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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-226319(P2017-226319A)
(43)【公開日】2017年12月28日
(54)【発明の名称】車両用操舵装置
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20171201BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20171201BHJP
B62D 101/00 20060101ALN20171201BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20171201BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20171201BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D101:00
B62D113:00
B62D119:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】12
(21)【出願番号】特願2016-123814(P2016-123814)
(22)【出願日】2016年6月22日
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110002310
【氏名又は名称】特許業務法人あい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山内 知行
【テーマコード（参考）】
3D232
3D333
【Ｆターム（参考）】
3D232CC03
3D232CC32
3D232CC35
3D232CC37
3D232DA03
3D232DA04
3D232DA15
3D232DA23
3D232DA64
3D232DD03
3D232DD17
3D232EB04
3D232EB11
3D232EB12
3D232EC23
3D232EC27
3D232EC29
3D232EC37
3D232GG01
3D333CB02
3D333CB13
3D333CB21
3D333CB31
3D333CB32
3D333CB46
3D333CC23
3D333CC33
3D333CC36
3D333CE28
3D333CE38
3D333CE50
(57)【要約】
【課題】パワーステアリングモードで転舵制御が行われるときに、システムが不安定になるのを抑制できる車両用操舵装置を提供する。【解決手段】反力モータ１４および反力モータ制御部７０ならびに転舵モータ３１および転舵モータ制御部５０の正常時には、クラッチ制御部９０は、第１クラッチ６を解放状態にさせるとともに第２および第３クラッチ１３，３２を締結状態にし、反力モータ制御部７０は反力モータ１４によってステアリングホイール２に操舵反力を付与し、転舵モータ制御部５０は、転舵モータ３１によって転舵輪３を転舵させる。反力モータ１４または反力モータ制御部７０の故障時には、クラッチ制御部９０は、第１および第３クラッチ６，３２を締結状態にさせるとともに第２クラッチ１３を解放状態にし、転舵モータ制御部５０は、転舵モータ３１に操舵補助力を発生させる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両を操向するための操舵部材と、
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチを介して連結された反力モータと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に第３クラッチを介して連結された転舵モータと、
前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段と、
前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段と、
前記第１、第２および第３クラッチを制御するクラッチ制御手段とを含み、
前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２および第３クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、
前記反力モータまたは前記反力モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第３クラッチを締結状態にさせるとともに前記第２クラッチを解放状態にし、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置。
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチを介して連結された反力モータと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に第３クラッチを介して連結された転舵モータと、
前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段と、
前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段と、
前記第１、第２および第３クラッチを制御するクラッチ制御手段とを含み、
前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２および第３クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、
