特許 6153438 車両用操舵装置および操舵輪の自励振動検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6153438

(24)【登録日】2017年6月9日

(45)【発行日】2017年6月28日

(54)【発明の名称】車両用操舵装置および操舵輪の自励振動検知方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20170619BHJP

   B62D 5/04 20060101ALI20170619BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20170619BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20170619BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20170619BHJP

【ＦＩ】

   B62D6/00

   B62D5/04

   B62D101:00

   B62D113:00

   B62D119:00

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-204869(P2013-204869)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-67218(P2015-67218A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年7月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003137

【氏名又は名称】マツダ株式会社

(73)【特許権者】

【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】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100176304

【弁理士】

【氏名又は名称】福成 勉

(72)【発明者】

【氏名】加藤 史律

(72)【発明者】

【氏名】木本 功一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 博章

【審査官】 飯島 尚郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１２７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３５１４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７４２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２１６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１８６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２８９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７４８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２７９５６４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ ５／０４

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操舵輪に接続されて当該操舵輪と一体に回転する第１シャフトと転舵用ラックに噛合するピニオンを備える第２シャフトとを有するステアリングシャフトと、
前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間に介在し、第１シャフトに対して第２シャフトを相対的に回転駆動することにより、操舵輪の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を変更する舵角比可変手段と、
前記操舵輪の回転に伴い変化する物理量とその変化の方向を検出する第１検出手段と、
前記第１シャフトにかかるトルクの方向を検出する第２検出手段と、
前記第１、２検出手段の検出結果に基づき、操舵輪の操作に基づく転舵輪の転舵角に当該操舵輪の操舵方向と同方向の転舵角を加えることにより舵角比を変更するリードステア動作の実行およびその停止を行うべく前記舵角比可変手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記リードステア動作の実行中、前記操舵輪が切り戻しの状態にあって、かつ、前記物理量である、操舵輪の回転角加速度の向きと前記第２シャフトにかかるトルクの向きとが異なる状態が発生したときに前記リードステア動作を停止させる、ことを特徴とする車両用操舵装置。

【請求項2】

請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記制御手段は、前記物理量である、操舵輪の舵角の方向と、前記物理量である、当該操舵輪の回転速度の方向とが異なる場合に、当該操舵輪が切り戻しの状態にあると判断する、ことを特徴とする車両用操舵装置。

【請求項3】

請求項１に記載の車両用操舵装置において、
前記第１シャフトの回転トルクを検出するトルクセンサと、操舵輪の操作に伴う前記トルクセンサの検出トルクに応じたアシストトルクを前記転舵用ラックに与えるアクチュエータとを含むパワーステアリング手段をさらに備え、
前記第２検出手段は、前記トルクセンサであることを特徴とする車両用操舵装置。

【請求項4】

操舵輪に接続されて当該操舵輪と一体に回転する第１シャフトおよび転舵用ラックに噛合するピニオンを備える第２シャフトを有するステアリングシャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間に介在し、第１シャフトに対して第２シャフトを相対的に回転駆動することにより、操舵輪の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を変更する舵角比可変手段とを備え、操舵輪の操作に基づく転舵輪の転舵角に、当該操舵輪の操舵方向と同方向の転舵角を加えることにより舵角比を変更するリードステア動作を実行する車両における前記操舵輪の自励振動検知方法であって、
前記操舵輪の舵角の方向と当該操舵輪の回転速度の方向とに基づき、操舵輪が切り戻しの状態にあることを検知する切り戻し状態検知工程と
前記操舵輪が切り戻しの状態にあるときに、前記操舵輪の回転角加速度の向きと前記第２シャフトにかかるトルクの向きとに基づき自励振動の有無を検知する振動検知工程と、を含み、
前記切り戻し状態検知工程では、前記操舵輪の舵角の方向と当該操舵輪の回転速度の方向とが異なるときに、操舵輪が切り戻しの状態にあると判断し、
前記振動検知工程では、前記ステアリンの回転角加速度の向きと前記第２シャフトにかかるトルクの向きとが異なるときに自励振動が発生していると判断する、ことを特徴とする、操舵輪の自励振動検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操舵装置（以下、ステアリングと称す）の操舵角と実際の転舵輪との間の伝達比（舵角比）を変更する舵角比可変手段を備えた車両用操舵装置、および操舵輪（ステアリング・ホイール）の自励振動検知方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、操舵輪の操舵角と転舵輪との間の伝達比（舵角比）を変更可能な、モータ駆動式の舵角比可変機構を含み、車速や操舵角に応じて、ステアリング・ホイールの操作（別名では、ハンドル操作と称されることがあるが、ここでは以下、操舵輪の操作と呼称する）に基づく転舵輪の転舵角にモータ駆動に基づく転舵輪の転舵角を上乗せする、いわゆるアクティブステア機能を有する車両用操舵装置が知られている。

