角θａ及び路面摩擦係数μに基づき、車両に生じるべき理想ヨーレートγｔを算出する。なお、車速Ｖは車速センサにより検出され、操舵角θａは操舵角センサ８による検出角度θｍに基づき算出され、路面摩擦係数μは例えばタイヤ滑り角などから算出される。
【００４７】
反力低減制御判定部７２は、理想ヨーレート算出部７１により算出された理想ヨーレートγｔ及びヨーレートセンサにより検出された実ヨーレートγを入力する。そして、反力低減制御判定部７２は、数１に示すように、理想ヨーレートγｔと実ヨーレートγとの偏差（ヨーレート偏差）Δγを算出する。このヨーレート偏差Δγは、実ヨーレートγが理想ヨーレートより大きい場合には正の値となり、実ヨーレートγが理想ヨーレートより小さい場合には負の値となる。そして、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内にあるか否かを判定する。ここで、所定範囲とは、負の値からなるγ１以上であって、正の値からなるγ２以下である。そして、反力低減制御判定部７２は、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内にある場合には反力低減制御を行わないように判定し、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内にない場合には反力低減制御を行うように判定する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
反力トルク算出部７３は、反力低減制御判定部７２により反力低減制御を行うと判定された場合に反力トルクＴｒを算出する。反力トルクＴｒとは、舵角比可変アクチュエータ３が舵角比可変駆動を行うことによりアッパステアリングシャフト４に生じるトルクである。さらに、反力トルク算出部７３は、反力トルクＴｒを算出する際に、後述する第２ＶＧＲ制御量算出部７７により算出された第２制御角度θｃを入力している。この反力トルクＴｒは、数２に示すように、第２制御角度θｃ、舵角比可変アクチュエータ３のイナーシャＩｃ及びフリクションＲｃ、舵角比可変アクチュエータ３が舵角比可変駆動を行うことによるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクなどの合成トルクＴｃに基づき算出することができる。
【００５０】
【数２】
【００５１】
操舵トルク算出部７４は、舵角比可変電動機３１が駆動していない場合、すなわち舵角比可変電動機３１により舵角比可変駆動されていない場合におけるアッパステアリングシャフト４に生じる操舵トルクＴｍを算出する。この操舵トルクＴｍの算出は、数３に示すように、アッパステアリングシャフト４の操舵角θａ、ステアリング系全体のイナーシャＩａ及びフリクションＲａ、ステアリングホイール１の操舵のみによるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクなどの合成トルクＴａに基づき算出することができる。
【００５２】
【数３】
【００５３】
反力低減トルク算出部７５は、反力トルク算出部７３により算出された反力トルクＴｒと操舵トルク算出部７４により算出された操舵トルクＴｍとに基づき、反力トルクＴｒのうちステアリングホイール１に伝達させないトルク（反力低減トルク）Ｔｄを算出する。具体的には、反力低減トルク算出部７５は、数４に従って、反力低減トルクＴｄを算出する。
【００５４】
ここで、係数Ａは、車速Ｖ及び反力トルクＴｒによって決定される係数であって、１以下の係数である。係数Ｂは、操舵トルクＴｍによって決定される係数であって、１以下の係数である。例えば、係数Ａを０．９とし、係数Ｂを０．３などとする。つまり、数４の第１項は、反力低減トルクＴｄが反力トルクＴｒに対してどの程度の割合であるかを示す項である。例えば、係数Ａが１の場合には、反力低減トルクＴｄは反力トルクＴｒの全てを抑制するようになる。一方、係数Ａが１より小さい場合には、反力低減トルクＴｄは反力トルクＴｒより小さくなるので、反力トルクＴｒの一部がステアリングホイール１に伝達されることになる。また、数４の第２項によれば、操舵トルクＴｍが大きい場合には反力低減トルクＴｄを小さくするように作用する。一方、操舵トルクＴｍが小さい場合には反力低減トルクＴｄを大きくするように作用する。すなわち、操舵トルクＴｍが大きい場合にはステアリングホイール１に伝達される反力トルクＴｒが大きくなるように作用し、操舵トルクＴｍが小さい場合にはステアリングホイール１に伝達される反力トルクＴｒが小さくなるように作用する。
【００５５】
【数４】
【００５６】
負荷トルク低減制御判定部８１は、操舵角センサ８から検出角度θｍを入力して操舵角θａを算出する。さらに、負荷トルク低減制御判定部８１は、算出された操舵角θａに基づき、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2を算出する。そして、負荷トルク低減制御判定部８１は、算出した操舵角速度ｄθａ／ｄｔに基づき、負荷トルク低減制御を行うか否かを判定する。具体的には、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０であるか否かを判定して、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０である場合には負荷トルク低減制御を行わないように判定し、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０でない場合には負荷トルク低減制御を行うように判定する。
【００５７】
ここで、反力低減アクチュエータ２の反力低減電動機２１のロータは、上述したように、減速機２２を介してアッパステアリングシャフト４に連結されている。これにより、反力低減電動機２１のコギングトルク及び内部フリクションなどに起因するトルク（負荷トルク）が、減速機２２を介してアッパステアリングシャフト４に伝達される。さらに、減速機２２は、反力低減電動機２１からアッパステアリングシャフト４への伝達経路が、回転を減速する方向、つまり正回転方向となる。そうすると、アッパステアリングシャフト４から見た場合、アッパステアリングシャフト４から反力低減電動機２１への伝達経路は、回転を増速させる方向、つまり逆回転方向となる。そして、減速機２２の逆回転方向に動作させる場合には、一般に大きなトルク（負荷トルク）が必要となる。つまり、負荷トルクとは、反力低減電動機２１のコギングトルク及び内部フリクション、及び、減速機２２の逆回転方向入力により、アッパステアリングシャフト４に伝達されるトルクである。なお、上述した負荷トルクは、アッパステアリングシャフト４が回転することにより反力低減電動機２１がアッパステアリングシャフト４に生じさせるトルクである。
【００５８】
負荷トルク算出部８２は、負荷トルク低減制御判定部８１により負荷トルク低減制御を行うと判定された場合に、運転者によりステアリングホイール１が操舵開始された情報を後述する経過時間計測部８３に出力する。さらに、必要な場合に、経過時間計測部８３により計測された操舵開始されてからの経過時間ｔを入力する。そして、入力された経過時間ｔ及び図５に示す経過時間係数マップに基づき、経過時間係数ｆ（ｔ）を算出する。なお、図５の横軸は、運転者によりステアリングホイール１が操舵開始された時刻からの経過時間ｔを示す。図５の縦軸は、経過時間係数ｆ（ｔ）を示す。すなわち、経過時間係数ｆ（ｔ）は、経過時間ｔが０の時は最大値ｆ１であり、その後徐々に減少し、所定時間経過したときに最小値０となる。
【００５９】
そして、負荷トルク算出部８２は、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2、場合によっては経過時間係数ｆ（ｔ）に基づき、負荷トルクＴｓ１を算出する。具体的には、負荷トルクＴｓ１は、運転者によりステアリングホイール１が操舵開始された時点では数５に基づき算出され、ステアリングホイール１が操舵継続されている状態では数６に基づき算出される。従って、負荷トルク算出部８２は、操舵開始された状態か操舵継続されている状態か否かの判定も行っている。
【００６０】
ここで、操舵開始時の負荷トルクＴｓ１（１）は、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2、減速機増速始動トルクＴｇ０、反力低減電動機２１のロータのイナーシャＩｓ、反力低減電動機２１の内部フリクションＲｓ、反力低減電動機２１のコギングトルクＴｃｏに基づき算出される。また、操舵継続状態の負荷トルクＴｓ１（２）は、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2、減速機始動時増速トルクＴｇ０、減速機動作継続時増速トルクＴｇ１、経過時間係数ｆ（ｔ）、反力低減電動機２１のロータのイナーシャＩｓ、反力低減電動機２１の内部フリクションＲｓ、反力低減電動機２１のコギングトルクＴｃｏに基づき算出される。Ｇは、減速機２２の減速比である。なお、減速機始動時増速トルクＴｇ０は、減速機２２が逆回転方向に回転開始する際にアッパステアリングシャフト４側に生じるトルクであり、減速機動作継続時増速トルクＴｇ１は、減速機２２が逆回転方向に回転継続している際にアッパステアリングシャフト４側に生じるトルクである。なお、これらのトルクＴｇ０、Ｔｇ１は、減速機２２の設計値であって、定数である。
【００６１】
【数５】
【００６２】
【数６】
【００６３】
経過時間計測部８３は、負荷トルク算出部８２から操舵開始情報を入力する。そして、経過時間計測部８３は、操舵開始情報を入力してからの経過時間ｔを計測する。そして、経過時間計測部８３は、計測した経過時間ｔを負荷トルク算出部８２に出力する。
【００６４】
負荷低減トルク算出部８４は、負荷トルクＴｓ１（１）、Ｔｓ１（２）に基づき、負荷低減トルクＴｓ２を算出する。ここで、負荷低減トルクＴｓ２とは、負荷トルクＴｓ１（１）、Ｔｓ１（２）がステアリングホイール１に伝達されないように低減するためのトルクである。つまり、負荷低減トルクＴｓ２は、負荷トルクＴｓ１（１）、Ｔｓ１（２）の逆回転方向のトルクとなる。
【００６５】
反力低減制御部７６は、反力低減トルク算出部７５により算出された反力低減トルクＴｄ及び負荷低減トルク算出部８４により算出された負荷低減トルクＴｓ２に基づき、反力低減電動機２１を駆動制御する。具体的には、反力低減電動機２１の減速機２２を介してアッパステアリングシャフト４に出力されるトルクが、反力低減トルク算出部７５により算出された反力低減トルクＴｄと負荷低減トルク算出部８４により算出された負荷低減トルクＴｓ２との合成トルクとなるように、反力低減電動機２１が駆動制御される。
【００６６】
ＶＧＲ制御量算出部７７は、車速Ｖ、操舵角θａ及び実ヨーレートγに基づき舵角比可変電動機３１の制御量を決定している。具体的には、ＶＧＲ制御量算出部７７は、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１と第２ＶＧＲ制御量算出部７７２とから構成される。第１ＶＧＲ制御量算出部７７１は、車速Ｖ及び操舵角θａに基づき舵角比可変電動機３１の制御量である第１制御角度θｂ及び第１制御回転速度Ｖｂを決定している。この第１ＶＧＲ制御量算出部７７１は、低速域では舵角比を小さくすることによりステアリングホイール１の操舵量を低減させ、狭い場所などにおける取り回し性を向上させるための制御量を算出する。さらに、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１は、高速域では舵角比を大きくすることにより、穏やかな安定感のある操舵応答性を得るための制御量を算出する。
