JP3780985B2 - 車輌用操舵制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の操舵制御装置に係り、更に詳細には操舵伝達比可変手段を有する操舵制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
操舵伝達比可変手段を有する自動車等の車輌の操舵制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる特開平１０−３２４２６８号公報に記載されている如く、運転者により操作されるステアリングホイールに連結された入力部と、ステアリングギヤボックスを介して操舵輪に駆動接続された出力部と、ステアリングホイールに連動して回転作動するアクチュエータによって入力部と出力部とを相対回転させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段とを有する操舵制御装置が従来より知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、操舵伝達比可変手段のアクチュエータは電動モータであり、電動モータの本体は入力部に支持され、電動モータの回転軸は出力部に連結され、入力部及び出力部が電動モータによって相対回転されることにより操舵伝達比が変更されるようになっており、電動モータの本体には電気接続機構により車体の側より電力が供給される。
【０００４】
電動モータの本体は運転者の操舵操作に伴いステアリングホイール及び入力部と共に車体に対し相対的に回転するので、電気接続機構は車体に固定され入力部の周りに環状に延在するアウタ給電部材と、アウタ給電部材の内側にて入力部に固定されたインナ給電部材と、アウタ給電部材とインナ給電部材との間に延在しインナ給電部材の周りに数回に亘り巻回されたスパイラルケーブルとを有し、スパイラルケーブル内の導線により電動モータに対し制御電流が供給されるようになっている。そしてスパイラルケーブル装置により規制される入力部と出力部との間の許容回転角度は操舵機構等により決定される入力部と出力部との間の相対回転角度よりも大きく設定されているが、アクチュエータの状況によってはスパイラルケーブル装置の許容回転角度が不足し、スパイラルケーブルに過剰の張力が作用する虞れがある。
【０００５】
例えばセンサの故障やアクチュエータに対する負荷が高いことに起因して操舵伝達比可変手段により正常に操舵伝達比を制御することができなくなると、アクチュエータが停止されると共にロック装置が作動されることにより入力部及び出力部が相対回転しない状態にもたらされる。そのため入力部及び出力部の相対回転角度が比較的大きい状況に於いてセンサの故障等によりアクチュエータの作動が停止されロック装置が作動され、その状態にて運転者によりステアリングホイールが反対方向へ大きく回転操作されると、入力部と出力部との間に生じている相対回転角度に対応する角度分スパイラルケーブル装置の許容回転角度が小さくなったことと等価な状況になるので、スパイラルケーブルに過剰の張力が作用しスパイラルケーブルの巻き返しやスパイラルケーブルが断線する虞れがある。
【０００６】
本発明は、電動式のアクチュエータにより操舵伝達比を変更するよう構成された従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、アクチュエータの回転角度を制限することによって入力部及び出力部の相対回転角度が過大になることを防止することにより、ロック装置が作動された状況にて運転者によりステアリングホイールが大きく回転操作されてもスパイラルケーブルに過剰の張力が作用することを確実に防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち運転者により操作されるステアリングホイールに連結された入力部と、操舵輪に駆動接続された出力部と、前記ステアリングホイールに連動して回転作動するアクチュエータによって前記入力部と前記出力部とを相対回転させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段と、外部より前記アクチュエータに対し電力を供給する電気接続機構と、前記アクチュエータによる目標相対回転角度を演算し、前記アクチュエータによる相対回転角度が前記目標相対回転角度になるよう制御する制御手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記制御手段は前記アクチュエータによる左右一方向への制限相対回転角度を前記電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と前記出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差以下に設定し、前記アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度を前記制限相対回転角度以下に制限する制限手段を有することを特徴とする車輌用操舵制御装置によって達成される。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記アクチュエータは前記入力部及び前記出力部の一方に連結されたステータと前記入力部及び前記出力部の他方に連結されたロータとを有するよう構成される（請求項２の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記目標相対回転角度の大きさを前記制限相対回転角度の大きさ以下に補正し、前記制御手段は前記アクチュエータによる相対回転角度が前記補正後の目標相対回転角度になるよう制御するよう構成される（請求項３の構成）。