前記反力モータまたは前記反力モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第３クラッチを締結状態にさせるとともに前記第２クラッチを解放状態にし、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置。
【請求項2】
前記転舵モータまたは前記転舵モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第２クラッチを締結状態にさせるとともに前記第３クラッチを解放状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータに操舵補助力を発生させる、請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項3】
車両を操向するための操舵部材と、
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチを介して連結された反力モータと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に第３クラッチを介して連結された転舵モータと、
前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段と、
前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段と、
前記第１、第２および第３クラッチを制御するクラッチ制御手段とを含み、
前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２および第３クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、
前記転舵モータまたは前記転舵モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第２クラッチを締結状態にさせるとともに前記第３クラッチを解放状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置。
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチを介して連結された反力モータと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に第３クラッチを介して連結された転舵モータと、
前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段と、
前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段と、
前記第１、第２および第３クラッチを制御するクラッチ制御手段とを含み、
前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２および第３クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、
前記転舵モータまたは前記転舵モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第２クラッチを締結状態にさせるとともに前記第３クラッチを解放状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置。
【請求項4】
車両を操向するための操舵部材と、
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチを介して連結された反力モータと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に連結された転舵モータと、
前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段と、
前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段と、
前記第１および第２クラッチを制御するクラッチ制御手段とを含み、
前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、
前記反力モータまたは前記反力モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを締結状態にさせるとともに前記第２クラッチを解放状態にし、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置。
転舵輪を転舵させるための転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチを介して連結された反力モータと、
前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に連結された転舵モータと、
前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段と、
前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段と、
前記第１および第２クラッチを制御するクラッチ制御手段とを含み、
前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、
前記反力モータまたは前記反力モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを締結状態にさせるとともに前記第２クラッチを解放状態にし、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、自動車等の車両に用いられる車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献１には、ステアリングホイールと転舵輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、動力伝達経路におけるクラッチよりもステアリングホイール側の部分に動力を付加する反力モータを有する操舵反力生成部と、動力伝達経路における前記クラッチよりも前記転舵輪側の部分に動力を付加するアシストモータを有する操舵アシスト部とを備えるステアリング装置が開示されている。特許文献１のステアリング装置では、操舵反力生成部および操舵アシスト部が正常に動作するときには、クラッチを切断した上で、反力モータの動力でステアリングホイールに操舵反力が付加されるとともに、アシストモータの動力で転舵輪を転舵される。つまり、ステアバイワイヤ（ＳＢＷ：Steer-By-Wire）モードで転舵制御が行われる。