【００６７】
第２ＶＧＲ制御量算出部７７２は、車速Ｖ、操舵角θａ、実ヨーレートγ及び理想ヨーレートγｔに基づき、舵角比可変電動機３１の制御量である第２制御角度θｃ及び第２制御回転速度Ｖｃを決定している。具体的には、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２は、実ヨーレートγと理想ヨーレートγｔとの偏差であるヨーレート偏差Δγが所定範囲内に入るようにするための制御量を算出する。さらに詳細には、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２は、ヨーレート偏差Δγが所定範囲外の場合に、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内に入るようにする制御量を算出する。
【００６８】
ＶＧＲ制御部７８は、ＶＧＲ制御量算出部７７により算出された制御量に基づき舵角比可変電動機３１を駆動制御する。このＶＧＲ制御部７８は、第１ＶＧＲ制御部７８１と第２ＶＧＲ制御部７８２とから構成される。第１ＶＧＲ制御部７８１は、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１により算出された制御角度θｂ及び制御回転速度Ｖｂに基づき、舵角比可変電動機３１を駆動制御する。第２ＶＧＲ制御部７８２は、第２ＶＧＲ制御量算出部７８２により算出された制御角度θｃ及び制御回転速度Ｖｃに基づき、舵角比可変電動機３１を駆動制御する。
【００６９】
（４）アクチュエータ制御部７の処理動作
次に、アクチュエータ制御部７の処理動作について図３及び図４を参照して説明する。図３は、アクチュエータ制御部７のメイン処理動作を示すフローチャートである。図４は、アクチュエータ制御部７のうちの負荷トルク低減処理動作を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、アクチュエータ制御部７のメイン処理動作について説明する。アクチュエータ制御部７は、まず、各種センサから出力信号を読み込む（ステップＳ１）。具体的には、車速センサから車速信号を読み込み、ヨーレートセンサから実ヨーレート信号を読み込み、操舵角センサ８から操舵角信号を読み込む。
【００７１】
続いて、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１にて、第１ＶＧＲ制御量を算出する（ステップＳ２）。第１ＶＧＲ制御量は、具体的には、第１制御角度θｂ及び第１制御回転速度Ｖｂである。続いて、理想ヨーレート算出部７１にて、理想ヨーレートγｔを算出する（ステップＳ３）。続いて、反力低減制御判定部７２にて、上述した数１に従ってヨーレート偏差Δγを算出する（ステップＳ４）。
【００７２】
続いて、反力低減制御判定部７２にて、ヨーレート偏差Δγがγ１以上でγ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、γ１は予め記憶されている負の値からなる閾値であり、γ２は予め記憶されている正の値からなる閾値である。つまり、反力低減制御判定部７２は、ヨーレート偏差Δγがγ１以上γ２以下の範囲内にあるか否かを判定している。
【００７３】
そして、ヨーレート偏差Δγがγ１以上γ２以下の範囲内にある場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、第１ＶＧＲ制御部７８１にて第１ＶＧＲ制御が行われる（ステップＳ６）。具体的には、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１にて算出した第１制御角度θｂ及び第１制御回転速度Ｖｂに基づき舵角比可変電動機３１を制御する。そして、この処理動作を終了する。
【００７４】
一方、ヨーレート偏差Δγがγ１以上γ２以下の範囲内にない場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、まず、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２にて、第２ＶＧＲ制御量を算出する（ステップＳ７）。第２ＶＧＲ制御量は、具体的には、第２制御角度θｃ及び第２制御回転速度Ｖｃである。続いて、反力トルク算出部７３にて、上述した数２に従って反力トルクＴｒを算出する（ステップＳ８）。
【００７５】
続いて、操舵トルク算出部７４にて、上述した数３に従って操舵トルクＴｍを算出する（ステップＳ９）。続いて、反力低減トルク算出部７５にて、上述した数４に従って反力低減トルクＴｄを算出する（ステップＳ１０）。続いて、第１ＶＧＲ制御部７８１にて、第１ＶＧＲ制御が行われる（ステップＳ１１）。具体的には、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１にて算出した第１制御角度θｂ及び第１制御回転角度Ｖｂに基づき舵角比可変電動機３１を制御する。さらに続いて、第２ＶＧＲ制御部７８２にて、第２ＶＧＲ制御が行われる（ステップＳ１２）。具体的には、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２にて算出した第２制御角度θｃ及び第２制御回転角度Ｖｃに基づき舵角比可変電動機３１を制御する。すなわち、舵角比可変電動機３１は、第１ＶＧＲ制御量及び第２ＶＧＲ制御量に基づき制御されることになる。
【００７６】
続いて、反力低減制御部７６にて、反力低減電動機２１が反力低減トルクＴｄを出力するように反力低減電動機２１を制御する（ステップＳ１３）。つまり、反力低減トルクＴｄに相当する制御電流を反力低減電動機２１に供給することにより行われる。そして、動作処理を終了する。
【００７７】
次に、負荷トルク低減処理動作について説明する。この負荷トルク低減処理は、上述したメイン処理と並行に処理される。負荷トルク低減制御判定部８１が操舵角θａを読み込む（ステップＳ２１）。続いて、負荷トルク低減制御判定部８１にて、読み込まれた操舵角θａに基づき、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2を算出する（ステップＳ２２）。続いて、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。なお、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０である場合には、運転者によりステアリングホイール１が操舵されていない状態であり、一方、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０でない場合には、運転者によりステアリングホイール１が操舵されている状態である。また、（ｎ）は、時間に関するカウント値を示す。
【００７８】
そして、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０である場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、そのまま処理を終了する。一方、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０でない場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ）、負荷トルク算出部８２にて、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔは、ｄθａ（ｎ）／ｄｔの直前の操舵角速度である。なお、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０ではなく操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０である場合には、時刻ｎの時点において運転者によりステアリングホイール１が操舵開始されたことを意味する。一方、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔ及びｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０でない場合には、操舵継続中の状態を意味する。
【００７９】
そして、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０である場合には（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、負荷トルク算出部８２が経過時間計測部８３へ操舵開始情報を出力する。同時に、経過時間計測部８３が経過時間ｔの計測を開始する（ステップＳ２５）。
【００８０】
続いて、負荷トルク算出部８２にて、上述した数５に従って負荷トルクＴｓ１（１）を算出する（ステップＳ２６）。そして、負荷低減トルク算出部８４にて、負荷トルクＴｓ１（１）に基づき、負荷低減トルクＴｓ２を算出する（ステップＳ２７）。そして、反力低減制御部７６にて、反力低減電動機２１が負荷低減トルクＴｓ２を出力するように反力低減電動機を制御する（ステップＳ２８）。つまり、負荷低減トルクＴｓ２に相当する制御電流を反力低減電動機２１に供給することにより行われる。そして、処理を終了する。
【００８１】
一方、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０でない場合には（ステップＳ２４：Ｎｏ）、負荷トルク算出部８２が経過時間計測部８３から経過時間ｔを入力する（ステップＳ２９）。続いて、負荷トルク算出部８２にて、経過時間ｔ及び上述した図５に示す経過時間係数マップに基づき、経過時間係数ｆ（ｔ）を算出する（ステップＳ３０）。
【００８２】
続いて、負荷トルク算出部８２にて、上述した数６に従って負荷トルクＴｓ１（２）を算出する（ステップＳ３１）。そして、負荷低減トルク算出部８４にて、負荷トルクＴｓ１（２）に基づき、負荷低減トルクＴｓ２を算出する（ステップＳ２７）。そして、反力低減制御部７６にて、反力低減電動機２１が負荷低減トルクＴｓ２を出力するように反力低減電動機を制御する（ステップＳ２８）。つまり、負荷低減トルクＴｓ２に相当する制御電流を反力低減電動機２１に供給することにより行われる。そして、処理を終了する。
【００８３】
（５）その他
上記実施例において、反力低減トルクを反力低減電動機２１により発生させるようにしたが、これに限られるものではない。例えば、反力低減トルクを発生させることができる電磁ブレーキを用いることもできる。電磁ブレーキとしては、例えば、パウダーブレーキなどである。この場合、車体に固定されたハウジングに対してアッパステアリングシャフト４を拘束することにより、反力トルクを低減することができる。
【００８４】