【0003】

この種の車両用操舵装置では、上記舵角比可変機構は、運転者が操舵輪を操作しているときの転舵輪の舵角応答性が高められるように、モータの制御プログラムが設定されている。そのため、操舵輪の切込み操舵状態で運転者が手放し運転をすると、すなわち、転舵輪に作用するセルフアライニングトルクを利用して操舵輪を中立（直進）位置に戻そうとして手放し運転（操舵輪に手を添えているが実質的には操舵を行っていない状態を含む）をすると、「発明を実施するための形態」中で詳述するように、操舵輪が回転方向に振動するという現象（自励振動という）が起きる。このような操舵輪の自励振動は、車両の運転性能や安全性を阻害するものではないが、運転者に違和感や不安感を与えかねない。

【0004】

近年では、このような操舵輪の自励振動を抑制する技術として、特許文献１のような車両用操舵装置が提案されている。この車両用操舵装置では、手放し運転が行われているか否かを判別し、手放し運転が行われている場合には、モータ駆動により転舵輪の転舵角を上乗せする制御（リードステア制御）を停止する、又は目標転舵角を変更することにより、操舵輪の自励振動の発生を抑制する。その場合、手放し運転が行われているか否かの判別は、操舵角センサの出力値（操舵角）、操舵角等に基づき設定される目標転舵角（転舵輪の転舵角）、舵角比可変機構のモータの回転角および車速などのパラメータに基づき、当該パラメータの値が定められた条件を充足し、かつその充足状態が一定の時間継続しているか否かによって行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−１１８６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記従来の車両用操舵装置は、操舵輪の自励振動を抑制する上で有効なものであるが、数多くのパラメータを用いて手放し運転が行われているか否かの判別が行われるため誤差要因が多い。また、上記パラメータが所定の条件を一定時間充足している必要があるため、リードステア制御を停止させるための処理に、遅れが生じることが考えられる。従って、この点に改善の余地がある。

【0007】

本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、手放し運転による操舵輪の自励振動を抑制するために、リードステア制御をより迅速に停止させる技術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】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の車両用操舵装置は、操舵輪に接続されて当該操舵輪と一体に回転する第１シャフトと転舵用ラックに噛合するピニオンを備える第２シャフトとを有するステアリングシャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間に介在し、第１シャフトに対して第２シャフトを相対的に回転駆動することにより、操舵輪の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を変更する舵角比可変手段と、前記操舵輪の回転に伴い変化する物理量とその変化の方向を検出する第１検出手段と、前記第１シャフトにかかるトルクの方向を検出する第２検出手段と、前記第１、２検出手段の検出結果に基づき、操舵輪操作に基づく転舵輪の転舵角に当該操舵輪の操舵方向と同方向の転舵角を加えることにより舵角比を変更するリードステア動作の実行およびその停止を行うべく前記舵角比可変手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記リードステア動作の実行中、前記操舵輪が切り戻しの状態にあって、かつ、前記物理量である、操舵輪の回転角加速度の向きと前記第２シャフトにかかるトルクの向きとが互いに異なる状態が発生したときに前記リードステア動作を停止させるものである。