【0003】
また、特許文献１のステアリング装置では、操舵反力生成部の故障時には、クラッチを接続した上で、アシストモータの動力で操舵のパワーアシストが行われる。また、特許文献１のステアリング装置では、操舵アシスト部の故障時には、クラッチを接続した上で、反力モータの動力で操舵のパワーアシストが行われる。つまり、操舵反力生成部の故障時または操舵アシスト部の故障時には、パワーステアリング（ＥＰＳ：Electric Power Steering）モードで転舵制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５−１８２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のステアリング装置では、操舵反力生成部の故障時には、クラッチを接続した上で、アシストモータの動力で操舵のパワーアシストが行われるが、反力モータの慣性が影響して、通常の電動パワーステアリングシステムに比べてシステムが不安定になる。また、特許文献１のステアリング装置では、操舵アシスト部の故障時には、クラッチを接続した上で、反力モータの動力で操舵のパワーアシストが行われるが、アシストモータの慣性が影響して、通常の電動パワーステアリングシステムに比べてシステムが不安定になる。
【0006】
この発明の目的は、パワーステアリングモードで転舵制御が行われるときに、システムが不安定にな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】
【0007】
請求項１に記載の発明は、車両を操向するための操舵部材（２）と、転舵輪（３）を転舵させるための転舵機構（４）と、前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチ（６）と、前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチ（１３）を介して連結された反力モータ（１４）と、前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に第３クラッチ（３２）を介して連結された転舵モータ（３１）と、前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段（７０）と、前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段（５０）と、前記第１、第２および第３クラッチを制御するクラッチ制御手段（９０）とを含み、前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２および第３クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、前記反力モータまたは前記反力モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第３クラッチを締結状態にさせるとともに前記第２クラッチを解放状態にし、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータに操舵補助力を発生させる、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。
【0008】
この構成では、反力モータおよび反力モータ制御手段ならびに転舵モータおよび転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、ステアバイワイヤモードで転舵制御を行うことができる。反力モータまたは反力モータ制御手段の故障時には、転舵モータによって操舵補助力を発生させることにより、パワーステアリングモードで操舵補助を行うことができる。この際、第２クラッチは解放状態とされるので、反力モータの慣性がシステムに影響を及ぼさないため、反力モータの慣性によってシステムが不安定になるのを抑制できる。
【0009】
請求項２に記載の発明は、前記転舵モータまたは前記転舵モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第２クラッチを締結状態にさせるとともに前記第３クラッチを解放状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータに操舵補助力を発生させる、請求項１に記載の車両用操舵装置である。この構成では、転舵モータまたは転舵モータ制御手段の故障時には、反力モータによって操舵補助力を発生させることにより、パワーステアリングモードで操舵補助を行うことができる。この際、第３クラッチは解放状態とされるので、転舵モータの慣性がシステムに影響を及ぼさないため、反力モータの慣性によってシステムが不安定になるのを抑制できる。
【0010】