また、上記実施例において、操舵トルクＴｍは数３に従って算出するようにしたが、例えばトルクセンサを備え、当該トルクセンサの出力を用いるようにしてもよい。また、上記実施例において、反力低減トルクＴｄは、数４に示すように、反力トルクＴｒ及び操舵トルクＴｍに基づき算出するようにしたが、反力トルクＴｒのみにより算出するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施例において、操舵角θａは操舵角センサ８による検出角度θｍに基づき算出し、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2は操舵角θａに基づき算出しているが、これに限られるものではない。例えば、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2のうちの何れかを検出して、他の２つを微分積分を行うことにより算出することもできる。また、全てを検出するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施例において、運転者によりステアリングホイール１が操舵されていない状態か操舵されている状態か否かについて、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０であるか否かにより判定したが、これに限られるものではない。例えば、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが小さな所定値以下か否かにより判定してもよい。つまり、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが所定値以下の場合に操舵されていない状態と判定し、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが所定値より大きい場合に操舵されている状態と判定するなどである。
【００８７】
また、上記実施例において、操舵開始か操舵継続中の状態か否かについて、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０であるか否かにより判定しているが、これに限られるものではない。例えば、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが小さな所定値以下か否かにより判定してもよい。つまり、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが所定値以下の場合に操舵開始と判定し、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが所定値より大きい場合に操舵継続中と判定するなどである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】車両用動力操舵装置の全体構成を示す図である。
【図２】反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３の軸方向断面図を示す図である。
【図３】アクチュエータ制御部７のメイン処理動作を示すフローチャートである。
【図４】アクチュエータ制御部７の負荷トルク低減処理動作を示すフローチャートである。
【図５】経過時間係数ｆ（ｔ）の経過時間係数マップを示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１：ステアリングホイール、 ２：反力低減アクチュエータ、 ３：舵角比可変アクチュエータ、 ４：アッパステアリングシャフト（入力軸）、 ５：ロアステアリングシャフト（出力軸）、 ６：電動パワーステアリング装置、 ７：アクチュエータ制御部、 ２１：反力低減電動機、 ３１：舵角比可変電動機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用動力操舵装置、特に舵角比可変電動機を備える車両用動力操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の舵角比可変電動機を備える車両用動力操舵装置において、舵角比可変電動機の駆動による反力トルクがステアリングホイールに伝達されないようにするために、その反力トルク分を電動式パワーステアリング装置のアシストトルクに加算するという技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３７１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１によれば、電動式パワーステアリング装置を備えた車両であれば適用することができるが、油圧式パワーステアリング装置を備えた車両には適用することができない。さらに、電動式パワーステアリング装置を備えた車両であっても、応答性能が低い電動式パワーステアリング装置の場合には、十分に反力トルクを低減することができない場合が生じる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、電動式パワーステアリング装置のアシストトルクに反力トルクを加算することなく、舵角比可変電動機の駆動による反力トルクがステアリングホイールに伝達されることを確実に低減する車両用動力操舵装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用動力操舵装置は、一端側をステアリングホイール側の入力軸に連結され他端側を転舵輪側の出力軸に連結されると共に前記入力軸の操舵角と前記出力軸の転舵角との舵角比を可変駆動する舵角比可変アクチュエータと、前記舵角比可変アクチュエータと前記ステアリングホイールとの間に介在し前記舵角比可変アクチュエータの前記可変駆動により前記ステアリングホイールへ伝達される反力トルクを低減させる反力低減アクチュエータと、車速を検出する車速検出手段と、前記操舵角、前記入力軸の操舵角速度、及び前記入力軸の操舵角加速度の少なくとも１つからなる操舵角関連情報を検出する操舵角関連情報検出手段と、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記舵角比可変アクチュエータ及び前記反力低減アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段とを備える。そして、前記アクチュエータ制御手段は、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき少なくとも前記舵角比可変アクチュエータの制御角度を含む制御量を算出する舵角比可変制御量算出手段と、少なくとも前記制御角度に基づき前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、前記制御角度に基づき前記反力トルクを低減させる反力低減トルクを算出する反力低減トルク算出手段と、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させる反力低減アクチュエータ制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
ここで、反力低減アクチュエータは、舵角比可変アクチュエータとステアリングホイールとの間に介在させている。すなわち、反力低減アクチュエータは、入力軸に連結されていることになる。つまり、反力低減アクチュエータは、反力トルクが発生する際に、入力軸の回転トルクを低減するように作用させるアクチュエータである。
【０００７】
また、反力低減アクチュエータにより低減する反力トルクは、舵角比可変アクチュエータの可変駆動により生じる反力トルクである。すなわち、当該反力トルクには、ステアリングホイールの操舵そのものにより生じる反力トルクは含まれない。例えば、当該反力トルクには、ステアリングホイールの操舵そのものにより転舵輪が転舵することにより生じるセルフアライニングトルクなどは含まれない。
【０００８】
本発明の車両用動力操舵装置によれば、反力低減アクチュエータによりステアリングホイールに伝達される反力トルクを低減しているので、油圧式パワーステアリング装置や応答性能の低い電動式パワーステアリング装置を備える車両であっても確実に反力トルクを低減することができる。さらに、反力トルクに基づき反力低減トルクを算出して、算出された反力低減トルクに応じて反力低減アクチュエータを駆動しているので、車両状態に応じて適切に反力トルクを低減することができる。
【０００９】
ここで、本発明の車両用動力操舵装置における前記舵角比可変アクチュエータは、例えば、舵角比可変電動機及び減速機から構成されるようにしてもよい。この場合、舵角比可変電動機の回転が減速機により減速されて出力軸に伝達される。つまり、出力軸には、入力軸の回転及び減速機を介した舵角比可変電動機の回転が伝達される。
【００１０】
また、前記舵角比可変制御量算出手段により算出される前記制御量は、前記舵角比可変アクチュエータの前記制御角度の他、例えば前記舵角比可変アクチュエータの回転速度等を含むようにしてもよい。前記舵角比可変アクチュエータが舵角比可変電動機及び減速機から構成される場合には、前記制御量は、舵角比可変電動機及び減速機全体の制御量、すなわち減速機から出力される制御角度や回転速度などとしてもよい。この場合、前記制御角度は、舵角比可変電動機及び減速機全体の制御角度、すなわち舵角比可変電動機の駆動により出力軸に伝達される角度となる。また、前記制御量は、舵角比可変電動機の制御量、すなわち舵角比可変電動機の制御角度や回転速度としてもよい。
【００１１】
また、前記反力低減トルク算出手段により算出される前記反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータの制御角度に基づき算出することとしているが、例えば、以下のようにしてもよい。すなわち、反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータの可変駆動によりステアリングホイールへ伝達される反力トルクに基づき算出するようにするようにしてもよい。そして、前記舵角比可変アクチュエータの可変駆動によりステアリングホイールへ伝達される反力トルクは、舵角比可変アクチュエータの制御角度により算出するようにする。なお、反力低減トルクは、算出された反力トルクと同一のトルクにしてもよいし、反力トルクの所定割合を乗じたトルクとしてもよい。
【００１２】
また、前記反力低減トルク算出手段により算出される前記反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータの前記制御角度の他、例えば、前記舵角比可変アクチュエータ及び前記出力軸などの舵角比可変駆動を行う部分のイナーシャ、及び、舵角比可変駆動を行う部分のフリクション等に基づき算出するようにしてもよい。さらに、前記反力低減トルクは、前記舵角比可変アクチュエータが可変駆動することにより生じるセフルアライニングトルク及び路面反力トルクを合成したトルクを含むようにしてもよい。この前記舵角比可変アクチュエータが可変駆動することにより生じる前記トルクは、車両全体に生じるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクからステアリングホイールの操舵により生じるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクを除いたトルクとなる。なお、路面反力とは、路面とタイヤとのすべり及びねじり等に基づき生じる力である。そして、路面反力トルクは、路面反力により生じるトルクである。
【００１３】
