車両用操舵装置
【課題】車両が砂利道等を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】伝達比可変装置７は、第１シャフト１１および第２シャフト１２を差動回転可能に連結する差動機構１３と、差動機構１３を駆動する伝達比変更用モータ１４とを有している。伝達比変更用モータ１４は、実ａｃｔ角演算部７６によって演算された実ａｃｔ角θactが目標ａｃｔ角演算部７１によって演算された目標ａｃｔ角θact＊に等しくなるようにフィードバック制御される。外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されたときには、伝達比変更用モータ１４のフィードバック制御に用いられる比例ゲインＫＰが通常よりも低減される。
【解決手段】伝達比可変装置７は、第１シャフト１１および第２シャフト１２を差動回転可能に連結する差動機構１３と、差動機構１３を駆動する伝達比変更用モータ１４とを有している。伝達比変更用モータ１４は、実ａｃｔ角演算部７６によって演算された実ａｃｔ角θactが目標ａｃｔ角演算部７１によって演算された目標ａｃｔ角θact＊に等しくなるようにフィードバック制御される。外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されたときには、伝達比変更用モータ１４のフィードバック制御に用いられる比例ゲインＫＰが通常よりも低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更する伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置が知られている。伝達比可変装置は、操舵部材に連結される第１シャフトと舵取機構に連結される第２シャフトを差動可能に連結する差動機構と、差動機構を駆動する伝達比変更用モータとを含む。伝達比可変装置は、操舵部材の操作に基づく第１シャフトの回転角に、モータ駆動に基づく第２シャフトの回転角（ａｃｔ角）を上乗せすることにより、第１シャフトの回転角（操舵角に対応する）に対する第２シャフトの回転角（転舵角に対応する）の比を可変させる。
【０００３】
伝達比変更用モータは、モータ制御装置によって制御される。モータ制御装置は、例えば、車速、操舵角等に応じて目標ａｃｔ角を演算し、伝達比変更用モータの実際の回転角から演算される実ａｃｔ角が目標ａｃｔ角に等しくなるように、伝達比変更用モータをフィードバック制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2009-51491号公報
【特許文献２】特開2003-291840号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の車両用操舵装置では、砂利道等の悪路においては、転舵輪の振動がステアリングホイール等の操舵部材に伝達されるため、運転者の操舵感が悪化する。また、このように転舵輪の振動が操舵部材に伝達されると、操舵角が変動することによって、目標ａｃｔ角が変動し、伝達比変更用モータが正逆方向に交互に駆動されるおそれがある。
この発明の目的は、車両が砂利道等を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、操舵部材（２）に連結される第１シャフト（１１）と舵取機構（４）に連結される第２シャフト（１２）とを、両シャフト間の回転の伝達比を変更可能に連結する差動機構（１３）と、前記差動機構を駆動することによって、前記両シャフト間の回転の伝達比を変更する伝達比変更用モータ（１４）と、前記伝達比変更用モータを制御するモータ制御手段（７１〜７６，８１，８２）と、前記舵取機構を介して前記第２シャフトに外乱が入力されているか否かを判定する外乱判定手段（７７）と、前記外乱判定手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記第２シャフトに入力された外乱が前記第１シャフトに伝達されるのを抑制するように、前記モータ制御手段による制御態様を変更させる制御態様変更手段（７８，７１）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この発明によれば、外乱判定手段によって第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、第２シャフトに入力された外乱が第１シャフトに伝達されるのを抑制するようにモータ制御手段の制御態様が変更される。これにより、車両が砂利道等の悪路を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる。
請求項２記載の発明は、前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段（２２）を含み、前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値（θact）が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値（θact＊）に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記モータ制御手段におけるフィードバック制御の制御ゲインを低減させる手段（７８）を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【０００８】
この構成では、第２シャフトに外乱が入力されているときに、モータ制御手段におけるフィードバック制御の制御ゲインが低減される。これにより、モータ制御手段におけるフィードバック制御の応答性が低下するので、第２シャフトの回転角の変化を妨げるためのトルクが伝達比変更用モータから発生するのを抑制することができる。この結果、第２シャフトの振動が差動機構によって吸収され、第２シャフトの振動が第１シャフトに伝達されにくくなる。これにより、車両が砂利道等を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段（２２）を含み、前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値（θact）が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値（θact＊）に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記目標値の変化を抑制する手段を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【００１０】
この構成によれば、外乱入力時に目標値の変化が抑制されるから、外乱入力時に伝達比変更用モータが正逆方向に交互に駆動されるといったことを防止できる。
請求項４記載の発明は、操舵トルクを検出するトルク検出手段を含み、前記外乱検出手段は、前記トルク検出手段の出力信号に、所定の周波数より高い周波数成分が含まれているときに、前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変装置の構成例を示す縦断面図である。
【図３】伝達比可変装置用ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図４】伝達比可変装置用ＥＣＵの他の例の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３Ｌ，３Ｒを転舵する舵取機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助装置５とを備えている。
【００１３】