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記制御手段が前記目標相対回転角度を演算する際に前記目標相対回転角度の大きさを制限相対回転角度の大きさ以下に制限するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記アクチュエータによる相対回転角度の大きさが前記制限相対回転角度の大きさ以上になると前記入力部と前記出力部との間の相対回転角度の大きさの増大を抑制するよう構成される（請求項５の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記アクチュエータによる相対回転角度の大きさが前記制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると前記入力部と前記出力部との間の相対回転角度の大きさの増大を抑制するよう構成される（請求項６の構成）。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５又は６の構成に於いて、前記制限手段は前記入力部及び前記出力部が一体的に回転する状態にもたらすことにより前記相対回転角度の大きさの増大を抑制すると共に、前記アクチュエータの回転出力を低下させるよう構成される（請求項７の構成）。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、アクチュエータによる左右一方向への制限相対回転角度が電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差以下に設定され、アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に制限されるので、後に詳細に説明する如く、アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度の大きさが電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差よりも大きくなること及びこれに起因して電気接続機構に過剰の応力が作用することを確実に防止することができる。
【００１４】
また上記請求項２の構成によれば、アクチュエータは入力部及び出力部の一方に連結されたステータと入力部及び出力部の他方に連結されたロータとを有するので、入力部と出力部を確実に相対回転させることができると共に、それらの間の相対回転角度を確実に制御することができる。
【００１５】
また上記請求項３の構成によれば、アクチュエータによる目標相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に補正され、アクチュエータによる相対回転角度が補正後の目標相対回転角度になるよう制御されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも大きくなることを効果的に防止することができる。
また上記請求項４の構成によれば、制御手段が目標相対回転角度を演算する際に目標相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に制限されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも大きくなることを効果的に防止することができる。
【００１６】
また上記請求項５の構成によれば、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以上になると入力部と出力部との間の相対回転角度の大きさの増大が抑制されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも更に大きくなることを効果的に防止することができる。
【００１７】
また上記請求項６の構成によれば、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると入力部と出力部との間の相対回転角度の大きさの増大が抑制されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが所定値の大きさよりも更に大きくなることを一層効果的に防止することができる。
【００１８】
また上記請求項７の構成によれば、入力部及び出力部が一体的に回転する状態にもたらされることにより相対回転角度の大きさの増大が抑制されると共に、アクチュエータの回転出力が低下されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが更に大きくなることを確実に防止することができると共に、アクチュエータにより無駄にエネルギが消費されること及びそれに伴うアクチュエータの発熱による昇温を効果的に防止することができる。
【００１９】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制限手段は制限相対回転角度を電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差よりも大きさが小さい角度に設定し、アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度の大きさを制限相対回転角度の大きさ以下に制限するよう構成される（好ましい態様１）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、電気接続機構は車体に固定されたアウタ給電部材と、入力部又は出力部に固定されたインナ給電部材と、インナ給電部材の周りに渦巻き状に延在しアウタ給電部材とアクチュエータとを接続する導線を内蔵する可撓性のスパイラルケーブルとを有するよう構成される（好ましい態様２）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度はスパイラルケーブルの長さ、アウタ給電部材の内径、インナ給電部材の外径により規定される左右他方向への回転許容角度であるよう構成される（好ましい態様３）。