請求項３に記載の発明は、車両を操向するための操舵部材（２）と、転舵輪（３）を転舵させるための転舵機構（４）と、前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチ（６）と、前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチ（１３）を介して連結された反力モータ（１４）と、前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に第３クラッチ（３２）を介して連結された転舵モータ（３１）と、前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段（７０）と、前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段（５０）と、前記第１、第２および第３クラッチを制御するクラッチ制御手段（９０）とを含み、前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２および第３クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、前記転舵モータまたは前記転舵モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１および第２クラッチを締結状態にさせるとともに前記第３クラッチを解放状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置である。
【0011】
この構成では、反力モータおよび反力モータ制御手段ならびに転舵モータおよび転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、ステアバイワイヤモードで転舵制御を行うことができる。転舵モータまたは転舵モータ制御手段の故障時には、反力モータによって操舵補助力を発生させることにより、パワーステアリングモードで操舵補助を行うことができる。この際、第３クラッチは解放状態とされるので、転舵モータの慣性がシステムに影響を及ぼさないため、反力モータの慣性によってシステムが不安定になるのを抑制できる。
【0012】
請求項４に記載の発明は、車両を操向するための操舵部材（２）と、転舵輪（３）を転舵させるための転舵機構（４）と、前記操舵部材と前記転舵輪との間の動力伝達経路に設けられた第１クラッチ（６）と、前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記操舵部材側の部分に第２クラッチ（１３）を介して連結された反力モータ（１４）と、前記動力伝達経路における前記第１クラッチよりも前記転舵輪側の部分に連結された転舵モータ（３１）と、前記反力モータを駆動制御する反力モータ制御手段（７０）と、前記転舵モータを駆動制御する転舵モータ制御手段（５０）と、前記第１および第２クラッチを制御するクラッチ制御手段（９０）とを含み、前記反力モータおよび前記反力モータ制御手段ならびに前記転舵モータおよび前記転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを解放状態にさせるとともに前記第２クラッチを締結状態にし、前記反力モータ制御手段は、前記反力モータによって前記操舵部材に操舵反力を付与し、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータによって前記転舵輪を転舵させ、前記反力モータまたは前記反力モータ制御手段の故障時には、前記クラッチ制御手段は、前記第１クラッチを締結状態にさせるとともに前記第２クラッチを解放状態にし、前記転舵モータ制御手段は、前記転舵モータに操舵補助力を発生させる、車両用操舵装置である。
【0013】
この構成では、反力モータおよび反力モータ制御手段ならびに転舵モータおよび転舵モータ制御手段が正常に動作するときには、ステアバイワイヤモードで転舵制御を行うことができる。反力モータまたは反力モータ制御手段の故障時には、転舵モータによって操舵補助力を発生させることにより、パワーステアリングモードで操舵補助を行うことができる。この際、第２クラッチは解放状態とされるので、反力モータの慣性がシステムに影響を及ぼさないため、反力モータの慣性によってシステムが不安定になるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
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の概略構成を示す模式図である。
車両用操舵装置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、転舵輪３を転舵するための転舵機構４と、ステアリングホイール２に連結されたステアリングシャフト５と、ステアリングシャフト５（ステアリングホイール２）と転舵機構４とを機械的に連結したり分離したりするための第１クラッチ６とを含む。この実施形態では、第１クラッチ６は、電磁クラッチである。第１クラッチ６は、入力軸と出力軸とを含み、入出力軸間のトルクの伝達・遮断を行う機能を有している。
【0016】
ステアリングシャフト５は、ステアリングホイール２に連結された第１軸７と、第１クラッチ６の入力軸に一体的に連結された第２軸９と、第１軸７と第２軸９とを連結するトーションバー８とを含む。第１軸７の周囲には、第１軸７の回転角である操舵角θｈを検出するための舵角センサ１０が配置されている。この実施形態では、舵角センサ１０は、第１軸７の中立位置からの第１軸７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。
【0017】
また、ステアリングシャフト５の周囲には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、第１軸７および第２軸９の相対回転変位量、つまり、トーションバー８の捩れ角に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴｈを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈは、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。
【0018】