【0009】

この車両用操舵装置によれば、操舵輪の切り込み操舵の後、転舵輪に作用するセルフアライニングトルクを利用して操舵輪を中立（直進）位置に戻すべく手放し運転（操舵輪に手を添えているが実質的には操舵を行っていない状態を含む）が行われ、これにより操舵輪に自励振動が生じた場合でも、この自励振動を速やかに解消することが可能となる。すなわち、このようにして操舵輪を中立（直進）位置に戻そうとすると、セルフアライニングトルクによりステアリングシャフトが回転し、この回転を受けて舵角比可変手段が第２シャフトを回転駆動することで、手放し状態にある第１シャフトが逆方向に回転する（戻される）。これが操舵輪に生じる自励振動の最初の波動である。操舵輪が把持されて操舵されていれば、このように操舵輪が逆方向に回転することがなく、第１シャフトの操舵加速度の向きと第２シャフトのトルクの向きとは同じであるが、上記のように第１シャフトが逆方向に回転する（戻される）と、第１シャフトの操舵加速度の向きと第２シャフトのトルクの向きとが一時的に逆向きとなる。従って、このように第１シャフトの操舵加速度の向きと第２シャフトのトルクの向きとが異なる現象が検知され、当該検知に基づきリードステア動作が停止されることで、自励振動が速やかに解消され、当該自励振動が継続することが抑制される。

【0010】

この車両用操舵装置において、前記制御手段は、前記物理量である、操舵輪の舵角の方向と、前記物理量である、当該操舵輪の回転速度の方向とが異なる場合に、当該操舵輪が切り戻しの状態にあると判断する。

【0011】

この構成によれば、操舵輪が切り戻しの状態にあることを正確に、検知することができる。

【0012】

なお、上記の車両用操舵装置において、前記第１シャフトの回転トルクを検出するトルクセンサと、操舵輪の操作に伴う前記トルクセンサの検出トルクに応じたアシストトルクを前記転舵用ラックに与えるアクチュエータとを含むパワーステアリング手段をさらに備える場合には、前記第２検出手段は、前記トルクセンサであるのが好適である。

【0013】

この構成によれば、第２シャフトにかかるトルクの向きを検知する手段として、パワーステアリング手段のトルクセンサが共用されるため、合理的な構成となる。

【0014】

一方、本発明は、操舵輪に接続されて当該操舵輪と一体に回転する第１シャフトおよび転舵用ラックに噛合するピニオンを備える第２シャフトを有するステアリングシャフトと、前記第１シャフトと前記第２シャフトとの間に介在し、第１シャフトに対して第２シャフトを相対的に回転駆動することにより、操舵輪の操舵角に対する転舵輪の転舵角の比である舵角比を変更する舵角比可変手段とを備え、操舵輪の操作に基づく転舵輪の転舵角に、当該操舵輪の操舵方向と同方向の転舵角を加えることにより舵角比を変更するリードステア動作を実行する車両における前記操舵輪の自励振動検知方法であって、前記操舵輪の舵角の方向と当該操舵輪の回転速度の方向とに基づき、操舵輪が切り戻しの状態にあることを検知する切り戻し状態検知工程と、前記操舵輪が切り戻しの状態にあるときに、前記操舵輪の回転角加速度の向きと前記第２シャフトにかかるトルクの向きとに基づき自励振動の有無を検知する振動検知工程と、を含み、前記切り戻し状態検知工程では、前記操舵輪の舵角の方向と当該操舵輪の回転速度の方向とが同じ場合に、操舵輪が切り戻しの状態にあると判断し、前記振動検知工程では、前記操舵輪の回転角加速度の向きと前記第２シャフトにかかるトルクの向きとが互いに逆のときに自励振動が発生していると判断するものである。

【0015】

この方法によれば、操舵輪の切り込み操舵の後、転舵輪に作用するセルフアライニングトルクを利用して操舵輪を中立（直進）位置に戻すべく手放し運転が行われた場合に生じする操舵輪の自励振動を速やかに検知することが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

以上説明したように、本発明によれば、手放し運転による操舵輪の自励振動を速やかに検知してリードステア制御を迅速に停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係る車両用操舵装置のシステム構成図である。