ステアリングホイール２と舵取機構４とは、ステアリングシャフト６、伝達比可変装置７、自在継手８、中間軸９および自在継手１０を介して連結されている。
ステアリングシャフト６は、第１シャフト１１と第１シャフト１１と同軸上に配置された第２シャフト１２を含んでいる。第１のシャフト１１の一端にステアリングホイール２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端と第２のシャフト１２の一端とは、伝達比可変装置７を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端は、自在継手５を介して中間軸９に連結されている。
【００１４】
第１シャフト１１の周囲には、第１シャフト１１の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ２１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ２１は、第１シャフト１１の中立位置からの第１シャフト１１の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。
【００１５】
伝達比可変装置７は、第１シャフト１１の回転角（操舵角θｈに対応する）に対する第２シャフト１２の回転角（転舵角に対応する）の比を変更するためのものである。伝達比可変装置７は、第１シャフト１１および第２シャフト１２を差動回転可能に連結する差動機構１３と、差動機構１３を駆動する伝達比変更用モータ１４とを有している。伝達比変更用モータ１４は、三相ブラシレスモータからなる。伝達比変更用モータ１４の近傍には、伝達比変更用モータ１４のロータの回転角θｄを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２２が配置されている。
【００１６】
舵取機構４は、自在継手１０に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有するラック軸１６と、ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して連結されるナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒとを有している。ラック軸１６は、車両の左右方向に延びている。ピニオン軸１５の周囲には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ２３が配置されている。
【００１７】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転がステアリングシャフト６等を介して舵取り機構４に伝達される。舵取り機構４では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに連結された対応する転舵輪３Ｌ，３Ｒがそれぞれ操向する。
【００１８】
操舵補助装置５は、ラック軸１６と同軸に配置された操舵補助用モータ１９と、操舵補助用モータ１９の出力トルクをラック軸方向の運動に変換してラック軸１６に伝達するボールねじ機構（図示略）とを含む。操舵補助用モータ１９は、三相ブラシレスモータからなる。操舵補助用モータ１９の近傍には、操舵補助用モータ１９のロータの回転角θｓを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２４が配置されている。操舵補助用モータ１９が回転駆動されると、この回転がボールねじ機構によって、ラック軸１６の軸方向の運動に変換される。これにより、転舵輪３Ｌ，３Ｒが転舵される。
【００１９】
電動パワーステアリング装置１は、さらに、車速Ｖを検出するための車速センサ２５と、操舵補助用モータ１９を制御するための操舵補助装置用ＥＣＵ（ＥＣＵ：電子制御ユニット）３１と、伝達比変更用モータ１４を制御するための伝達比可変装置用ＥＣＵ３２とを備えている。
操舵補助装置用ＥＣＵ３１には、車速センサ２５によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ２３によって検出される操舵トルクＴｈおよび回転角センサ２４によって検出される操舵補助用モータ１９のロータの回転角θｓが入力される。操舵補助装置用ＥＣＵ３１は、例えば、操舵トルクと目標アシスト量との関係を車速毎に記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、操舵補助用モータ１９の発生するアシスト力が目標アシスト量に等しくなるように操舵補助用モータ１９を制御する。
【００２０】
伝達比可変装置用ＥＣＵ３２には、車速センサ２５によって検出される車速Ｖ、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈ、回転角センサ２２によって検出される伝達比変更用モータ１４のロータの回転角θｄおよびトルクセンサ２３の出力信号が入力される。伝達比可変装置用ＥＣＵ３２は、伝達比可変装置用ＥＣＵ３２に入力される車速Ｖ、操舵角θｈ、回転角θｄおよびトルクセンサ２３の出力信号に基づいて、伝達比変更用モータ１４を制御する。
【００２１】
図２は、伝達比可変装置７の構成例を示す縦断面図である。
差動機構１３は、第１シャフト１１に同行回転可能に連結された第１サンギヤ４１と、第２シャフト１２に同行回転可能に連結された第２サンギヤ４２と、第１および第２サンギヤ４１，４２の双方に噛み合う遊星ギヤ４３と、遊星ギヤ４３を、その軸線回りに自転可能かつ第１および第２サンギヤ４１，４２の軸線回りに公転可能に保持するキャリア４４とを含む。
【００２２】
キャリア４４は、上下の開放端が閉鎖された筒状である。キャリア４４の上面壁の中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔に、第１シャフト１１の下端部が回転可能に貫通している。また、キャリア４４の下面壁の中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔に、第２シャフト１２の上端部が回転可能に貫通している。
第１サンギヤ４１は第１シャフト１１の下端部に連結され、第２サンギヤ４２は第２シャフト１２の上端部に連結されている。遊星ギヤ４３は、ステアリングシャフト６の周方向に等間隔をおいて複数（この実施形態では２つ）配置されている。各遊星ギヤ４３は、第１および第２サンギヤ４１，４２の双方に噛み合っている。
【００２３】
伝達比変更用モータ１４は、キャリア４３をステアリングシャフト６の軸線を中心として回転駆動させるためのものである。伝達比変更用モータ１４は、ステアリングシャフト６と同軸に配置されている。伝達比変更用モータ１４は、キャリア４３に同行回転可能に連結されたロータ５１と、このロータ５１を取り囲み、ハウジング５０に固定されたステータ５２とを含んでいる。
【００２４】
ステアリングホイール２の操作によって第１シャフト１１が回転されると、第１サンギヤ４１、遊星ギヤ４３および第２サンギヤ４２を経て、第２シャフト１２が第１シャフト１１と等速度で回転する。また、伝達比変更用モータ１４が駆動されると、キャリア４４が回転し、遊星ギヤ４３および第２サンギヤ４２を経て、第２シャフト１２が増速回転する。
【００２５】
つまり、伝達比変更用モータ１４が回転駆動された場合には、ステアリングホイール２の操作に基づく第１シャフト１１の回転角（この実施形態では操舵角θｈと等しい）に、モータ駆動に基づく第２シャフト１２の回転角（以下、「ａｃｔ角θact」という）を上乗せすることにより、第１シャフト１１の回転角である操舵角θｈに対する第２シャフト１２の回転角θｒ（θｒ＝θｈ＋θact）の比θｒ／θｈを可変させる。なお、「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合も含まれる。一方、伝達比変更用モータ１４が駆動されていない場合には、ａｃｔ角θactは０となるため、前記比θｒ／θｈは１となる。