ここで、前記舵角比可変アクチュエータは、入力軸の操舵角と出力軸の転舵角との舵角比（入力軸の操舵角／出力軸の操舵角）を可変駆動することは上述したとおりである。この舵角比可変アクチュエータは、低速域では舵角比を小さくすることによりステアリングホイールの操舵量を低減させ、狭い場所などにおける取り回し性を向上させることができる。一方、舵角比可変アクチュエータは、高速域では舵角比を大きくすることにより、穏やかな安定感のある操舵応答性を得ることができる。このようなステアリングホイールの操舵に関わると共に車速及び操舵角に基づき行う制御を第１舵角比可変制御（第１ＶＧＲ制御）という。さらに、舵角比可変アクチュエータは、実ヨーレートと理想ヨーレートとの偏差が大きくなった場合には、偏差を０に近づけるように駆動させる場合がある。このような場合には、ステアリングホイールの操舵に関わらず、舵角比可変アクチュエータが駆動して転舵輪を転舵させる場合がある。このような実ヨーレート、車速及び操舵角に基づき行う制御、つまりヨーレートの偏差を０に近づける制御を第２舵角比可変制御（第２ＶＧＲ制御）という。なお、この偏差は、正の値の場合や負の値の場合がある。
【００１４】
そして、本発明の車両用動力操舵装置は、第１ＶＧＲ制御のみを行う装置、第２ＶＧＲ制御のみを行う装置、又は両者を行う装置の何れであってもよい。第２ＶＧＲ制御を行う装置とした場合には、本発明の車両用動力操舵装置は、さらに、車両に発生している実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段を備え、前記舵角比可変制御手段は、前記車速、前記操舵角関連情報及び前記実ヨーレートに基づき前記制御量を算出するようにしてもよい。
【００１５】
また、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段と、前記車速、前記操舵角関連情報及び前記路面摩擦係数に基づき車両の理想ヨーレートを算出する理想ヨーレート算出手段と、前記実ヨーレートと前記理想ヨーレートとの偏差に基づき前記偏差が所定範囲内にあるか否かを判定するヨーレート偏差判定手段と、を備え、前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記偏差が所定範囲内にない場合に前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させるようにしてもよい。
【００１６】
つまり、反力低減アクチュエータ制御手段は、ヨーレートの前記偏差が所定範囲内にない場合、すなわち実ヨーレートが理想ヨーレートから大きくずれている場合に、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させている。換言すると、反力低減アクチュエータ制御手段は、第２ＶＧＲ制御を行う場合に反力低減トルクを出力させている。このように、ヨーレートの偏差が所定範囲内にない場合、例えばヨーレートの偏差が所定範囲より大きい場合に舵角比可変アクチュエータの可変駆動に伴い生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲を超えている場合がある。従って、このような場合に生じる反力トルクがステアリングホイールに伝達されると、運転者は違和感を感じることがある。そこで、このような場合には、可変駆動に伴い生じる反力トルクを適切に低減することにより、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００１７】
一方、ヨーレートの偏差が所定範囲内である場合、すなわち第１ＶＧＲ制御を行う場合に、舵角比可変アクチュエータにより生じる反力トルクは、そのままステアリングホイールに伝達させる。このように、ヨーレートの偏差が所定範囲内にある場合で車速に応じて舵角比可変駆動する場合には、舵角比可変アクチュエータの可変駆動に伴い生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲内であることが多い。従って、この場合に生じる反力トルクがそのままステアリングホイールに伝達されたとしても、運転者は違和感を感じることはない。なお、ヨーレート偏差が所定範囲内である場合とは、実ヨーレートが理想ヨーレート付近である場合を意味する。もちろん、ヨーレートの偏差が所定範囲内である場合であっても、舵角比可変アクチュエータにより生じる反力トルクを低減するようにしてもよい。つまり、第１ＶＧＲ制御を行っている場合も反力トルクを低減するようにしてもよい。
【００１８】
また、前記舵角比可変制御量算出手段は、前記車速、前記操舵角関連情報、前記実ヨーレート及び前記理想ヨーレートに基づき前記偏差が所定範囲内に入るように制御する前記舵角比可変アクチュエータのヨーレート制御角度を含むヨーレート制御量を算出するヨーレート制御量算出手段を有し、前記反力低減トルク算出手段は、前記ヨーレート制御角度に基づき前記反力低減トルクを算出するようにしてもよい。
【００１９】
ここで、ヨーレート制御量とは、上述した第２ＶＧＲ制御を行う際における舵角比可変アクチュエータの制御量である。また、ヨーレート制御角度に基づき反力低減トルクを算出するということは、第２ＶＧＲ制御を行った場合に生じる反力トルクを低減させるように作用させるということである。ところで、上述した第１ＶＧＲ制御により生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲内であることが多い。従って、第１ＶＧＲ制御により生じる反力トルクがそのままステアリングホイールに伝達されたとしても、運転者は違和感を感じることはない。一方、第２ＶＧＲ制御制御により生じる反力トルクは、運転者の予測の範囲外であることがある。従って、第２ＶＧＲ制御により生じる反力トルクがステアリングホイールに伝達されると、運転者は違和感を感じることがある。そこで、第２ＶＧＲ制御により生じる反力トルクを適切に低減することにより、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００２０】
また、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記入力軸若しくは前記出力軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、前記反力低減トルク算出手段は、前記操舵角関連情報及び前記操舵トルクに基づき前記反力低減トルクを算出するようにしてもよい。
【００２１】
このように反力低減トルクが操舵トルクを考慮して算出されることにより、例えば、操舵トルクが大きい場合には反力低減トルクを小さくするように作用させ、操舵トルクが小さい場合には反力低減トルクを大きくするように作用させるなどとすることができる。反力低減トルクが小さくなるということは、ステアリングホイールに伝達される反力トルクは大きくなる。一方、反力低減トルクが大きくなるということは、ステアリングホイールに伝達される反力トルクは小さくなる。これにより、操舵フィーリングを良好にしつつ、運転者に確実に反力トルクが作用していることを伝達することができる。
【００２２】
また、前記操舵トルク検出手段は、前記操舵トルクを検出するトルクセンサとしてもよい。また、前記操舵トルク検出手段は、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記操舵トルクを算出するようにしてもよい。
【００２３】
また、前記反力低減アクチュエータは、電動機を有するようにするとよい。電動機を適切に制御することにより、反力低減トルクを確実に発生することができる。また、前記反力低減アクチュエータは、電磁ブレーキとしてもよい。電磁ブレーキは、特に、入力軸に生じる操舵トルクが小さい場合に有効である。電磁ブレーキは、電動機に比べて構成が容易となる。
【００２４】
また、前記反力低減アクチュエータは、前記入力軸に連結される回転子と該回転子を回転可能にする固定子とを有する電動機を備え、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記操舵角関連情報に基づき、前記入力軸が回転することにより前記反力低減アクチュエータが前記入力軸に生じさせる負荷トルクを算出する負荷トルク算出手段と、前記負荷トルクを低減させる負荷低減トルクを算出する負荷低減トルク算出手段と、を備え、前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルク及び前記負荷低減トルクを出力させるようにするとよい。
【００２５】
ここで、運転者がステアリングホイールを操舵した場合、入力軸が回転することに伴って、反力低減アクチュエータの電動機の回転子が回転する。このとき、反力低減アクチュエータの電動機にはコギングトルクが発生する。このコギングトルク及び電動機の内部のフリクションなどに起因する負荷トルクが入力軸を介してステアリングホイールに伝達される。そして、この負荷トルクにより、運転者は違和感を感じる。
【００２６】
そこで、この負荷トルクを低減させる負荷低減トルクを反力低減アクチュエータにより出力させることにより、運転者が違和感を感じることを抑制できる。なお、負荷低減トルクは、例えば、負荷トルクの回転方向を反転させたトルクである。
【００２７】
また、前記反力低減アクチュエータは、さらに、前記回転子の回転角を減速して前記入力軸に出力する減速機を備え、前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記入力軸が回転することにより前記電動機及び前記減速機が前記入力軸に生じさせる負荷トルクであるようにしてもよい。
【００２８】
つまり、反力低減アクチュエータは、電動機と減速機とを備える。そして、電動機の回転子は、減速機を介して入力軸に連結されている。従って、運転者がステアリングホイールを操舵した場合、入力軸が回転することに伴って、反力低減アクチュエータの減速機が動作する。つまり、減速機の動作トルクが、入力軸を介してステアリングホイールに伝達される負荷トルクとなる。そして、この負荷トルクにより、運転者は違和感を感じる。
【００２９】
特に、減速機は、回転子から入力軸側への伝達経路において、回転を減速させる正回転方向とされる。そうすると、入力軸から見た場合に、減速機は、入力軸から回転子への伝達経路において、回転を増速させる逆回転方向となる。つまり、ステアリングホイールには、常に減速機の逆回転方向の動作トルクが負荷トルクとして作用する。この逆回転方向の動作トルクは、正回転方向の動作トルクに比べて、一般に大きなトルクとなる。
【００３０】
しかし、反力低減アクチュエータが出力する負荷低減トルクに、減速機により発生する負荷トルクを低減するトルクを含ませることにより、ステアリングホイールに減速機による負荷トルクが伝達されることを抑制できる。従って、減速機による負荷トルクにより、運転者が違和感を感じることを抑制できる。
【００３１】
また、前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記ステアリングホイールが操舵開始されてからの経過時間を計測する経過時間計測手段を備え、前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記経過時間に基づき算出されるようにするとよい。ここで、操舵開始された時点は、ステアリングホイールが保持されている状態又はステアリングホイールが非常に小さな角速度の範囲内で操舵されている状態からステアリングホイールが何れかの方向へ操舵された時点である。なお、ステアリングホイールが保持されている状態とは、ステアリングホイールの角速度が０（零）の状態である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、実施形態を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