【図2】車両用操舵装置の制御系を示すブロック図である。

【図3】（ａ）は、リードステア制御を、（ｂ）は、舵角を減らすリードステア制御をそれぞれ説明する説明図である。

【図4】リードステア制御を停止させるための操舵コントローラの制御例を示すフローチャートである。

【図5】操舵輪の回転に伴う操舵角、操舵速度、操舵加速度およびピニオントルクの変化を示すグラフである。

【図6】操舵輪に自励振動が発生するメカニズムを説明する説明図であり、（ａ）は、操舵輪を把持して切り込み操舵した状態、（ｂ）は、切り込み操舵の後、手を離した状態、（ｃ）は、セルフアライニングトルクによる操舵輪（ステアリングシャフト）の回転に伴い舵角比可変アクチュエータが作動し、これにより操舵輪が反転した状態、（ｄ）操舵輪の反転に伴い舵角比可変アクチュエータが作動した状態を各々示す。

【図7】操舵角とリードステア制御の要求角と操舵トルクとの関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

【0019】

図１は、本発明に係る車両用操舵装置（操舵輪の自励振動検知方法が適用される車両用操舵装置）を示すシステム構成図である。同図中において、符号１０は運転者が操舵する操舵輪である。操舵輪１０は、車体に回転可能に支持されたステアリングシャフト１２の一端に固定されている。ステアリングシャフト１２の他端にはピニオン１８が備えられており、このピニオン１８が、転舵輪に繋がるラック軸２０（本発明の転舵用ラックに相当する）に噛合している。すなわち、操舵輪１０の操作に伴うステアリングシャフト１２の回転は、ピニオン１８を介してラック軸２０の軸方向の往復移動に変換され、このラック軸２０の往復移動により転舵輪２２の舵角（転舵角）が変更される。

【0020】

ステアリングシャフト１２には、操舵輪１０の操舵角に対する転舵輪２２の転舵角の比である舵角比（操舵角／転舵角）を変更するための舵角比可変アクチュエータ１４（本発明の舵角比可変手段に相当する）が設けられている。詳しくは、前記ステアリングシャフト１２は、前記操舵輪１０が固定される第１シャフト１１ａと、前記ピニオン１８を備える第２シャフト１１ｂとを含み、これらシャフト１１ａ、１１ｂが舵角比可変アクチュエータ１４を介して互いに連結された構成を有する。舵角比可変アクチュエータ１４は、シャフト１１ａ、１１ｂを互いに連結する、例えば遊星歯車機構などからなる差動機構１５ａと、この差動機構１５ａを駆動するモータ１５ｂとを含み、操舵輪１０の操作に伴う第１シャフト１１ａの回転に、モータ１５ｂの駆動による回転を上乗せして第２シャフト１１ｂを回転させる。つまり、舵角比可変アクチュエータ１４は、操舵輪１０の操作（操舵角θｓ）に基づく転舵輪２２の転舵角（ＳＴＥ転舵角θａ）に、前記モータ１５ｂの駆動に基づく転舵輪２２の転舵角（ＡＣＴ角θｂ）を上乗せする（加減する）ことにより前記舵角比を変更する。

【0021】

また、車両用操舵装置は、運転者の操舵輪１０の操作による操舵トルクに対してトルク（アシストトルク）を付加するＥＰＳ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｓｔｅｅｒｉｎｇ）アクチュエータ２４（本発明のパワーステアリング手段に相当する）を備えている。当例のＥＰＳアクチュエータ２４は、所謂ラックアシスト型のアクチュエータであり、モータ２５（図２に示す）の駆動力（アシストトルク）をねじ送り機構等を介して前記ラック軸２０に伝達することにより操舵トルクをアシストする。

【0022】

車両用操舵装置は、さらに、各種センサからの入力信号に基づいて、前記舵角比可変アクチュエータ１４およびＥＰＳアクチュエータ２４を制御する操舵コントローラ３０を備えている。操舵コントローラ３０は、周知のマイクロコンピュータをベースとする制御装置であって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＯＭやＲＡＭ等、プログラム及び各種データを格納するメモリと、電気信号の入出力を行うための入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを備えている。