【００２６】
図３は、伝達比可変装置用ＥＣＵ３２の概略構成を示すブロック図である。
伝達比可変装置用ＥＣＵ３２は、マイクロコンピュータ６１と、マイクロコンピュータ６１によって制御され、伝達比変更用モータ１４に電力を供給する駆動回路（三相インバータ回路）６２とを備えている。マイクロコンピュータ６１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。
【００２７】
この複数の機能処理部には、目標ａｃｔ角演算部７１と、角度偏差演算部７２と、比例制御部７３と、指示電圧生成部７４と、ＰＷＭ制御部７５と、実ａｃｔ角演算部７６と、外乱判定部７７と、比例ゲイン設定部７８とを含んでいる。
目標ａｃｔ角演算部７１は、操舵に影響を与える各種の車両走行状態の検出値に基づいて、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。この実施形態では、目標ａｃｔ角演算部７１は、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈと、車速センサ２５によって検出される車速Ｖとに基づいて、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。目標ａｃｔ角演算部７１は、例えば、車速が低いほど目標ａｃｔ角θact＊が大きく、かつ操舵角の絶対値が小さいほど第１シャフト１１の回転角θｈに対する第２シャフト１２の回転角θｒの比θｒ／θｈが大きくなるように、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。なお、目標ａｃｔ角演算部７１は、操舵角θｈおよび車速Ｖに加えて、操舵角θｈの時間微分値である操舵速度を考慮して、目標ａｃｔ角θact＊を演算するようにしてもよい。
【００２８】
実ａｃｔ角演算部７６は、回転角センサ２２によって検出される伝達比変更用モータ２０のロータの回転角θｄに基づいて、実際のａｃｔ角（実ａｃｔ角θact）を演算する。
角度偏差演算部７２は、目標ａｃｔ角演算部７１によって演算された目標ａｃｔ角θact＊と、実ａｃｔ角演算部７６によって演算された実ａｃｔ角θactとの偏差（角度偏差Δθact（＝θact＊−θact））を演算する。
【００２９】
比例制御部７３は、角度偏差Δθactに比例ゲインＫＰを乗算することにより、指示電流値を演算する。指示電圧生成部７４は、比例制御部７３によって得られた指示電流値に基づいて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の指示電圧（三相指示電圧）を生成する。ＰＷＭ制御部７５は、指示電圧生成部７４によって演算されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の指示電圧それぞれに対応するデューテイ比のＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路６２に供給する。
【００３０】
駆動回路６２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。この三相インバータ回路を構成するパワー素子が駆動回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部７５から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧に相当する電圧が伝達比変更用モータ１４の各相のステータ巻線に印加されることになる。
角度偏差演算部７２および比例制御部７３は、フィードバック制御手段を構成している。このフィードバック制御手段の働きによって、実ａｃｔ角θactが目標ａｃｔ角θact＊に等しくなるように制御される。
【００３１】
外乱判定部７７は、転舵輪３Ｌ，３Ｒ、舵取機構４および中間軸９を介して第２シャフト１２に外乱が入力されているか否かを判定するものである。この実施形態では、外乱判定部７７は、トルクセンサ２３の出力信号に、所定の周波数より高い周波数成分が含まれているときに、第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定する。前記所定の周波数は、たとえば、１０Ｈｚに設定される。車両が例えば砂利道等の悪路を走行している場合には、前記所定の周波数より高い周波数成分がトルクセンサ２３の出力信号に含まれるようになるため、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定される。
【００３２】
比例ゲイン設定部７８は、比例制御部７３に比例ゲインＫＰを設定するものである。比例ゲイン設定部７８は、第１ゲイン設定部７８Ａと、第２ゲイン設定部７８Ｂと、第１乗算部７８Ｃと第２乗算部７８Ｄを含む。第１ゲイン設定部７８Ａは、外乱判定部７７の判定結果に基づいて、第１ゲインＧ１（０＜Ｇ１≦１）を設定する。具体的には、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていないと判定されている場合には、第１ゲイン設定部７８Ａは、第１ゲインＧ１を１に設定する。一方、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、第１ゲイン設定部７８Ａは、第１ゲインＧ１を１より小さい所定値、例えば０．５に設定する。
【００３３】
第２ゲイン設定部７８Ｂは、車速センサ２５によって検出される車速Ｖに基づいて、第２ゲインＧ２（０＜Ｇ２≦１）を設定する。具体的には、第２ゲイン設定部７８Ｂは、車速Ｖが大きいほど、第２ゲインＧ２を大きな値に設定する。この理由は、操舵の正確性が要求される車速Ｖが高いときに比例ゲインＫＰを大きくすることによって、フィードバック制御の応答性を高くさせるためである。
【００３４】
第１乗算部７８Ｃは、第１ゲインＧ１と第２ゲインＧ２とを乗算する。第２乗算部７８Ｄは、予め設定された比例ゲインＫＰの基本値である基本比例ゲインＫＰＯに、第１乗算部７８Ｃの演算結果を乗算する。第２乗算部７８Ｄの演算結果（Ｇ１・Ｇ２・ＫＰＯ）が、比例ゲインＫＰとして、比例制御部７３に設定される。
外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていないと判定されている場合には、第１ゲインＧ１が１に設定されるため、比例ゲインＫＰは比較的大きな値に設定される。一方、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、第１ゲインＧ１が１より小さな所定値に設定されるため、比例ゲインＫＰは比較的小さな値に設定される。
【００３５】
車両が砂利道等の悪路を走行している場合には、転舵輪３Ｌ，３Ｒが振動するので、この振動が第２シャフト１２に伝達される。この場合において、比例ゲインＫＰが大きな値に設定されているとすると、フィードバック制御の応答性が高いため、伝達比変更用モータ１４は転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角の変化（実ａｃｔ角θactの変化）を妨げる方向にトルクを発生する。この結果、第２シャフト１２の振動が第２サンギヤ４２を介して遊星ギヤ４３に伝達されたとしてもキャリア４４は回転しないから、第２シャフト１２の振動が、第２サンギヤ４２、遊星ギヤ４３および第１サンギヤ４１を介して第１シャフト１１に伝達される。このため、第１シャフト１１に連結されているステアリングホイール２が振動し、運転者の操舵感が悪化する。また、ステアリングホイール２が振動することによって、目標ａｃｔ角θact＊が変動し、伝達比変更用モータ１４が正逆方向に交互に駆動されるおそれがある。