（１）車両用動力操舵装置の全体構成
まず、車両用動力操舵装置の全体構成について図１を参照して説明する。図１は、車両用動力操舵装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、車両用動力操舵装置は、主として、ステアリングホイール１と、反力低減アクチュエータ２と、操舵角センサ（図２に示す）８と、舵角比可変アクチュエータ３と、スパイラルケーブル（図２に示す）９と、ロック機構（図２に示す）１０と、アッパステアリングシャフト（入力軸）４と、ロアステアリングシャフト（出力軸）５と、電動パワーステアリング装置６と、アクチュエータ制御部７と、車速センサ（図示せず）と、ヨーレートセンサ（図示せず）とから構成される。
【００３４】
反力低減アクチュエータ２は、舵角比可変アクチュエータ３の舵角比可変駆動により生じる反力トルクがステアリングホイール１に伝達されるのを低減するアクチュエータである。この反力低減アクチュエータ２は、アッパステアリングシャフト４の下端側に配置されている。
【００３５】
舵角比可変アクチュエータ３は、反力低減アクチュエータ２の下方側に配置されている。すなわち、舵角比可変アクチュエータ３は、反力低減アクチュエータ２とロアステアリングシャフト５との間に配置されている。この舵角比可変アクチュエータ３は、アッパステアリングシャフト４とロアステアリングシャフト５との舵角比を可変駆動するアクチュエータである。
【００３６】
電動パワーステアリング装置６は、ラックピニオン式の電動パワーステアリング装置である。そして、アシスト電動機によりアシストトルクを発生させる。アクチュエータ制御部７は、反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３を制御する。車速センサは、前輪に取り付けられ、車速Ｖを検出する。ヨーレートセンサは、車両のほぼ中央に取り付けられ、車両の生じる実ヨーレートγを検出する。
【００３７】
（２）反力低減アクチュエータ２、操舵角センサ８、舵角比可変アクチュエータ３、スパイラルケーブル９、及びロック機構１０の詳細構成
反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３等の詳細構成について図２を参照して説明する。図２は、反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３等の軸方向断面図を示す。
【００３８】
（２．１）反力低減アクチュエータ２
反力低減アクチュエータ２は、図２に示すように、反力低減電動機２１と、減速機２２とから構成される。反力低減電動機２１は、ステータ（固定子）とロータ（回転子）とからなる。反力低減電動機２１のステータは、巻線が巻回されており、車体に固定されたハウジングに固定されている。また、反力低減電動機２１のロータは、ステータに対して回転可能に配置され、アッパステアリングシャフト４に同心的に相対回転可能に配置されている。
【００３９】
減速機２２は、反力低減電動機２１のステアリングホイール１側に配置されている。具体的には、減速機２２は、一端側が反力低減電動機２１のロータに連結されており、他端側がアッパステアリングシャフト４に連結されている。すなわち、減速機２２は、反力低減電動機２１により出力される回転を減速してアッパステアリングシャフト４に伝達している。この減速機２２は、例えば、ハーモニックドライブ減速機や遊星歯車減速機などからなる。
【００４０】
（２．２）操舵角センサ（操舵角関連情報検出手段）８
操舵角センサ８は、反力低減電動機２１と減速機２２との間に配置されている。より詳細には、操舵角センサ８は、反力低減電動機２１のロータに取り付けられている。この操舵角センサ８は、反力低減電動機２１のステータに対するロータの回転角度、すなわち、アッパステアリングシャフト４の操舵角θａを減速機２２の減速比Ｇで除した角度θｍを検出している。さらに、操舵角センサ８は、アッパステアリングシャフト４に入力される回転を検出することができる。すなわち、操舵角センサ８は、ステアリングホイール１の操舵によりアッパステアリングシャフト４に入力される回転、及び、舵角比可変アクチュエータ３の舵角比可変駆動により生じる反力トルクによりアッパステアリングシャフト４に入力される回転を検出する。
【００４１】
（２．３）舵角比可変アクチュエータ３
舵角比可変アクチュエータ３は、図２に示すように、舵角比可変電動機３１と、減速機３２とから構成される。舵角比可変電動機３１は、ブラシレスＤＣモータからなる。そして、舵角比可変電動機３１のステータは、アッパステアリングシャフト４に一体的に成形された筒状のハウジングに固定されている。
【００４２】
減速機（以下、「ハーモニックドライブ減速機」という）３２は、ハーモニックドライブ減速機からなる。そして、このハーモニックドライブ減速機３２のウェーブジェネレータは、舵角比可変電動機３１のロータに噛合されている。また、ハーモニックドライブ減速機３２のステータギヤは、アッパステアリングシャフト４に一体的に成形されたハウジングに噛合されている。そして、ハーモニックドライブ減速機３２のドリブンギヤは、ロアステアリングシャフト５に噛合されている。すなわち、減速機３２は、アッパステアリングシャフト４の回転をロアステアリングシャフト５に伝達すると共に、舵角比可変電動機３１により出力される回転を減速してロアステアリングシャフト５に伝達している。
【００４３】
（２．４）スパイラルケーブル９
スパイラルケーブル９は、反力低減電動機２１と舵角比可変電動機３１との間に配置されている。このスパイラルケーブル９は、舵角比可変電動機３１のステータが回転した場合であっても舵角比可変電動機３１へ電力及び信号の供給を可能とするためのケーブルである。
【００４４】
（２．５）ロック機構１０
ロック機構１０は、アッパステアリングシャフト４と舵角比可変電動機３１のロータとを連結する機構を有している。すなわち、いわゆる舵角比可変駆動を行う場合にはロック機構１０はロック解除した状態となり、舵角比可変駆動を行わない場合にはロック機構１０はロックした状態となる。例えば、舵角比可変電動機３１が異常状態となった場合などには、ロック機構１０がロック状態となり、この場合にはアッパステアリングシャフト４とロアステアリングシャフト５との舵角比が一定となる。
【００４５】
（３）アクチュエータ制御部７の詳細構成
次に、アクチュエータ制御部７の詳細構成について図１を参照して説明する。アクチュエータ制御部７は、図１に示すように、理想ヨーレート算出部（理想ヨーレート算出手段）７１と、反力低減制御判定部（ヨーレート偏差判定手段）７２と、反力トルク算出部７３と、操舵トルク算出部（操舵トルク検出手段）７４と、反力低減トルク算出部（反力低減トルク算出手段）７５と、負荷トルク低減制御判定部８１と、負荷トルク算出部８２と、経過時間計測部８３と、負荷低減トルク算出部８４と、反力低減制御部（反力低減アクチュエータ制御手段）７６と、ＶＧＲ制御量算出部（舵角比可変制御量算出手段）７７と、ＶＧＲ制御部（舵角比可変制御手段）７８とから構成される。
【００４６】
理想ヨーレート算出部７１は、車速Ｖ、操舵角θａ及び路面摩擦係数μに基づき、車両に生じるべき理想ヨーレートγｔを算出する。なお、車速Ｖは車速センサにより検出され、操舵角θａは操舵角センサ８による検出角度θｍに基づき算出され、路面摩擦係数μは例えばタイヤ滑り角などから算出される。
【００４７】
反力低減制御判定部７２は、理想ヨーレート算出部７１により算出された理想ヨーレートγｔ及びヨーレートセンサにより検出された実ヨーレートγを入力する。そして、反力低減制御判定部７２は、数１に示すように、理想ヨーレートγｔと実ヨーレートγとの偏差（ヨーレート偏差）Δγを算出する。このヨーレート偏差Δγは、実ヨーレートγが理想ヨーレートより大きい場合には正の値となり、実ヨーレートγが理想ヨーレートより小さい場合には負の値となる。そして、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内にあるか否かを判定する。ここで、所定範囲とは、負の値からなるγ１以上であって、正の値からなるγ２以下である。そして、反力低減制御判定部７２は、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内にある場合には反力低減制御を行わないように判定し、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内にない場合には反力低減制御を行うように判定する。
【００４８】
【数１】
【００４９】
反力トルク算出部７３は、反力低減制御判定部７２により反力低減制御を行うと判定された場合に反力トルクＴｒを算出する。反力トルクＴｒとは、舵角比可変アクチュエータ３が舵角比可変駆動を行うことによりアッパステアリングシャフト４に生じるトルクである。さらに、反力トルク算出部７３は、反力トルクＴｒを算出する際に、後述する第２ＶＧＲ制御量算出部７７により算出された第２制御角度θｃを入力している。この反力トルクＴｒは、数２に示すように、第２制御角度θｃ、舵角比可変アクチュエータ３のイナーシャＩｃ及びフリクションＲｃ、舵角比可変アクチュエータ３が舵角比可変駆動を行うことによるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクなどの合成トルクＴｃに基づき算出することができる。
【００５０】
【数２】
【００５１】
操舵トルク算出部７４は、舵角比可変電動機３１が駆動していない場合、すなわち舵角比可変電動機３１により舵角比可変駆動されていない場合におけるアッパステアリングシャフト４に生じる操舵トルクＴｍを算出する。この操舵トルクＴｍの算出は、数３に示すように、アッパステアリングシャフト４の操舵角θａ、ステアリング系全体のイナーシャＩａ及びフリクションＲａ、ステアリングホイール１の操舵のみによるセルフアライニングトルク及び路面反力トルクなどの合成トルクＴａに基づき算出することができる。
【００５２】
【数３】
【００５３】
反力低減トルク算出部７５は、反力トルク算出部７３により算出された反力トルクＴｒと操舵トルク算出部７４により算出された操舵トルクＴｍとに基づき、反力トルクＴｒのうちステアリングホイール１に伝達させないトルク（反力低減トルク）Ｔｄを算出する。具体的には、反力低減トルク算出部７５は、数４に従って、反力低減トルクＴｄを算出する。
【００５４】
ここで、係数Ａは、車速Ｖ及び反力トルクＴｒによって決定される係数であって、１以下の係数である。係数Ｂは、操舵トルクＴｍによって決定される係数であって、１以下の係数である。例えば、係数Ａを０．９とし、係数Ｂを０．３などとする。つまり、数４の第１項は、反力低減トルクＴｄが反力トルクＴｒに対してどの程度の割合であるかを示す項である。例えば、係数Ａが１の場合には、反力低減トルクＴｄは反力トルクＴｒの全てを抑制するようになる。一方、係数Ａが１より小さい場合には、反力低減トルクＴｄは反力トルクＴｒより小さくなるので、反力トルクＴｒの一部がステアリングホイール１に伝達されることになる。また、数４の第２項によれば、操舵トルクＴｍが大きい場合には反力低減トルクＴｄを小さくするように作用する。一方、操舵トルクＴｍが小さい場合には反力低減トルクＴｄを大きくするように作用する。すなわち、操舵トルクＴｍが大きい場合にはステアリングホイール１に伝達される反力トルクＴｒが大きくなるように作用し、操舵トルクＴｍが小さい場合にはステアリングホイール１に伝達される反力トルクＴｒが小さくなるように作用する。