【0023】

図２に示すように、操舵コントローラ３０は、舵角比可変アクチュエータ１４を制御するための機能構成として、回転角演算部３２、モータ制御部３３および振動検出部３４とを含む。また、ＥＰＳアクチュエータ２４を制御するための機能構成として、アシストトルク演算部３６およびモータ制御部３８を含む。

【0024】

操舵コントローラ３０には、車両に設けられた複数のセンサから種々の情報が入力されている。本発明の説明に必要な範囲で説明すると、図１に示すように、車両には、ステアリングシャフト１２の操舵角、より具体的には、第１シャフト１１ａの操舵角を検出する操舵角センサ２６と、ピニオン１８の近傍位置のステアリングシャフト１２（第２シャフト１１ｂ）の回転トルク（ピニオントルクと称す）を検出するトルクセンサ２７と、車両の走行速度を検出する車速センサ２８とが設けられており、これら各センサ２６〜２８からの信号が、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車内ネットワークを介して操舵コントローラ３０に入力されている。

【0025】

前記回転角演算部３２は、操舵角センサ２６からの情報（操舵角）と前記車速センサ２８からの情報（車速）とに基づき、前記舵角比可変アクチュエータ１４による転舵角の上乗せ量の目標値を演算するものである。

【0026】

ここで、舵角比可変アクチュエータ１４による転舵角の上乗せ（加減）について詳述する。この車両用操舵装置では、車両の操作性および走行安定性の向上のために、車速および操舵速度に応じて、運転者の操舵輪１０の操作に基づく転舵輪２２の転舵角（ＳＴＥ転舵角θａ）に、前記モータ１５ｂ（舵角比可変アクチュエータ１４）の駆動に基づく転舵輪２２の転舵角（ＡＣＴ角θｂ）を上乗せする制御、つまり、舵角比（操舵角／転舵角）を変更する制御が操舵コントローラ３０により実行される。

【0027】

この場合、図３（ａ）に示すように、操舵輪１０の操作（操舵角θｓ）に基づくＳＴＥ転舵角θａに、その操舵方向と同方向のＡＣＴ転舵角θｂを上乗せすることにより、操舵輪１０の操舵角θｓに対する転舵輪２２の転舵角θｔの比率（舵角比）を変更する制御がリードステア制御である。リードステア制御は、主に、低中速時、車両操作性向上のために実行される。

【0028】

なお、これとは逆に、図３（ｂ）に示すように、ＳＴＥ転舵角θａに、その操舵方向と逆方向のＡＣＴ転舵角θｂを上乗せする、つまり、ＡＣＴ転舵角θｂを減算することにより、操舵輪１０の操舵角θｓに対する転舵輪２２の転舵角θｔの比率（舵角比）を変更する制御を行うことも可能である。この舵角を減らすリードステア制御は、主に、高速時、車両挙動が不安定な領域に移行するのを未然に防止するために実行される。

【0029】

前記回転角演算部３２は、操舵輪１０の操作が行われると、操舵角センサ２６および車速センサ２８からの情報（車速および操舵角）に基づき、舵角比可変アクチュエータ１４により上乗せするＡＣＴ転舵角θｂの目標値（目標ＡＣＴ転舵角θｂｔ）を演算し、その結果をモータ制御部３３に出力するものである。具体的には、操舵角を微分することにより操舵速度（操舵角速度）を求め、この操舵速度と車速に基づき、予め定められたマップ等から目標ＡＣＴ転舵角θｂｔを求めるとともに、その向き（＋／−）、つまり、一般的なリードステア制御、又は舵角を減らすリードステア制御の何れを実行するかを判別し、その結果をモータ制御部３３に出力する。

【0030】

モータ制御部３３は、回転角演算部３２の演算結果（目標ＡＣＴ転舵角θｂｔ）に基づき、当該目標ＡＣＴ転舵角θｂｔに対応する制御信号を出力することにより、前記モータ１５ｂ（舵角比可変アクチュエータ１４）をフィードバック制御するものである。