【００３６】
この実施形態では、車両が砂利道等の悪路を走行している場合には、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定され、比例ゲイン設定部７８によって比例ゲインＫＰが通常の値より小さな値に設定される。これにより、フィードバック制御の応答性が低下するので、転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角の変化（第２シャフト１２の回転角の変化）を妨げるためのトルクが伝達比変更用モータ１４から発生するのを抑制することができる。この結果、第２シャフト１２の振動が第２サンギヤ４２を介して遊星ギヤ４３に伝達されると、キャリア４４が回転する。これにより、第２シャフト１２の振動が差動機構１３によって吸収され、第２シャフト１２の振動が第１シャフト１１に伝達されにくくなる。このため、運転者の操舵感が悪化するのを抑制できるとともに、伝達比変更用モータ１４が正逆方向に交互に駆動されるといったことを抑制できる。
【００３７】
図４は、伝達比可変装置用ＥＣＵの他の例の概略構成を示すブロック図である。
図４において、図３に示された各部と同じものには、図３と同一参照符号を付して示す。
この伝達比可変装置用ＥＣＵ３２Ａにおけるマイクロコンピュータ６１Ａは、微分制御部８１と、減算部８２と、微分ゲイン設定部７９とをさらに含んでいる。微分制御部８１および減算部８２は、伝達比変更用モータ１４の停止時のオーバーシュートを低減するために設けられている。微分ゲイン設定部７９は、微分制御部８１に微分ゲインＫＤを設定するために設けられている。
【００３８】
微分制御部８１は、実ａｃｔ角演算部７６によって演算された実ａｃｔ角θactに、ｓ・ＫＤを乗算することにより、電流補正値を演算する。ｓは微分演算子であり、ＫＤは微分ゲインである。
減算部８２は、比例制御部７３によって演算された指示電流値から、微分制御部８１によって演算された電流補正値を減算することにより、比例制御部７３によって演算された指示電流値を補正する。指示電圧生成部７４は、補正後の指示電流値に基づいて、指示電圧を生成する。
【００３９】
微分ゲイン設定部７９は、第３ゲイン設定部７９Ａと、第４ゲイン設定部７９Ｂと、第３乗算部７９Ｃと第４乗算部７９Ｄを含む。第３ゲイン設定部７９Ａは、外乱判定部７７の判定結果に基づいて、第３ゲインＧ３（１≦Ｇ３＜２）を設定する。具体的には、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていないと判定されている場合には、第３ゲイン設定部７９Ａは、第３ゲインＧ３を１に設定する。一方、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、第３ゲイン設定部７９Ａは、第３ゲインＧ３を１より大きな値、例えば１．５に設定する。
【００４０】
第４ゲイン設定部７９Ｂは、車速センサ２５によって検出される車速Ｖに基づいて、第４ゲインＧ４（０＜Ｇ４≦１）を設定する。具体的には、第４ゲイン設定部７９Ｂは、車速Ｖが大きいほど、第４ゲインＧ４を大きな値に設定する。この理由は、操舵の正確性が要求される車速Ｖが高いときに、微分ゲインＫＤを大きくすることによって、伝達比変更用モータ１４の停止時のオーバーシュートの低減効果を高めるためである。
【００４１】
第３乗算部７９Ｃは、第３ゲインＧ３と第４ゲインＧ４とを乗算する。第４乗算部７９Ｄは、予め設定された微分ゲインＫＤの基本値（基本微分ゲインＫＤＯ）に、第３乗算部７９Ｃの演算結果を乗算する。第４乗算部７９Ｄの演算結果が、微分ゲインＫＤとして、微分制御部８１に設定される。
この変形例では、微分制御部８１および減算部８２を備えているので、伝達比変更用モータ１４の停止時のオーバーシュートを低減することができる。また、微分制御部８１の微分ゲインＫＤは、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、通常よりも大きな値に設定されるから、減算部８２によって得られる補正後の指示電流値をより低くすることができる。このため、第２シャフト１２に外乱が入力されているときに、フィードバック制御の応答性をより低下させることができる。これにより、第２シャフト１２に外乱が入力されているときに、転舵輪３Ｌ，３Ｒの振動がステアリングホイール２に伝達されるのをより効果的に抑制することができるようになる。
【００４２】
以上、この発明の一実施形態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できる。たとえば、前述の実施形態では、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、比例ゲインＫＰを通常よりも低減させているが、これに代えてまたはこれに加えて、目標ａｃｔ角演算部７１から出力される目標ａｃｔ角θact＊の変化を抑制するようにしてもよい。具体的には、図３および図４に破線で示すように、外乱判定部７７の判定結果を目標ａｃｔ角演算部７１に与えるようにする。目標ａｃｔ角演算部７１は、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、現在設定されている目標ａｃｔ角θact＊を変化させずに保持する。このようにすると、外乱入力時に目標ａｃｔ角θact＊が変動するのを抑制できるから、外乱入力時に伝達比変更用モータが正逆方向に交互に駆動されるといったことを防止できる。
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
２…操舵部材、４…舵取機構、７…伝達比可変装置、１１…第１シャフト、１２…第２シャフト、１３…差動機構、１４…伝達比変更用モータ、３２，３２Ａ…伝達比可変装置用ＥＣＵ、７１…目標ａｃｔ角演算部、７２…角度偏差演算部、７３…比例制御部、７６…実ａｃｔ角演算部、７７…外乱判定部、７８…比例ゲイン設定部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比を変更する伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置が知られている。伝達比可変装置は、操舵部材に連結される第１シャフトと舵取機構に連結される第２シャフトを差動可能に連結する差動機構と、差動機構を駆動する伝達比変更用モータとを含む。伝達比可変装置は、操舵部材の操作に基づく第１シャフトの回転角に、モータ駆動に基づく第２シャフトの回転角（ａｃｔ角）を上乗せすることにより、第１シャフトの回転角（操舵角に対応する）に対する第２シャフトの回転角（転舵角に対応する）の比を可変させる。
【０００３】
伝達比変更用モータは、モータ制御装置によって制御される。モータ制御装置は、例えば、車速、操舵角等に応じて目標ａｃｔ角を演算し、伝達比変更用モータの実際の回転角から演算される実ａｃｔ角が目標ａｃｔ角に等しくなるように、伝達比変更用モータをフィードバック制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2009-51491号公報
【特許文献２】特開2003-291840号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の車両用操舵装置では、砂利道等の悪路においては、転舵輪の振動がステアリングホイール等の操舵部材に伝達されるため、運転者の操舵感が悪化する。また、このように転舵輪の振動が操舵部材に伝達されると、操舵角が変動することによって、目標ａｃｔ角が変動し、伝達比変更用モータが正逆方向に交互に駆動されるおそれがある。