【００５５】
【数４】
【００５６】
負荷トルク低減制御判定部８１は、操舵角センサ８から検出角度θｍを入力して操舵角θａを算出する。さらに、負荷トルク低減制御判定部８１は、算出された操舵角θａに基づき、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2を算出する。そして、負荷トルク低減制御判定部８１は、算出した操舵角速度ｄθａ／ｄｔに基づき、負荷トルク低減制御を行うか否かを判定する。具体的には、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０であるか否かを判定して、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０である場合には負荷トルク低減制御を行わないように判定し、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０でない場合には負荷トルク低減制御を行うように判定する。
【００５７】
ここで、反力低減アクチュエータ２の反力低減電動機２１のロータは、上述したように、減速機２２を介してアッパステアリングシャフト４に連結されている。これにより、反力低減電動機２１のコギングトルク及び内部フリクションなどに起因するトルク（負荷トルク）が、減速機２２を介してアッパステアリングシャフト４に伝達される。さらに、減速機２２は、反力低減電動機２１からアッパステアリングシャフト４への伝達経路が、回転を減速する方向、つまり正回転方向となる。そうすると、アッパステアリングシャフト４から見た場合、アッパステアリングシャフト４から反力低減電動機２１への伝達経路は、回転を増速させる方向、つまり逆回転方向となる。そして、減速機２２の逆回転方向に動作させる場合には、一般に大きなトルク（負荷トルク）が必要となる。つまり、負荷トルクとは、反力低減電動機２１のコギングトルク及び内部フリクション、及び、減速機２２の逆回転方向入力により、アッパステアリングシャフト４に伝達されるトルクである。なお、上述した負荷トルクは、アッパステアリングシャフト４が回転することにより反力低減電動機２１がアッパステアリングシャフト４に生じさせるトルクである。
【００５８】
負荷トルク算出部８２は、負荷トルク低減制御判定部８１により負荷トルク低減制御を行うと判定された場合に、運転者によりステアリングホイール１が操舵開始された情報を後述する経過時間計測部８３に出力する。さらに、必要な場合に、経過時間計測部８３により計測された操舵開始されてからの経過時間ｔを入力する。そして、入力された経過時間ｔ及び図５に示す経過時間係数マップに基づき、経過時間係数ｆ（ｔ）を算出する。なお、図５の横軸は、運転者によりステアリングホイール１が操舵開始された時刻からの経過時間ｔを示す。図５の縦軸は、経過時間係数ｆ（ｔ）を示す。すなわち、経過時間係数ｆ（ｔ）は、経過時間ｔが０の時は最大値ｆ１であり、その後徐々に減少し、所定時間経過したときに最小値０となる。
【００５９】
そして、負荷トルク算出部８２は、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2、場合によっては経過時間係数ｆ（ｔ）に基づき、負荷トルクＴｓ１を算出する。具体的には、負荷トルクＴｓ１は、運転者によりステアリングホイール１が操舵開始された時点では数５に基づき算出され、ステアリングホイール１が操舵継続されている状態では数６に基づき算出される。従って、負荷トルク算出部８２は、操舵開始された状態か操舵継続されている状態か否かの判定も行っている。
【００６０】
ここで、操舵開始時の負荷トルクＴｓ１（１）は、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2、減速機増速始動トルクＴｇ０、反力低減電動機２１のロータのイナーシャＩｓ、反力低減電動機２１の内部フリクションＲｓ、反力低減電動機２１のコギングトルクＴｃｏに基づき算出される。また、操舵継続状態の負荷トルクＴｓ１（２）は、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2、減速機始動時増速トルクＴｇ０、減速機動作継続時増速トルクＴｇ１、経過時間係数ｆ（ｔ）、反力低減電動機２１のロータのイナーシャＩｓ、反力低減電動機２１の内部フリクションＲｓ、反力低減電動機２１のコギングトルクＴｃｏに基づき算出される。Ｇは、減速機２２の減速比である。なお、減速機始動時増速トルクＴｇ０は、減速機２２が逆回転方向に回転開始する際にアッパステアリングシャフト４側に生じるトルクであり、減速機動作継続時増速トルクＴｇ１は、減速機２２が逆回転方向に回転継続している際にアッパステアリングシャフト４側に生じるトルクである。なお、これらのトルクＴｇ０、Ｔｇ１は、減速機２２の設計値であって、定数である。
【００６１】
【数５】
【００６２】
【数６】
【００６３】
経過時間計測部８３は、負荷トルク算出部８２から操舵開始情報を入力する。そして、経過時間計測部８３は、操舵開始情報を入力してからの経過時間ｔを計測する。そして、経過時間計測部８３は、計測した経過時間ｔを負荷トルク算出部８２に出力する。
【００６４】
負荷低減トルク算出部８４は、負荷トルクＴｓ１（１）、Ｔｓ１（２）に基づき、負荷低減トルクＴｓ２を算出する。ここで、負荷低減トルクＴｓ２とは、負荷トルクＴｓ１（１）、Ｔｓ１（２）がステアリングホイール１に伝達されないように低減するためのトルクである。つまり、負荷低減トルクＴｓ２は、負荷トルクＴｓ１（１）、Ｔｓ１（２）の逆回転方向のトルクとなる。
【００６５】
反力低減制御部７６は、反力低減トルク算出部７５により算出された反力低減トルクＴｄ及び負荷低減トルク算出部８４により算出された負荷低減トルクＴｓ２に基づき、反力低減電動機２１を駆動制御する。具体的には、反力低減電動機２１の減速機２２を介してアッパステアリングシャフト４に出力されるトルクが、反力低減トルク算出部７５により算出された反力低減トルクＴｄと負荷低減トルク算出部８４により算出された負荷低減トルクＴｓ２との合成トルクとなるように、反力低減電動機２１が駆動制御される。
【００６６】
ＶＧＲ制御量算出部７７は、車速Ｖ、操舵角θａ及び実ヨーレートγに基づき舵角比可変電動機３１の制御量を決定している。具体的には、ＶＧＲ制御量算出部７７は、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１と第２ＶＧＲ制御量算出部７７２とから構成される。第１ＶＧＲ制御量算出部７７１は、車速Ｖ及び操舵角θａに基づき舵角比可変電動機３１の制御量である第１制御角度θｂ及び第１制御回転速度Ｖｂを決定している。この第１ＶＧＲ制御量算出部７７１は、低速域では舵角比を小さくすることによりステアリングホイール１の操舵量を低減させ、狭い場所などにおける取り回し性を向上させるための制御量を算出する。さらに、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１は、高速域では舵角比を大きくすることにより、穏やかな安定感のある操舵応答性を得るための制御量を算出する。
【００６７】
第２ＶＧＲ制御量算出部７７２は、車速Ｖ、操舵角θａ、実ヨーレートγ及び理想ヨーレートγｔに基づき、舵角比可変電動機３１の制御量である第２制御角度θｃ及び第２制御回転速度Ｖｃを決定している。具体的には、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２は、実ヨーレートγと理想ヨーレートγｔとの偏差であるヨーレート偏差Δγが所定範囲内に入るようにするための制御量を算出する。さらに詳細には、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２は、ヨーレート偏差Δγが所定範囲外の場合に、ヨーレート偏差Δγが所定範囲内に入るようにする制御量を算出する。
【００６８】
ＶＧＲ制御部７８は、ＶＧＲ制御量算出部７７により算出された制御量に基づき舵角比可変電動機３１を駆動制御する。このＶＧＲ制御部７８は、第１ＶＧＲ制御部７８１と第２ＶＧＲ制御部７８２とから構成される。第１ＶＧＲ制御部７８１は、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１により算出された制御角度θｂ及び制御回転速度Ｖｂに基づき、舵角比可変電動機３１を駆動制御する。第２ＶＧＲ制御部７８２は、第２ＶＧＲ制御量算出部７８２により算出された制御角度θｃ及び制御回転速度Ｖｃに基づき、舵角比可変電動機３１を駆動制御する。
【００６９】
（４）アクチュエータ制御部７の処理動作
次に、アクチュエータ制御部７の処理動作について図３及び図４を参照して説明する。図３は、アクチュエータ制御部７のメイン処理動作を示すフローチャートである。図４は、アクチュエータ制御部７のうちの負荷トルク低減処理動作を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、アクチュエータ制御部７のメイン処理動作について説明する。アクチュエータ制御部７は、まず、各種センサから出力信号を読み込む（ステップＳ１）。具体的には、車速センサから車速信号を読み込み、ヨーレートセンサから実ヨーレート信号を読み込み、操舵角センサ８から操舵角信号を読み込む。
【００７１】
続いて、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１にて、第１ＶＧＲ制御量を算出する（ステップＳ２）。第１ＶＧＲ制御量は、具体的には、第１制御角度θｂ及び第１制御回転速度Ｖｂである。続いて、理想ヨーレート算出部７１にて、理想ヨーレートγｔを算出する（ステップＳ３）。続いて、反力低減制御判定部７２にて、上述した数１に従ってヨーレート偏差Δγを算出する（ステップＳ４）。
【００７２】
続いて、反力低減制御判定部７２にて、ヨーレート偏差Δγがγ１以上でγ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、γ１は予め記憶されている負の値からなる閾値であり、γ２は予め記憶されている正の値からなる閾値である。つまり、反力低減制御判定部７２は、ヨーレート偏差Δγがγ１以上γ２以下の範囲内にあるか否かを判定している。
【００７３】
そして、ヨーレート偏差Δγがγ１以上γ２以下の範囲内にある場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、第１ＶＧＲ制御部７８１にて第１ＶＧＲ制御が行われる（ステップＳ６）。具体的には、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１にて算出した第１制御角度θｂ及び第１制御回転速度Ｖｂに基づき舵角比可変電動機３１を制御する。そして、この処理動作を終了する。
【００７４】
一方、ヨーレート偏差Δγがγ１以上γ２以下の範囲内にない場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、まず、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２にて、第２ＶＧＲ制御量を算出する（ステップＳ７）。第２ＶＧＲ制御量は、具体的には、第２制御角度θｃ及び第２制御回転速度Ｖｃである。続いて、反力トルク算出部７３にて、上述した数２に従って反力トルクＴｒを算出する（ステップＳ８）。
【００７５】