【0031】

振動検出部３４は、操舵角センサ２６からの情報（操舵角）に基づき操舵速度および操舵加速度（操舵角加速度）を演算し、操舵角、操舵速度および操舵加速度と、前記トルクセンサ２７からの情報（ピニオントルク）とに基づき、操舵輪１０の後記自励振動を検出し、上記リードステア制御を停止すべく回転角演算部３２に信号を出力するものである。前記回転角演算部３２は、振動検出部３４から信号入力があった場合には、リードステア制御を停止する処理を実行する。具体的には、現在の車速が、リードステア制御が実行される速度域（リードステア制御速度域と称す）であるか否かを判別し、現在の車速がリードステア制御速度域に該当する場合には、目標ＡＣＴ転舵角θｂｔを「０」にする。これによりリードステア制御を実質的に停止させる。なお、操舵加速度は、振動検出部３４において、操舵角センサ２６から得られた操舵速度を微分することにより求められる。すなわち、当例では、操舵角、操舵速度および操舵加速度が本発明の物理量に相当し、操舵角センサ２６および振動検出部３４が本発明の第１検出手段に相当する。また、トルクセンサ２７が本発明の第２検出手段に相当する。

【0032】

前記アシストトルク演算部３６は、トルクセンサ２７からの情報（ピニオントルク）と車速センサ２８からの情報（車速）とに基づき、前記ＥＰＳアクチュエータ２４による目標アシストトルクを演算し、その結果をモータ制御部３８に出力するものであり、前記モータ制御部３８は、アシストトルク演算部３６で求められた目標アシストトルクに対応する制御信号を出力することにより、前記モータ２５（ＥＰＳアクチュエータ２４）をフィードバック制御する。

【0033】

次に、リードステア制御を停止させるための前記操舵コントローラ３０の制御について詳細に説明する。なお、ここでは、操舵コントローラ３０の具体的な制御について説明する前に、リードステア制御を停止させる必要性について説明する。

【0034】

リードステア制御は、上記の通り、運転者が操舵輪１０の操作を行ったときに、その操舵によるＳＴＥ転舵角θａに、操舵輪１０の操舵方向と同方向のＡＣＴ転舵角θｂを上乗せするものであり、舵角比可変アクチュエータ１４は、運転者が操舵輪１０を把持していることを前提として、ＡＣＴ転舵角θｂ分だけ第２シャフト１１ｂを第１シャフト１１ａに対して相対的に回転駆動する。そのため、操舵輪１０の切込み操舵状態で運転者が手放し運転をすると、すなわち、転舵輪２２に作用するセルフアライニングトルク（Ｓ．Ａ．Ｔ）を利用して操舵輪１０を中立（直進）位置に戻そうと手放し運転（操舵輪１０に手を添えているが実質的には操舵を行っていない状態を含む）をすると、操舵輪１０が回転方向に振動するという現象（自励振動）が起きる。

【0035】

この自励振動の発生メカニズムについて図６及び図７を用いて説明する。例えば、図６（ａ）に示すように、低速走行中に運転者が操舵輪１０を右方に切り込み操舵した後、操舵輪１０から手を離すと（図７のｔ１１時点）、転舵輪２２に作用するＳ．Ａ．Ｔにより、図６（ｂ）に示すように、操舵輪１０（ステアリングシャフト１２）が中立位置に向かって左回りに回転する。操舵輪１０が回転すると、操舵角センサ２６からの入力に基づき目標ＡＣＴ転舵角θｂが求められ、図６（ｂ）中に破線矢印で示すように舵角比可変アクチュエータ１４が作動する。つまり、舵角比可変アクチュエータ１４は、ステアリングシャフト１２のうち、反操舵輪１０側の第２シャフト１１ｂに左回りの駆動力を付与する。そのため、手放し状態の操舵輪１０は、図６（ｃ）に示すように、第１シャフト１１ａと共に逆方向（右回り）に戻されることとなる（図７の主にｔ１２時点〜ｔ１３時点）。このように操舵輪１０が右回りに回転すると、この回転に基づき目標ＡＣＴ転舵角θｂが求められ、図６（ｄ）中に破線矢印で示すように舵角比可変アクチュエータ１４が作動する。つまり、今度は、第２シャフト１１ｂを右回り回転させるように舵角比可変アクチュエータ１４が作動し、その結果、手放し状態の操舵輪１０が左回りに戻されることとなる（図７の主にｔ１４時点〜ｔ１５時点）。以後、このように操舵輪１０の回転方向が短時間に入れ替わる現象が繰り返されながら操舵輪１０が中立位置に戻される。要するにこの現象が上記の自励振動である。