この発明の目的は、車両が砂利道等を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、操舵部材（２）に連結される第１シャフト（１１）と舵取機構（４）に連結される第２シャフト（１２）とを、両シャフト間の回転の伝達比を変更可能に連結する差動機構（１３）と、前記差動機構を駆動することによって、前記両シャフト間の回転の伝達比を変更する伝達比変更用モータ（１４）と、前記伝達比変更用モータを制御するモータ制御手段（７１〜７６，８１，８２）と、前記舵取機構を介して前記第２シャフトに外乱が入力されているか否かを判定する外乱判定手段（７７）と、前記外乱判定手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記第２シャフトに入力された外乱が前記第１シャフトに伝達されるのを抑制するように、前記モータ制御手段による制御態様を変更させる制御態様変更手段（７８，７１）とを含む、車両用操舵装置である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００７】
この発明によれば、外乱判定手段によって第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、第２シャフトに入力された外乱が第１シャフトに伝達されるのを抑制するようにモータ制御手段の制御態様が変更される。これにより、車両が砂利道等の悪路を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる。
請求項２記載の発明は、前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段（２２）を含み、前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値（θact）が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値（θact＊）に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記モータ制御手段におけるフィードバック制御の制御ゲインを低減させる手段（７８）を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【０００８】
この構成では、第２シャフトに外乱が入力されているときに、モータ制御手段におけるフィードバック制御の制御ゲインが低減される。これにより、モータ制御手段におけるフィードバック制御の応答性が低下するので、第２シャフトの回転角の変化を妨げるためのトルクが伝達比変更用モータから発生するのを抑制することができる。この結果、第２シャフトの振動が差動機構によって吸収され、第２シャフトの振動が第１シャフトに伝達されにくくなる。これにより、車両が砂利道等を走行している場合に、転舵輪の振動が操舵部材に伝達されるのを抑制できる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段（２２）を含み、前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値（θact）が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値（θact＊）に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記目標値の変化を抑制する手段を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置である。
【００１０】
この構成によれば、外乱入力時に目標値の変化が抑制されるから、外乱入力時に伝達比変更用モータが正逆方向に交互に駆動されるといったことを防止できる。
請求項４記載の発明は、操舵トルクを検出するトルク検出手段を含み、前記外乱検出手段は、前記トルク検出手段の出力信号に、所定の周波数より高い周波数成分が含まれているときに、前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態に係る車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】伝達比可変装置の構成例を示す縦断面図である。
【図３】伝達比可変装置用ＥＣＵの概略構成を示すブロック図である。
【図４】伝達比可変装置用ＥＣＵの他の例の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用操舵装置としての電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
電動パワーステアリング装置１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３Ｌ，３Ｒを転舵する舵取機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助装置５とを備えている。
【００１３】
ステアリングホイール２と舵取機構４とは、ステアリングシャフト６、伝達比可変装置７、自在継手８、中間軸９および自在継手１０を介して連結されている。
ステアリングシャフト６は、第１シャフト１１と第１シャフト１１と同軸上に配置された第２シャフト１２を含んでいる。第１のシャフト１１の一端にステアリングホイール２が同行回転可能に連結されている。第１のシャフト１１の他端と第２のシャフト１２の一端とは、伝達比可変装置７を介して差動回転可能に連結されている。第２のシャフト１２の他端は、自在継手５を介して中間軸９に連結されている。
【００１４】
第１シャフト１１の周囲には、第１シャフト１１の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ２１が配置されている。この実施形態では、舵角センサ２１は、第１シャフト１１の中立位置からの第１シャフト１１の正逆両方向の回転量（回転角）を検出するものであり、中立位置から右方向への回転量を例えば正の値として出力し、中立位置から左方向への回転量を例えば負の値として出力する。
【００１５】
伝達比可変装置７は、第１シャフト１１の回転角（操舵角θｈに対応する）に対する第２シャフト１２の回転角（転舵角に対応する）の比を変更するためのものである。伝達比可変装置７は、第１シャフト１１および第２シャフト１２を差動回転可能に連結する差動機構１３と、差動機構１３を駆動する伝達比変更用モータ１４とを有している。伝達比変更用モータ１４は、三相ブラシレスモータからなる。伝達比変更用モータ１４の近傍には、伝達比変更用モータ１４のロータの回転角θｄを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２２が配置されている。
【００１６】
舵取機構４は、自在継手１０に連なるピニオン軸１５と、ピニオン軸１５の先端のピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａを有するラック軸１６と、ラック軸１６の一対の端部のそれぞれにタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して連結されるナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒとを有している。ラック軸１６は、車両の左右方向に延びている。ピニオン軸１５の周囲には、操舵トルクＴｈを検出するためのトルクセンサ２３が配置されている。
【００１７】
ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転がステアリングシャフト６等を介して舵取り機構４に伝達される。舵取り機構４では、ピニオン１５ａの回転がラック軸１６の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して対応するナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１８Ｌ，１８Ｒに連結された対応する転舵輪３Ｌ，３Ｒがそれぞれ操向する。