第２軸９には、減速機１２および第２クラッチ１３を介して反力モータ１４が連結されている。反力モータ１４は、通常時は、ステアリングホイール２に操舵反力（操舵方向と反対方向のトルク）を付与するための電動モータである。第２クラッチ１３は、電磁クラッチである。第２クラッチ１３は、入力軸と出力軸とを含み、入出力軸間のトルクの伝達・遮断を行う機能を有している。反力モータ１４の出力軸は、第２クラッチ１３の入力軸に連結されている。減速機１２は、第２クラッチ１３の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、第２軸９に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。反力モータ１４には、反力モータ１４の回転角を検出ための回転角センサ１５が設けられている。
【0019】
転舵機構４は、第１クラッチ６の出力軸に一体的に連結された第１ピニオン軸１６と、転舵軸としてのラック軸１７と、ラック軸１７に転舵力を付与するための転舵アクチュエータ３０とを含む。ラック軸１７の各端部には、タイロッド１８およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。第１ピニオン軸１６の先端には、第１ピニオン１９が連結されている。ラック軸１７は、自動車の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１７の軸方向の第１端部には、第１ピニオン１９に噛み合う第１ラック２０が形成されている。
【0020】
転舵アクチュエータ３０は、転舵モータ３１と、第３クラッチ３２と、減速機３３と、第２ピニオン軸３４と、第２ピニオン３５と、第２ラック３６とを含む。第２ピニオン軸３４は、ステアリングシャフト５とは、分離して配置されている。第３クラッチ３２は、電磁クラッチである。第３クラッチ３２は、入力軸と出力軸とを含み、入出力軸間のトルクの伝達・遮断を行う機能を有している。転舵モータ３１の出力軸は、第３クラッチ３２の入力軸に連結されている。減速機３３は、第３クラッチ３２の出力軸に一体的に回転可能に連結されたウォーム軸（図示略）と、このウォーム軸と噛み合い、第２ピニオン軸３４に一体的に回転可能に連結されたウォームホイール（図示略）とを含むウォームギヤ機構からなる。
【0021】
第２ピニオン３５は、第２ピニオン軸３４の先端に連結されている。第２ラック３６は、ラック軸１７の軸方向の第１端部とは反対の第２端部側に設けられている。第２ピニオン３５は、第２ラック３６に噛み合っている。転舵モータ３１には、転舵モータ３１の回転角を検出するための回転角センサ３７が設けられている。ラック軸１７の近傍には、ラック軸１７の軸方向移動量を検出するためのストロークセンサ３８が配置されている。ストロークセンサ３８が検出したラック軸１７の軸方向移動量から、転舵輪３の転舵角θｔが検出されるようになっている。
【0022】
舵角センサ１０、トルクセンサ１１、回転角センサ１５，３７、ストロークセンサ３８および車速センサ３９の検出信号ならびにイグニッションキーの状態検知信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）４０に入力される。ＥＣＵ４０は、これらの入力信号に基づいて、第１〜第３クラッチ６，１３，３２、反力モータ１４および転舵モータ３１を制御する。
【0023】
図２は、ＥＣＵ４０の電気的構成を示すブロック図である。ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ４１と、マイクロコンピュータ４１によって制御され、転舵モータ３１に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４２と、転舵モータ３１に流れるモータ電流を検出する電流検出部４３と、マイクロコンピュータ４１によって制御され、反力モータ１４に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４４と、反力モータ１４に流れるモータ電流を検出する電流検出部４５とを備えている。また、ＥＣＵ４０は、マイクロコンピュータ４１によって制御され、第１、第２および第３クラッチ６，１３，３２をそれぞれ駆動するための駆動回路４６，４７，４８を備えている。
【0024】
マイクロコンピュータ４１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）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ようになっている。この複数の機能処理部には、転舵モータ３１を制御するための転舵モータ制御部５０と、反力モータ１４を制御するための反力モータ制御部７０と、第１、第２および第３クラッチ６，１３，３２を制御するためのクラッチ制御部９０とを備えている。
【0025】
第１クラッチ６は、例えば、常時は締結状態であり、通電状態とされることで解放状態となる。第２および第３クラッチ１３，３２は、例えば、常時は解放状態であり、通電状態とされることで締結状態となる。これらのクラッチ６，１３，３２は、イグニッションキーの状態によって次のように制御される。イグニッションキーがオン位置に操作されると、第１クラッチ６は、通電状態とされて解放状態とされ、第２および第３クラッチ１３，３２は、通電状態とされて締結状態とされる。イグニッションキーがオン位置からオフ位置に操作されると、第１クラッチ６は、非通電状態とされて締結状態とされ、第２および第３クラッチ１３，３２は、非通電状態とされて解放状態とされる。
【0026】
転舵モータ制御部５０は、転舵モータ３１または転舵モータ制御部５０に故障が発生した場合には、その旨を反力モータ制御部７０およびクラッチ制御部９０に通知する機能を備えている。反力モータ制御部７０は、反力モータ１４または反力モータ制御部７０に故障が発生した場合には、その旨を転舵モータ制御部５０およびクラッチ制御部９０に通知する機能を備えている。
【0027】