【0036】

このような操舵輪１０の振動は、運転者に違和感や不安感を与えかねないため、速やかに解消する必要がある。

【0037】

前記振動検出部３４は、操舵輪１０に生じるこのような自励振動の検知に基づき、リードステア制御を停止すべく回転角演算部３２に停止信号を出力する。

【0038】

図４は、リードステア制御を停止させるために、振動検出部３４が実行する制御の一例を示すフローチャートである。この制御は、例えば車両のＩＧＮ（Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）スイッチがオンされることによりスタートする。

【0039】

この制御がスタートすると、振動検出部３４は、操舵角センサ２６およびトルクセンサ２７からの信号の読み込みを開始し（ステップＳ１）、まず、操舵輪１０が切り戻し中か否かを判定する（ステップＳ３／本発明の切り戻し状態検知工程に相当する）。

【0040】

具体的には、振動検出部３４は、操舵角と操舵速度とに基づき、これらの方向が異なる場合には、操舵輪１０が切り戻されていると判定する。

【0041】

例えば、図５は、操舵輪１０を中立位置から右方に切り込んだ後、ｔ１時点で切り戻した場合（左方に回転させた場合）の操舵角、操舵速度、操舵加速度、およびピニオントルクの変化を示したものであり、同図中の破線は、切り込み操舵後も継続して運転者が操舵輪１０を操舵している場合の変化を示し、実線は、切り込み操舵後、運転者が手放し運転した場合の変化を示している。同図に示すように、操舵輪１０の切り戻し中は、操舵輪１０が中立位置よりも右方に操舵された状態のまま、操舵方向が左向きになることで、操舵角と操舵速度の方向が異なる。これは、運転者が操舵輪１０を切り戻し操舵している場合も、手放し状態でＳ．Ａ．Ｔにより操舵輪１０が切り戻されている場合も同じである。従って、振動検出部３４は、このように、操舵角および操舵速度を監視することにより、操舵輪１０が切り戻し中か否かを判定する。

【0042】

ステップＳ３において、操舵輪１０が切り戻し中であると判断した場合には、振動検出部３４は、第１シャフト１１ａと第２シャフト１１ｂとの間に捻れ関係が発生したか否かを判定する（ステップＳ５／本発明の振動検知工程に相当する）。具体的には、振動検出部３４は、操舵加速度およびピニオントルクに基づき、これらの方向が異なる場合には、第１シャフト１１ａと第２シャフト１１ｂとの間に捻れ関係が発生している、すなわち、操舵輪１０に自励振動が発生したと判定する。

【0043】

詳しく説明すると、切り込み操舵後も継続して運転者が操舵輪１０を操舵していれば、図５の破線に示すように、操舵輪１０の切り戻し期間中（操舵輪１０が中立位置に戻るまでの間）は、操舵輪１０の操舵加速度の方向と第２シャフト１１ｂにかかるピニオントルクの方向とは同じである。しかし、手放し状態でＳ．Ａ．Ｔにより操舵輪１０が切り戻されている場合には、切り戻し開始後に、図６（ｃ）に示すような特有の現象が発生する。具体的には、上述した通り、舵角比可変アクチュエータ１４により第２シャフト１１ｂに左回りの駆動力（回転トルク）が付与され、これに伴い第１シャフト１１ａが逆方向（右回り）に戻されるという現象が発生する。その結果、図５のｔ２時点に示すように、操舵角センサ２６からの入力に基づく第１シャフト１１ａの操舵加速度の向きと、トルクセンサ２７からの入力に基づく第２シャフト１１ｂのピニオントルクの向きとが一時的に逆向きになる。つまり、第１シャフト１１ａと第２シャフト１１ｂとの間に捻れ関係が生じる。