【００１８】
操舵補助装置５は、ラック軸１６と同軸に配置された操舵補助用モータ１９と、操舵補助用モータ１９の出力トルクをラック軸方向の運動に変換してラック軸１６に伝達するボールねじ機構（図示略）とを含む。操舵補助用モータ１９は、三相ブラシレスモータからなる。操舵補助用モータ１９の近傍には、操舵補助用モータ１９のロータの回転角θｓを検出するための、例えばレゾルバからなる回転角センサ２４が配置されている。操舵補助用モータ１９が回転駆動されると、この回転がボールねじ機構によって、ラック軸１６の軸方向の運動に変換される。これにより、転舵輪３Ｌ，３Ｒが転舵される。
【００１９】
電動パワーステアリング装置１は、さらに、車速Ｖを検出するための車速センサ２５と、操舵補助用モータ１９を制御するための操舵補助装置用ＥＣＵ（ＥＣＵ：電子制御ユニット）３１と、伝達比変更用モータ１４を制御するための伝達比可変装置用ＥＣＵ３２とを備えている。
操舵補助装置用ＥＣＵ３１には、車速センサ２５によって検出される車速Ｖ、トルクセンサ２３によって検出される操舵トルクＴｈおよび回転角センサ２４によって検出される操舵補助用モータ１９のロータの回転角θｓが入力される。操舵補助装置用ＥＣＵ３１は、例えば、操舵トルクと目標アシスト量との関係を車速毎に記憶したマップを用いて目標アシスト量を決定し、操舵補助用モータ１９の発生するアシスト力が目標アシスト量に等しくなるように操舵補助用モータ１９を制御する。
【００２０】
伝達比可変装置用ＥＣＵ３２には、車速センサ２５によって検出される車速Ｖ、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈ、回転角センサ２２によって検出される伝達比変更用モータ１４のロータの回転角θｄおよびトルクセンサ２３の出力信号が入力される。伝達比可変装置用ＥＣＵ３２は、伝達比可変装置用ＥＣＵ３２に入力される車速Ｖ、操舵角θｈ、回転角θｄおよびトルクセンサ２３の出力信号に基づいて、伝達比変更用モータ１４を制御する。
【００２１】
図２は、伝達比可変装置７の構成例を示す縦断面図である。
差動機構１３は、第１シャフト１１に同行回転可能に連結された第１サンギヤ４１と、第２シャフト１２に同行回転可能に連結された第２サンギヤ４２と、第１および第２サンギヤ４１，４２の双方に噛み合う遊星ギヤ４３と、遊星ギヤ４３を、その軸線回りに自転可能かつ第１および第２サンギヤ４１，４２の軸線回りに公転可能に保持するキャリア４４とを含む。
【００２２】
キャリア４４は、上下の開放端が閉鎖された筒状である。キャリア４４の上面壁の中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔に、第１シャフト１１の下端部が回転可能に貫通している。また、キャリア４４の下面壁の中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔に、第２シャフト１２の上端部が回転可能に貫通している。
第１サンギヤ４１は第１シャフト１１の下端部に連結され、第２サンギヤ４２は第２シャフト１２の上端部に連結されている。遊星ギヤ４３は、ステアリングシャフト６の周方向に等間隔をおいて複数（この実施形態では２つ）配置されている。各遊星ギヤ４３は、第１および第２サンギヤ４１，４２の双方に噛み合っている。
【００２３】
伝達比変更用モータ１４は、キャリア４３をステアリングシャフト６の軸線を中心として回転駆動させるためのものである。伝達比変更用モータ１４は、ステアリングシャフト６と同軸に配置されている。伝達比変更用モータ１４は、キャリア４３に同行回転可能に連結されたロータ５１と、このロータ５１を取り囲み、ハウジング５０に固定されたステータ５２とを含んでいる。
【００２４】
ステアリングホイール２の操作によって第１シャフト１１が回転されると、第１サンギヤ４１、遊星ギヤ４３および第２サンギヤ４２を経て、第２シャフト１２が第１シャフト１１と等速度で回転する。また、伝達比変更用モータ１４が駆動されると、キャリア４４が回転し、遊星ギヤ４３および第２サンギヤ４２を経て、第２シャフト１２が増速回転する。
【００２５】
つまり、伝達比変更用モータ１４が回転駆動された場合には、ステアリングホイール２の操作に基づく第１シャフト１１の回転角（この実施形態では操舵角θｈと等しい）に、モータ駆動に基づく第２シャフト１２の回転角（以下、「ａｃｔ角θact」という）を上乗せすることにより、第１シャフト１１の回転角である操舵角θｈに対する第２シャフト１２の回転角θｒ（θｒ＝θｈ＋θact）の比θｒ／θｈを可変させる。なお、「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合も含まれる。一方、伝達比変更用モータ１４が駆動されていない場合には、ａｃｔ角θactは０となるため、前記比θｒ／θｈは１となる。
【００２６】
図３は、伝達比可変装置用ＥＣＵ３２の概略構成を示すブロック図である。
伝達比可変装置用ＥＣＵ３２は、マイクロコンピュータ６１と、マイクロコンピュータ６１によって制御され、伝達比変更用モータ１４に電力を供給する駆動回路（三相インバータ回路）６２とを備えている。マイクロコンピュータ６１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能する。
【００２７】
この複数の機能処理部には、目標ａｃｔ角演算部７１と、角度偏差演算部７２と、比例制御部７３と、指示電圧生成部７４と、ＰＷＭ制御部７５と、実ａｃｔ角演算部７６と、外乱判定部７７と、比例ゲイン設定部７８とを含んでいる。
目標ａｃｔ角演算部７１は、操舵に影響を与える各種の車両走行状態の検出値に基づいて、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。この実施形態では、目標ａｃｔ角演算部７１は、舵角センサ２１によって検出される操舵角θｈと、車速センサ２５によって検出される車速Ｖとに基づいて、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。目標ａｃｔ角演算部７１は、例えば、車速が低いほど目標ａｃｔ角θact＊が大きく、かつ操舵角の絶対値が小さいほど第１シャフト１１の回転角θｈに対する第２シャフト１２の回転角θｒの比θｒ／θｈが大きくなるように、目標ａｃｔ角θact＊を演算する。なお、目標ａｃｔ角演算部７１は、操舵角θｈおよび車速Ｖに加えて、操舵角θｈの時間微分値である操舵速度を考慮して、目標ａｃｔ角θact＊を演算するようにしてもよい。
【００２８】
実ａｃｔ角演算部７６は、回転角センサ２２によって検出される伝達比変更用モータ２０のロータの回転角θｄに基づいて、実際のａｃｔ角（実ａｃｔ角θact）を演算する。
角度偏差演算部７２は、目標ａｃｔ角演算部７１によって演算された目標ａｃｔ角θact＊と、実ａｃｔ角演算部７６によって演算された実ａｃｔ角θactとの偏差（角度偏差Δθact（＝θact＊−θact））を演算する。
【００２９】
比例制御部７３は、角度偏差Δθactに比例ゲインＫＰを乗算することにより、指示電流値を演算する。指示電圧生成部７４は、比例制御部７３によって得られた指示電流値に基づいて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の指示電圧（三相指示電圧）を生成する。ＰＷＭ制御部７５は、指示電圧生成部７４によって演算されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の指示電圧それぞれに対応するデューテイ比のＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号およびＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、駆動回路６２に供給する。