反力モータ１４および反力モータ制御部７０並びに転舵モータ３１および転舵モータ制御部５０が正常である場合には、反力モータ制御部７０、転舵モータ制御部５０およびクラッチ制御部９０は、ステアバイワイヤモード（以下、「ＳＢＷモード」という。）で動作する。ＳＢＷモードでは、クラッチ制御部９０は、第１クラッチ６を解放状態とし、第２および第３クラッチ１３，３２を締結状態とする。また、反力モータ制御部７０は、反力モータ１４によってステアリングホイール２に操舵反力を付与する。また、転舵モータ制御部５０は、転舵モータ３１によって転舵輪３を転舵させる。
【0028】
反力モータ１４または反力モータ制御部７０に故障が発生した場合には、転舵モータ制御部５０およびクラッチ制御部９０は、第１のパワーステアリングモード（ＥＰＳモード）で動作する。第１のＥＰＳモードでは、クラッチ制御部９０は、第２クラッチ１３を開放状態とし、第１クラッチ６および第３クラッチ３２を締結状態とする。また、転舵モータ制御部５０は、転舵モータ３１に操舵補助力を発生させる。
【0029】
転舵モータ３１または転舵モータ制御部５０に故障が発生した場合には、反力モータ制御部７０およびクラッチ制御部９０は、第２のパワーステアリングモード（ＥＰＳモード）で動作する。第２のＥＰＳモードでは、クラッチ制御部９０は、第３クラッチ３２を開放状態とし、第１クラッチ６および第２クラッチ１３を締結状態とする。また、反力モータ制御部７０は、反力モータ１４に操舵補助力を発生させる。
【0030】
なお、反力モータ１４または反力モータ制御部７０と、転舵モータ３１または転舵モータ制御部５０とに故障が発生した場合には、クラッチ制御部９０は、第２クラッチ１３および第３クラッチ３２を開放状態とし、第１クラッチ６を締結状態とする。図３は、ＳＢＷモード時の転舵モータ制御部の動作を説明するための機能ブロック図である。
【0031】
ＳＢＷモード時においては、転舵モータ制御部５０は、その機能処理部として、目標転舵角設定部５１と、角度偏差演算部５２と、電流指令値生成部５３と、電流フィードバック制御部５４とを含む。目標転舵角設定部５１は、車速センサ３９によって検出される車速Ｖおよび舵角センサ１０によって検出される操舵角θｈに基づいて目標転舵角θｔ＊を設定する。たとえば、目標転舵角設定部５１は、所定の伝達関数を用いて車速Ｖおよび操舵角θｈに応じた目標転舵角θｔ＊を設定する。
【0032】
角度偏差演算部５２は、目標転舵角設定部５１によって設定された目標転舵角θｔ＊と、ストロークセンサ３８によって検出される実転舵角θｔとの偏差を演算する。電流指令値生成部５３は、角度偏差演算部５２によって演算された角度偏差に対するＰＩ演算等を行うことにより、モータ電流指令値を生成する。
電流フィードバック制御部５４は、電流検出部４３によって検出されるモータ電流が、電流指令値生成部５３によって生成されたモータ電流指令値に等しくなるように、駆動回路４２を制御する。
【0033】
これにより、ストロークセンサ３８によって検出される実転舵角θｔが、目標転舵角設定部５１によって設定される目標転舵角θｔ＊に等しくなるように、転舵モータ３１が制御される。図４は、ＳＢＷモード時の反力モータ制御部の動作を説明するための機能ブロック図である。
【0034】
ＳＢＷモード時においては、反力モータ制御部７０は、その機能処理部として、目標反力トルク設定部７１と、電流指令値生成部７２と、電流フィードバック制御部７３とを含む。目標反力トルク設定部７１は、車速センサ３９によって検出される車速Ｖ、舵角センサ１０によって検出される操舵角θｈおよびトルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈに基づいて、目標反力トルクＴｆ＊を設定する。例えば、目標反力トルク設定部７１は、操舵角θｈおよび車速Ｖに基づいて目標反力トルク基本値を求め、この目標反力トルク基本値に対して操舵トルクＴｈに応じたゲインを乗じることにより、目標反力トルクＴｆ＊を設定する。
【0035】
電流指令値生成部７２は、目標反力トルク設定部７１によって演算された目標反力トルクＴｆ＊に応じたモータ電流指令値を生成する。電流フィードバック制御部７３は、電流検出部４５によって検出されるモータ電流が、電流指令値生成部７２によって生成されたモータ電流指令値に等しくなるように、駆動回路４４を制御する。
【0036】
これにより、目標反力トルクＴｆ＊に応じたモータトルクが反力モータ１４から発生するように、反力モータ１４が制御される。図５は、第１のＥＰＳモード時の転舵モータ制御部の動作を説明するための機能ブロック図である。
第１のＥＰＳモード時には、第２クラッチ１３は開放状態とされ、第１クラッチ６および第３クラッチ３２は締結状態とされる。これにより、反力モータ１４と減速機１２とは切り離され、ステアリングシャフト５と第１ピニオン軸１６とは連結され、転舵モータ３１と減速機３３とは連結された状態となる。
【0037】
第１のＥＰＳモード時においては、転舵モータ制御部５０は、その機能処理部として、操舵トルク演算部６１と、目標アシストトルク演算部６２と、電流指令値生成部６３と、電流フィードバック制御部６４とを含む。操舵トルク演算部６１は、舵角センサ１０によって検出される操舵角θｈと、回転角センサ３７によって検出される転舵モータ３１の回転角とに基づいて、操舵トルクＴｈを演算する。舵角センサ１０によって検出される操舵角θｈは、トーションバー８に対してステアリングホイール２側の第１軸７の回転角に対応する。また、第１クラッチ６が接続された状態では、第１ピニオン軸１６、ラック軸１７および第２ピニオン軸３４が連結されているので、転舵モータ３１の回転角から、トーションバー８に対してステアリングホイール２とは反対側の第２軸９の回転角を求めることができる。したがって、操舵角θｈと転舵モータ３１の回転角から、トーションバー８の捩れ角を求めることができ、この捩れ角から操舵トルクＴｈを求めることができる。これにより、トルクセンサ１１の検出結果を利用できない反力モータ１４または反力モータ制御部７０の故障時において、操舵トルクＴｈを演算できるようになる。