【0044】

振動検出部３４は、ステップＳ５において、第１シャフト１１ａと第２シャフト１１ｂとの間に捻れ関係が生じているか否かを判断し、生じていると判断した場合には、リードステア制御を停止するための停止信号を回転角演算部３２に出力し（ステップＳ７）、このフローチャートに基づく制御を終了する。すなわち、第１シャフト１１ａと第２シャフト１１ｂとの間の上記の捻れは、要するに自励振動の最初の波動に因るものであり、振動検出部３４は、第１シャフト１１ａの操舵加速度と第２シャフト１１ｂのピニオントルクの向きを監視することで上記捻れを検知し、これにより、自励振動の発生を検知する。そして、この検知に基づき、回転角演算部３２に前記停止信号を出力することでリードステア制御を停止させる。

【0045】

以上、本発明かかる車両用操舵装置について説明したが、このような車両用操舵装置によれば、運転者が操舵輪１０を切り込み操舵した後、Ｓ．Ａ．Ｔを利用して操舵輪１０を中立位置に戻すべく手放し運転をし、これにより操舵輪１０に自励振動が発生した場合でも、直ちにリードステア制御が停止される。そのため、操舵輪１０が中立位置に戻るまでの間、自励振動が長期的に継続することが防止される。

【0046】

特に、この車両用操舵装置によれば、上記の通り、自励振動の最初の波動により生じる第１シャフト１１ａと第２シャフト１１ｂとの間の捻れの検知に基づきリードステア制御が停止される。要するに、自励振動の最初の波動の検知に基づきリードステア制御が停止されるため、自励振動は発生するものの非常に速やかに解消されることとなる。そのため、運転者が実質的に自励振動を体感することは殆どなく、自励振動の実質的な発生を抑制できる。従って、運転者がＳ．Ａ．Ｔを利用して操舵輪１０を中立位置に戻すべく手放し運転をしたような場合でも、運転者に違和感や不安感を与えることを防止できる。

【0047】

しかも、この車両用操舵装置によれば、まず、操舵輪１０の操舵角および操舵速度の各々の向きに基づいて操舵輪１０が切り戻し中か否かが判別され、操舵輪１０が切り戻し中である場合に、さらに操舵輪１０（第１シャフト１１ａ）の操舵加速度およびピニオン１８（第２シャフト１１ｂ）のトルクの各々の向きに基づいて自励振動が発生したか否かが判別される。従って、非常に簡単なロジックで、しかも精度よく自励振動の発生を検知してリードステア制御を停止させることができる。よって、操舵コントローラ３０の制御負担が軽いという利点もある。

【0048】

さらに、この車両用操舵装置によれば、自励振動を検知するために必要なパラメータ（操舵角、操舵速度、操舵加速度、ピニオントルク）は、舵角比可変アクチュエータ１４およびＥＰＳアクチュエータ２４の各制御に用いられる操舵角センサ２６およびトルクセンサ２７からの情報に基づき取得される。そのため、車両に搭載される既存のセンサ（操舵角センサ２６およびトルクセンサ２７）から得られる情報を用いた合理的な構成で自励振動の発生を検知することができるという利点もある。

【0049】

なお、以上説した車両用操舵装置は、本発明の車両用操舵装置の好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0050】

さらに、操舵輪は近年スポーツカー等で利用される一対の円弧状の把持部を持つ非円形の形状のものであっても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0051】

１０ 操舵輪
１１ａ 第１シャフト
１１ｂ 第２シャフト
１２ ステアリングシャフト
１４ 舵角比可変アクチュエータ（舵角比可変手段）
２２ 転舵輪
２０ ラック軸（転舵用ラック）
２４ ＥＰＳアクチュエータ（パワーステアリング手段）
２６ 操舵角センサ（第１検出手段）
２７ トルクセンサ（第２検出手段）
２８ 車速センサ
３０ 操舵コントローラ（制御手段）
３２ 回転角演算部
３３、３８ モータ制御部
３４ 振動検出部
３６ アシストトルク演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】