【００３０】
駆動回路６２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した三相インバータ回路からなる。この三相インバータ回路を構成するパワー素子が駆動回路を構成するパワー素子がＰＷＭ制御部７５から与えられるＰＷＭ制御信号によって制御されることにより、三相指示電圧に相当する電圧が伝達比変更用モータ１４の各相のステータ巻線に印加されることになる。
角度偏差演算部７２および比例制御部７３は、フィードバック制御手段を構成している。このフィードバック制御手段の働きによって、実ａｃｔ角θactが目標ａｃｔ角θact＊に等しくなるように制御される。
【００３１】
外乱判定部７７は、転舵輪３Ｌ，３Ｒ、舵取機構４および中間軸９を介して第２シャフト１２に外乱が入力されているか否かを判定するものである。この実施形態では、外乱判定部７７は、トルクセンサ２３の出力信号に、所定の周波数より高い周波数成分が含まれているときに、第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定する。前記所定の周波数は、たとえば、１０Ｈｚに設定される。車両が例えば砂利道等の悪路を走行している場合には、前記所定の周波数より高い周波数成分がトルクセンサ２３の出力信号に含まれるようになるため、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定される。
【００３２】
比例ゲイン設定部７８は、比例制御部７３に比例ゲインＫＰを設定するものである。比例ゲイン設定部７８は、第１ゲイン設定部７８Ａと、第２ゲイン設定部７８Ｂと、第１乗算部７８Ｃと第２乗算部７８Ｄを含む。第１ゲイン設定部７８Ａは、外乱判定部７７の判定結果に基づいて、第１ゲインＧ１（０＜Ｇ１≦１）を設定する。具体的には、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていないと判定されている場合には、第１ゲイン設定部７８Ａは、第１ゲインＧ１を１に設定する。一方、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、第１ゲイン設定部７８Ａは、第１ゲインＧ１を１より小さい所定値、例えば０．５に設定する。
【００３３】
第２ゲイン設定部７８Ｂは、車速センサ２５によって検出される車速Ｖに基づいて、第２ゲインＧ２（０＜Ｇ２≦１）を設定する。具体的には、第２ゲイン設定部７８Ｂは、車速Ｖが大きいほど、第２ゲインＧ２を大きな値に設定する。この理由は、操舵の正確性が要求される車速Ｖが高いときに比例ゲインＫＰを大きくすることによって、フィードバック制御の応答性を高くさせるためである。
【００３４】
第１乗算部７８Ｃは、第１ゲインＧ１と第２ゲインＧ２とを乗算する。第２乗算部７８Ｄは、予め設定された比例ゲインＫＰの基本値である基本比例ゲインＫＰＯに、第１乗算部７８Ｃの演算結果を乗算する。第２乗算部７８Ｄの演算結果（Ｇ１・Ｇ２・ＫＰＯ）が、比例ゲインＫＰとして、比例制御部７３に設定される。
外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていないと判定されている場合には、第１ゲインＧ１が１に設定されるため、比例ゲインＫＰは比較的大きな値に設定される。一方、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、第１ゲインＧ１が１より小さな所定値に設定されるため、比例ゲインＫＰは比較的小さな値に設定される。
【００３５】
車両が砂利道等の悪路を走行している場合には、転舵輪３Ｌ，３Ｒが振動するので、この振動が第２シャフト１２に伝達される。この場合において、比例ゲインＫＰが大きな値に設定されているとすると、フィードバック制御の応答性が高いため、伝達比変更用モータ１４は転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角の変化（実ａｃｔ角θactの変化）を妨げる方向にトルクを発生する。この結果、第２シャフト１２の振動が第２サンギヤ４２を介して遊星ギヤ４３に伝達されたとしてもキャリア４４は回転しないから、第２シャフト１２の振動が、第２サンギヤ４２、遊星ギヤ４３および第１サンギヤ４１を介して第１シャフト１１に伝達される。このため、第１シャフト１１に連結されているステアリングホイール２が振動し、運転者の操舵感が悪化する。また、ステアリングホイール２が振動することによって、目標ａｃｔ角θact＊が変動し、伝達比変更用モータ１４が正逆方向に交互に駆動されるおそれがある。
【００３６】
この実施形態では、車両が砂利道等の悪路を走行している場合には、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定され、比例ゲイン設定部７８によって比例ゲインＫＰが通常の値より小さな値に設定される。これにより、フィードバック制御の応答性が低下するので、転舵輪３Ｌ，３Ｒの転舵角の変化（第２シャフト１２の回転角の変化）を妨げるためのトルクが伝達比変更用モータ１４から発生するのを抑制することができる。この結果、第２シャフト１２の振動が第２サンギヤ４２を介して遊星ギヤ４３に伝達されると、キャリア４４が回転する。これにより、第２シャフト１２の振動が差動機構１３によって吸収され、第２シャフト１２の振動が第１シャフト１１に伝達されにくくなる。このため、運転者の操舵感が悪化するのを抑制できるとともに、伝達比変更用モータ１４が正逆方向に交互に駆動されるといったことを抑制できる。
【００３７】
図４は、伝達比可変装置用ＥＣＵの他の例の概略構成を示すブロック図である。
図４において、図３に示された各部と同じものには、図３と同一参照符号を付して示す。
この伝達比可変装置用ＥＣＵ３２Ａにおけるマイクロコンピュータ６１Ａは、微分制御部８１と、減算部８２と、微分ゲイン設定部７９とをさらに含んでいる。微分制御部８１および減算部８２は、伝達比変更用モータ１４の停止時のオーバーシュートを低減するために設けられている。微分ゲイン設定部７９は、微分制御部８１に微分ゲインＫＤを設定するために設けられている。
【００３８】
微分制御部８１は、実ａｃｔ角演算部７６によって演算された実ａｃｔ角θactに、ｓ・ＫＤを乗算することにより、電流補正値を演算する。ｓは微分演算子であり、ＫＤは微分ゲインである。
減算部８２は、比例制御部７３によって演算された指示電流値から、微分制御部８１によって演算された電流補正値を減算することにより、比例制御部７３によって演算された指示電流値を補正する。指示電圧生成部７４は、補正後の指示電流値に基づいて、指示電圧を生成する。
【００３９】
微分ゲイン設定部７９は、第３ゲイン設定部７９Ａと、第４ゲイン設定部７９Ｂと、第３乗算部７９Ｃと第４乗算部７９Ｄを含む。第３ゲイン設定部７９Ａは、外乱判定部７７の判定結果に基づいて、第３ゲインＧ３（１≦Ｇ３＜２）を設定する。具体的には、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていないと判定されている場合には、第３ゲイン設定部７９Ａは、第３ゲインＧ３を１に設定する。一方、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、第３ゲイン設定部７９Ａは、第３ゲインＧ３を１より大きな値、例えば１．５に設定する。
【００４０】