続いて、操舵トルク算出部７４にて、上述した数３に従って操舵トルクＴｍを算出する（ステップＳ９）。続いて、反力低減トルク算出部７５にて、上述した数４に従って反力低減トルクＴｄを算出する（ステップＳ１０）。続いて、第１ＶＧＲ制御部７８１にて、第１ＶＧＲ制御が行われる（ステップＳ１１）。具体的には、第１ＶＧＲ制御量算出部７７１にて算出した第１制御角度θｂ及び第１制御回転角度Ｖｂに基づき舵角比可変電動機３１を制御する。さらに続いて、第２ＶＧＲ制御部７８２にて、第２ＶＧＲ制御が行われる（ステップＳ１２）。具体的には、第２ＶＧＲ制御量算出部７７２にて算出した第２制御角度θｃ及び第２制御回転角度Ｖｃに基づき舵角比可変電動機３１を制御する。すなわち、舵角比可変電動機３１は、第１ＶＧＲ制御量及び第２ＶＧＲ制御量に基づき制御されることになる。
【００７６】
続いて、反力低減制御部７６にて、反力低減電動機２１が反力低減トルクＴｄを出力するように反力低減電動機２１を制御する（ステップＳ１３）。つまり、反力低減トルクＴｄに相当する制御電流を反力低減電動機２１に供給することにより行われる。そして、動作処理を終了する。
【００７７】
次に、負荷トルク低減処理動作について説明する。この負荷トルク低減処理は、上述したメイン処理と並行に処理される。負荷トルク低減制御判定部８１が操舵角θａを読み込む（ステップＳ２１）。続いて、負荷トルク低減制御判定部８１にて、読み込まれた操舵角θａに基づき、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ、操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2を算出する（ステップＳ２２）。続いて、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。なお、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０である場合には、運転者によりステアリングホイール１が操舵されていない状態であり、一方、操舵角速度ｄθａ／ｄｔが０でない場合には、運転者によりステアリングホイール１が操舵されている状態である。また、（ｎ）は、時間に関するカウント値を示す。
【００７８】
そして、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０である場合には（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、そのまま処理を終了する。一方、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０でない場合には（ステップＳ２３：Ｎｏ）、負荷トルク算出部８２にて、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ここで、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔは、ｄθａ（ｎ）／ｄｔの直前の操舵角速度である。なお、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０ではなく操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０である場合には、時刻ｎの時点において運転者によりステアリングホイール１が操舵開始されたことを意味する。一方、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔ及びｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０でない場合には、操舵継続中の状態を意味する。
【００７９】
そして、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０である場合には（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、負荷トルク算出部８２が経過時間計測部８３へ操舵開始情報を出力する。同時に、経過時間計測部８３が経過時間ｔの計測を開始する（ステップＳ２５）。
【００８０】
続いて、負荷トルク算出部８２にて、上述した数５に従って負荷トルクＴｓ１（１）を算出する（ステップＳ２６）。そして、負荷低減トルク算出部８４にて、負荷トルクＴｓ１（１）に基づき、負荷低減トルクＴｓ２を算出する（ステップＳ２７）。そして、反力低減制御部７６にて、反力低減電動機２１が負荷低減トルクＴｓ２を出力するように反力低減電動機を制御する（ステップＳ２８）。つまり、負荷低減トルクＴｓ２に相当する制御電流を反力低減電動機２１に供給することにより行われる。そして、処理を終了する。
【００８１】
一方、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０でない場合には（ステップＳ２４：Ｎｏ）、負荷トルク算出部８２が経過時間計測部８３から経過時間ｔを入力する（ステップＳ２９）。続いて、負荷トルク算出部８２にて、経過時間ｔ及び上述した図５に示す経過時間係数マップに基づき、経過時間係数ｆ（ｔ）を算出する（ステップＳ３０）。
【００８２】
続いて、負荷トルク算出部８２にて、上述した数６に従って負荷トルクＴｓ１（２）を算出する（ステップＳ３１）。そして、負荷低減トルク算出部８４にて、負荷トルクＴｓ１（２）に基づき、負荷低減トルクＴｓ２を算出する（ステップＳ２７）。そして、反力低減制御部７６にて、反力低減電動機２１が負荷低減トルクＴｓ２を出力するように反力低減電動機を制御する（ステップＳ２８）。つまり、負荷低減トルクＴｓ２に相当する制御電流を反力低減電動機２１に供給することにより行われる。そして、処理を終了する。
【００８３】
（５）その他
上記実施例において、反力低減トルクを反力低減電動機２１により発生させるようにしたが、これに限られるものではない。例えば、反力低減トルクを発生させることができる電磁ブレーキを用いることもできる。電磁ブレーキとしては、例えば、パウダーブレーキなどである。この場合、車体に固定されたハウジングに対してアッパステアリングシャフト４を拘束することにより、反力トルクを低減することができる。
【００８４】
また、上記実施例において、操舵トルクＴｍは数３に従って算出するようにしたが、例えばトルクセンサを備え、当該トルクセンサの出力を用いるようにしてもよい。また、上記実施例において、反力低減トルクＴｄは、数４に示すように、反力トルクＴｒ及び操舵トルクＴｍに基づき算出するようにしたが、反力トルクＴｒのみにより算出するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施例において、操舵角θａは操舵角センサ８による検出角度θｍに基づき算出し、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2は操舵角θａに基づき算出しているが、これに限られるものではない。例えば、操舵角θａ、操舵角速度ｄθａ／ｄｔ及び操舵角加速度ｄ2θａ／ｄｔ2のうちの何れかを検出して、他の２つを微分積分を行うことにより算出することもできる。また、全てを検出するようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施例において、運転者によりステアリングホイール１が操舵されていない状態か操舵されている状態か否かについて、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが０であるか否かにより判定したが、これに限られるものではない。例えば、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが小さな所定値以下か否かにより判定してもよい。つまり、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが所定値以下の場合に操舵されていない状態と判定し、操舵角速度ｄθａ（ｎ）／ｄｔが所定値より大きい場合に操舵されている状態と判定するなどである。
【００８７】
また、上記実施例において、操舵開始か操舵継続中の状態か否かについて、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが０であるか否かにより判定しているが、これに限られるものではない。例えば、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが小さな所定値以下か否かにより判定してもよい。つまり、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが所定値以下の場合に操舵開始と判定し、操舵角速度ｄθａ（ｎ−１）／ｄｔが所定値より大きい場合に操舵継続中と判定するなどである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】車両用動力操舵装置の全体構成を示す図である。
【図２】反力低減アクチュエータ２及び舵角比可変アクチュエータ３の軸方向断面図を示す図である。
【図３】アクチュエータ制御部７のメイン処理動作を示すフローチャートである。
【図４】アクチュエータ制御部７の負荷トルク低減処理動作を示すフローチャートである。
【図５】経過時間係数ｆ（ｔ）の経過時間係数マップを示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１：ステアリングホイール、 ２：反力低減アクチュエータ、 ３：舵角比可変アクチュエータ、 ４：アッパステアリングシャフト（入力軸）、 ５：ロアステアリングシャフト（出力軸）、 ６：電動パワーステアリング装置、 ７：アクチュエータ制御部、 ２１：反力低減電動機、 ３１：舵角比可変電動機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側をステアリングホイール側の入力軸に連結され他端側を転舵輪側の出力軸に連結されると共に前記入力軸の操舵角と前記出力軸の転舵角との舵角比を可変駆動する舵角比可変アクチュエータと、
前記舵角比可変アクチュエータと前記ステアリングホイールとの間に介在し前記舵角比可変アクチュエータの前記可変駆動により前記ステアリングホイールへ伝達される反力トルクを低減させる反力低減アクチュエータと、
車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵角、前記入力軸の操舵角速度、及び前記入力軸の操舵角加速度の少なくとも１つからなる操舵角関連情報を検出する操舵角関連情報検出手段と、
前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記舵角比可変アクチュエータ及び前記反力低減アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
を備え、
前記アクチュエータ制御手段は、
前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき少なくとも前記舵角比可変アクチュエータの制御角度を含む制御量を算出する舵角比可変制御量算出手段と、
少なくとも前記制御角度に基づき前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、
前記制御角度に基づき前記反力トルクを低減させる反力低減トルクを算出する反力低減トルク算出手段と、