【0038】
目標アシストトルク演算部６２は、操舵トルク演算部６１によって演算された操舵トルクＴｈと、車速センサ３９によって検出された車速Ｖとに基づいて、目標アシストトルクＴａ＊を設定する。目標アシストトルク演算部６２は、例えば、操舵トルクＴｈに車速Ｖに応じた車速ゲインを乗算することにより目標アシストトルクＴａ＊を演算する。車速ゲインは、車速が大きいほど小さい値をとる。したがって、目標アシストトルクＴａ＊の絶対値は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど大きく、車速が大きいほど小さくなる。
【0039】
電流指令値生成部６３は、目標アシストトルク演算部６２によって演算された目標アシストトルクＴａ＊に対応したモータ電流指令値を生成する。電流フィードバック制御部６４は、電流検出部４３によって検出されるモータ電流が、電流指令値生成部６３によって生成されたモータ電流指令値に等しくなるように、駆動回路４２を制御する。
【0040】
これにより、目標アシストトルクＴａ＊に応じたモータトルクが転舵モータ３１から発生するように、転舵モータ３１が制御される。これにより、操舵トルクに応じた操舵補助力が発生される。この際、第２クラッチ１３は解放状態とされているので、反力モータ１４の慣性がシステムに影響を及ぼさないため、反力モータ１４の慣性によってシステムが不安定になるのを抑制できる。
【0041】
図６は、第２のＥＰＳモード時の反力モータ制御部の動作を説明するための機能ブロック図である。第２のＥＰＳモード時には、第３クラッチ３２が開放状態とされ、第１クラッチ６および第２クラッチ１３が締結状態とされる。これにより、転舵モータ３１と減速機３３とは切り離され、ステアリングシャフト５と第１ピニオン軸１６とは連結され、反力モータ１４と減速機１２とは連結された状態となる。
【0042】
第２のＥＰＳモード時においては、反力モータ制御部７０は、その機能処理部として、目標アシストトルク演算部８１と、電流指令値生成部８２と、電流フィードバック制御部８３とを含む。目標アシストトルク演算部８１は、車速センサ３９によって検出された車速Ｖと、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴｈとに基づいて、目標アシストトルクＴａ＊を設定する。目標アシストトルク演算部８１は、例えば、操舵トルクＴｈに車速Ｖに応じた車速ゲインを乗算することにより目標アシストトルクＴａ＊を演算する。車速ゲインは、車速が大きいほど小さい値をとる。したがって、目標アシストトルクＴａ＊の絶対値は、操舵トルクＴｈの絶対値が大きいほど大きく、車速が大きいほど小さくなる。
【0043】
電流指令値生成部８２は、目標アシストトルク演算部８１によって演算された目標アシストトルクＴａ＊に対応したモータ電流指令値を生成する。電流フィードバック制御部８３は、電流検出部４５によって検出されるモータ電流が、電流指令値生成部８２によって生成されたモータ電流指令値に等しくなるように、駆動回路４４を制御する。
【0044】
これにより、目標アシストトルクＴａ＊に応じたモータトルクが反力モータ１４から発生するように、転舵モータ３１が制御される。これにより、操舵トルクに応じた操舵補助力が発生される。この際、第３クラッチ３２は解放状態とされているので、転舵モータ３１の慣性がシステムに影響を及ぼさないため、転舵モータ３１の慣性によってシステムが不安定になるのを抑制できる。
【0045】
また、上記実施形態では、転舵輪３の転舵角θｔをストロークセンサ３８によって検出されるラック軸１７の軸方向移動量から検出しているが、転舵輪３の転舵角θｔを回転角センサ３７によって検出される転舵モータ３１の回転角に基づいて検出してもよい。また、上記実施形態では、転舵モータ３１の出力軸は、第３クラッチ３２を介して減速機３３に連結されているが、転舵モータ３１の出力軸を、第３クラッチ３２を介さずに減速機３３に連結するようにしてもよい。つまり、第３クラッチ３２を省略してもよい。
【0046】
このように第３クラッチ３２を省略した構成において、反力モータ１４および反力モータ制御部７０並びに転舵モータ３１および転舵モータ制御部５０が正常である場合には、反力モータ制御部７０、転舵モータ制御部５０およびクラッチ制御部９０は、前述のステアバイワイヤモード（ＳＢＷモード）と同様な動作を行うようにしてもよい。ただし、第３クラッチ３２は設けられていないので、クラッチ制御部９０は、第３クラッチ３２を締結させる必要はない。
【0047】
また、第３クラッチ３２を省略した構成において、反力モータ１４または反力モータ制御部７０に故障が発生した場合には、転舵モータ制御部５０およびクラッチ制御部９０は、前述の第１のパワーステアリングモード（ＥＰＳモード）と同様な動作を行うようにしてもよい。ただし、第３クラッチ３２は設けられていないので、クラッチ制御部９０は、第３クラッチ３２を締結させる必要はない。
【0048】
また、第３クラッチ３２を省略した構成において、転舵モータ３１または転舵モータ制御部５０に故障が発生した場合の動作には、反力モータ制御部７０およびクラッチ制御部９０は、前述の第２のパワーステアリングモード（ＥＰＳモード）と同様な動作を行うようにしてもよい。ただし、第３クラッチ３２は設けられていないので、転舵モータ３１は減速機３３に連結された状態となる。
【0049】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【0050】
１…車両用操舵装置、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、４…転舵機構、６…第１クラッチ、１０…舵角センサ、１１…トルクセンサ、１３…第２クラッチ、１４…反力モータ、３１…転舵モータ、３２…第３クラッチ、４０…ＥＣＵ、５０…転舵モータ制御部、７０…反力モータ制御部、９０…クラッチ制御部