第４ゲイン設定部７９Ｂは、車速センサ２５によって検出される車速Ｖに基づいて、第４ゲインＧ４（０＜Ｇ４≦１）を設定する。具体的には、第４ゲイン設定部７９Ｂは、車速Ｖが大きいほど、第４ゲインＧ４を大きな値に設定する。この理由は、操舵の正確性が要求される車速Ｖが高いときに、微分ゲインＫＤを大きくすることによって、伝達比変更用モータ１４の停止時のオーバーシュートの低減効果を高めるためである。
【００４１】
第３乗算部７９Ｃは、第３ゲインＧ３と第４ゲインＧ４とを乗算する。第４乗算部７９Ｄは、予め設定された微分ゲインＫＤの基本値（基本微分ゲインＫＤＯ）に、第３乗算部７９Ｃの演算結果を乗算する。第４乗算部７９Ｄの演算結果が、微分ゲインＫＤとして、微分制御部８１に設定される。
この変形例では、微分制御部８１および減算部８２を備えているので、伝達比変更用モータ１４の停止時のオーバーシュートを低減することができる。また、微分制御部８１の微分ゲインＫＤは、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、通常よりも大きな値に設定されるから、減算部８２によって得られる補正後の指示電流値をより低くすることができる。このため、第２シャフト１２に外乱が入力されているときに、フィードバック制御の応答性をより低下させることができる。これにより、第２シャフト１２に外乱が入力されているときに、転舵輪３Ｌ，３Ｒの振動がステアリングホイール２に伝達されるのをより効果的に抑制することができるようになる。
【００４２】
以上、この発明の一実施形態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できる。たとえば、前述の実施形態では、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、比例ゲインＫＰを通常よりも低減させているが、これに代えてまたはこれに加えて、目標ａｃｔ角演算部７１から出力される目標ａｃｔ角θact＊の変化を抑制するようにしてもよい。具体的には、図３および図４に破線で示すように、外乱判定部７７の判定結果を目標ａｃｔ角演算部７１に与えるようにする。目標ａｃｔ角演算部７１は、外乱判定部７７によって第２シャフト１２に外乱が入力されていると判定されている場合には、現在設定されている目標ａｃｔ角θact＊を変化させずに保持する。このようにすると、外乱入力時に目標ａｃｔ角θact＊が変動するのを抑制できるから、外乱入力時に伝達比変更用モータが正逆方向に交互に駆動されるといったことを防止できる。
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
２…操舵部材、４…舵取機構、７…伝達比可変装置、１１…第１シャフト、１２…第２シャフト、１３…差動機構、１４…伝達比変更用モータ、３２，３２Ａ…伝達比可変装置用ＥＣＵ、７１…目標ａｃｔ角演算部、７２…角度偏差演算部、７３…比例制御部、７６…実ａｃｔ角演算部、７７…外乱判定部、７８…比例ゲイン設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材に連結される第１シャフトと舵取機構に連結される第２シャフトとを、両シャフト間の回転の伝達比を変更可能に連結する差動機構と、
前記差動機構を駆動することによって、前記両シャフト間の回転の伝達比を変更する伝達比変更用モータと、
前記伝達比変更用モータを制御するモータ制御手段と、
前記舵取機構を介して前記第２シャフトに外乱が入力されているか否かを判定する外乱判定手段と、
前記外乱判定手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記第２シャフトに入力された外乱が前記第１シャフトに伝達されるのを抑制するように、前記モータ制御手段による制御態様を変更させる制御態様変更手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段を含み、
前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、
前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記モータ制御手段におけるフィードバック制御の制御ゲインを低減させる手段を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段を含み、
前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、
前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記目標値の変化を抑制する手段を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
操舵トルクを検出するトルク検出手段を含み、
前記外乱検出手段は、前記トルク検出手段の出力信号に、所定の周波数より高い周波数成分が含まれているときに、前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項１】
操舵部材に連結される第１シャフトと舵取機構に連結される第２シャフトとを、両シャフト間の回転の伝達比を変更可能に連結する差動機構と、
前記差動機構を駆動することによって、前記両シャフト間の回転の伝達比を変更する伝達比変更用モータと、
前記伝達比変更用モータを制御するモータ制御手段と、
前記舵取機構を介して前記第２シャフトに外乱が入力されているか否かを判定する外乱判定手段と、
前記外乱判定手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記第２シャフトに入力された外乱が前記第１シャフトに伝達されるのを抑制するように、前記モータ制御手段による制御態様を変更させる制御態様変更手段とを含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段を含み、
前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、
前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記モータ制御手段におけるフィードバック制御の制御ゲインを低減させる手段を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記伝達比変更用モータの回転角を検出する回転角検出手段を含み、
前記モータ制御手段は、前記回転角検出手段によって検出される回転角から得られるフィードバック値が前記伝達比変更用モータの回転角を制御するための目標値に等しくなるように、前記伝達比変更用モータをフィードバック制御するように構成されており、
前記制御態様変更手段は、前記外乱検出手段によって前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定されたときに、前記目標値の変化を抑制する手段を含む、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
操舵トルクを検出するトルク検出手段を含み、
前記外乱検出手段は、前記トルク検出手段の出力信号に、所定の周波数より高い周波数成分が含まれているときに、前記第２シャフトに外乱が入力されていると判定するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０４７９（Ｐ２０１３−１０４７９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５９９１（Ｐ２０１１−１４５９９１）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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