前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させる反力低減アクチュエータ制御手段と、
を有することを特徴とする車両用動力操舵装置。
【請求項２】
さらに、車両に発生している実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段を備え、
前記舵角比可変制御手段は、前記車速、前記操舵角関連情報及び前記実ヨーレートに基づき前記制御量を算出することを特徴とする請求項１記載の車両用動力操舵装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ制御手段は、
さらに、路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段と、
前記車速、前記操舵角関連情報及び前記路面摩擦係数に基づき車両の理想ヨーレートを算出する理想ヨーレート算出手段と、
前記実ヨーレートと前記理想ヨーレートとの偏差に基づき前記偏差が所定範囲内にあるか否かを判定するヨーレート偏差判定手段と、
を備え、
前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記偏差が所定範囲内にない場合に前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項４】
前記舵角比可変制御量算出手段は、
前記車速、前記操舵角関連情報、前記実ヨーレート及び前記理想ヨーレートに基づき前記偏差が所定範囲内に入るように制御する前記舵角比可変アクチュエータのヨーレート制御角度を含むヨーレート制御量を算出するヨーレート制御量算出手段を有し、
前記反力低減トルク算出手段は、前記ヨーレート制御角度に基づき前記反力低減トルクを算出することを特徴とする請求項３記載の車両用動力操舵装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ制御手段は、
さらに、前記入力軸若しくは前記出力軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、
前記反力低減トルク算出手段は、前記操舵角関連情報及び前記操舵トルクに基づき前記反力低減トルクを算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項６】
前記操舵トルク検出手段は、前記操舵トルクを検出するトルクセンサであることを特徴とする請求項５記載の車両用動力操舵装置。
【請求項７】
前記操舵トルク検出手段は、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記操舵トルクを算出することを特徴とする請求項５記載の車両用動力操舵装置。
【請求項８】
前記反力低減アクチュエータは、電動機を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項９】
前記反力低減アクチュエータは、電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１０】
前記反力低減アクチュエータは、前記入力軸に連結される回転子と該回転子を回転可能にする固定子とを有する電動機を備え、
前記アクチュエータ制御手段は、
さらに、前記操舵角関連情報に基づき前記入力軸が回転することにより前記反力低減アクチュエータが前記入力軸に生じさせる負荷トルクを算出する負荷トルク算出手段と、
前記負荷トルクを低減させる負荷低減トルクを算出する負荷低減トルク算出手段と、
を備え、
前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルク及び前記負荷低減トルクを出力させることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１１】
前記反力低減アクチュエータは、さらに、前記回転子の回転角を減速して前記入力軸に出力する減速機を備え、
前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記入力軸が回転することにより前記電動機及び前記減速機が前記入力軸に生じさせる負荷トルクであることを特徴とする請求項１０記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記ステアリングホイールが操舵開始されてからの経過時間を計測する経過時間計測手段を備え、
前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記経過時間に基づき算出されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１】
一端側をステアリングホイール側の入力軸に連結され他端側を転舵輪側の出力軸に連結されると共に前記入力軸の操舵角と前記出力軸の転舵角との舵角比を可変駆動する舵角比可変アクチュエータと、
前記舵角比可変アクチュエータと前記ステアリングホイールとの間に介在し前記舵角比可変アクチュエータの前記可変駆動により前記ステアリングホイールへ伝達される反力トルクを低減させる反力低減アクチュエータと、
車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵角、前記入力軸の操舵角速度、及び前記入力軸の操舵角加速度の少なくとも１つからなる操舵角関連情報を検出する操舵角関連情報検出手段と、
前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記舵角比可変アクチュエータ及び前記反力低減アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
を備え、
前記アクチュエータ制御手段は、
前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき少なくとも前記舵角比可変アクチュエータの制御角度を含む制御量を算出する舵角比可変制御量算出手段と、
少なくとも前記制御角度に基づき前記舵角比可変アクチュエータを制御する舵角比可変制御手段と、
前記制御角度に基づき前記反力トルクを低減させる反力低減トルクを算出する反力低減トルク算出手段と、
前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させる反力低減アクチュエータ制御手段と、
を有することを特徴とする車両用動力操舵装置。
【請求項２】
さらに、車両に発生している実ヨーレートを検出する実ヨーレート検出手段を備え、
前記舵角比可変制御手段は、前記車速、前記操舵角関連情報及び前記実ヨーレートに基づき前記制御量を算出することを特徴とする請求項１記載の車両用動力操舵装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ制御手段は、
さらに、路面摩擦係数を検出する路面摩擦係数検出手段と、
前記車速、前記操舵角関連情報及び前記路面摩擦係数に基づき車両の理想ヨーレートを算出する理想ヨーレート算出手段と、
前記実ヨーレートと前記理想ヨーレートとの偏差に基づき前記偏差が所定範囲内にあるか否かを判定するヨーレート偏差判定手段と、
を備え、
前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記偏差が所定範囲内にない場合に前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルクを出力させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項４】
前記舵角比可変制御量算出手段は、
前記車速、前記操舵角関連情報、前記実ヨーレート及び前記理想ヨーレートに基づき前記偏差が所定範囲内に入るように制御する前記舵角比可変アクチュエータのヨーレート制御角度を含むヨーレート制御量を算出するヨーレート制御量算出手段を有し、
前記反力低減トルク算出手段は、前記ヨーレート制御角度に基づき前記反力低減トルクを算出することを特徴とする請求項３記載の車両用動力操舵装置。
【請求項５】
前記アクチュエータ制御手段は、
さらに、前記入力軸若しくは前記出力軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段を有し、
前記反力低減トルク算出手段は、前記操舵角関連情報及び前記操舵トルクに基づき前記反力低減トルクを算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項６】
前記操舵トルク検出手段は、前記操舵トルクを検出するトルクセンサであることを特徴とする請求項５記載の車両用動力操舵装置。
【請求項７】
前記操舵トルク検出手段は、前記車速及び前記操舵角関連情報に基づき前記操舵トルクを算出することを特徴とする請求項５記載の車両用動力操舵装置。
【請求項８】
前記反力低減アクチュエータは、電動機を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項９】
前記反力低減アクチュエータは、電磁ブレーキであることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１０】
前記反力低減アクチュエータは、前記入力軸に連結される回転子と該回転子を回転可能にする固定子とを有する電動機を備え、
前記アクチュエータ制御手段は、
さらに、前記操舵角関連情報に基づき前記入力軸が回転することにより前記反力低減アクチュエータが前記入力軸に生じさせる負荷トルクを算出する負荷トルク算出手段と、
前記負荷トルクを低減させる負荷低減トルクを算出する負荷低減トルク算出手段と、
を備え、
前記反力低減アクチュエータ制御手段は、前記反力低減アクチュエータに前記反力低減トルク及び前記負荷低減トルクを出力させることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１１】
前記反力低減アクチュエータは、さらに、前記回転子の回転角を減速して前記入力軸に出力する減速機を備え、
前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記入力軸が回転することにより前記電動機及び前記減速機が前記入力軸に生じさせる負荷トルクであることを特徴とする請求項１０記載の車両用動力操舵装置。
【請求項１２】
前記アクチュエータ制御手段は、さらに、前記ステアリングホイールが操舵開始されてからの経過時間を計測する経過時間計測手段を備え、
前記負荷トルク算出手段により算出される前記負荷トルクは、前記経過時間に基づき算出されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の車両用動力操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−８９０１５（Ｐ２００６−８９０１５Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６８３４３（Ｐ２００４−３６８３４３）
【出願日】平成１６年１２月２０日（２００４．１２．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２０日（２００４．１２．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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