【００２２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、出力部は操舵機構を介して操舵輪に駆動接続されており、出力部の左右他方向への最大可能回転角度は操舵輪の転舵可能範囲又は操舵機構の作動可能範囲により規定される最大可能回転角度であるよう構成される（好ましい態様４）。
【００２３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、アクチュエータは電動モータであるよう構成される（好ましい態様５）。
【００２４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、電動モータはステータにて入力部に連結され、ロータにて出力部に連結されるよう構成される（好ましい態様６）。
【００２５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、制限手段はアクチュエータによる目標相対回転角度を制限相対回転角度よりも大きさが小さい角度に補正するよう構成される（好ましい態様７）。
【００２６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、制限手段はアクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以上になると入力部と出力部との間の相対回転を阻止するよう構成される（好ましい態様８）。
【００２７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、制限手段はアクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると入力部と出力部との間の相対回転を阻止するよう構成される（好ましい態様９）。
【００２８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６の構成に於いて、アクチュエータの回転出力を０に低下させるよう構成される（好ましい態様１０）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施の形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。
【００３０】
第一の実施形態
図１は油圧式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示されたステアリングギヤ比可変装置を示す拡大断面図である。
【００３１】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の油圧式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。
【００３２】
図示の実施形態に於いては、油圧式パワーステアリング装置１６はそれ自身周知の構造を有するコントロールバルブ１６Ａを有し、コントロールバルブ１６Ａにはリザーバ２０より電動モータ２２によって駆動されるオイルポンプ２４を経て高圧のオイルが供給される。パワーステアリング装置１６は運転者によるステアリングホイール１４の回転操作に伴い発生する操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生する。
【００３３】
ステアリングホイール１４はアッパステアリングシャフト２６、ステアリングギヤ比可変装置２８、ロアステアリングシャフト３０、一対のユニバーサルジョイント３２を介してパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。パワーステアリング装置１６はラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rと共働してロアステアリングシャフト３０の回転運動を左右の前輪１０FL及び１０FRの転舵運動に変換する操舵機構を構成している。
【００３４】
図示の実施形態に於いては、図２に示されている如く、ステアリングギヤ比可変装置２８は入力部としてのアッパステアリングシャフト２６及び出力部としてのロアステアリングシャフト３０の軸線３６に整合して延在する実質的に円筒状のハウジング３８を含み、ハウジング３８はその上端の連結部３８Ａに於いてアッパステアリングシャフト２６の下端に連結されている。
【００３５】
ハウジング３８内には電動モータ４０が収容され圧入により固定されており、電動モータ４０はモータハウジング４２に固定されたステータ４４と、モータハウジング４２の両端に配置された軸受４６及び４８により回転可能に支持されたロータ５０とを有している。ロータ５０は大径の永久磁石部５０Ａを有し、永久磁石部５０Ａの周りのステータ４４にはコイル５２が巻回されている。
【００３６】
ロータ５０の下部シャフト５０Ｂは軸受４８を貫通して軸線３６に沿って延在し、減速装置５４を介してロアステアリングシャフト３０の上端に連結されている。ロータ５０の上部シャフト５０Ｃは軸受４６を貫通して軸線３６に沿って延在し、上部シャフト５０Ｃの上端には外周面に周方向に互いに隔置された複数個のロック溝を有するロックホルダ５６が固定されている。
【００３７】
ハウジング３８の内面にはロックホルダ５６に対向してプランジャ式のロック装置５８が固定されている。ロック装置５８は軸線３６に垂直に径方向に延在しハウジング３８の内面に固定されたガイド筒６０と、ガイド筒６０内に往復動可能に配置されたプランジャ６２と、プランジャ６２をロックホルダ５６へ向けて径方向内方へ付勢する圧縮コイルばね６４と、ガイド筒６０の周りに巻回されたソレノイド６６とを有している。
【００３８】
ロック装置５８はソレノイド６６に対する通電が制御されることによりロックオン状態とロックオフ状態とに切り替わり、ソレノイド６６が消勢されているときにはプランジャ６２がロックホルダ５６のロック溝に嵌入して電動モータ４０のロータ５０の回転を阻止しアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転を阻止するロックオン状態になる。これに対しソレノイド６６が付勢されると、プランジャ６２が圧縮コイルばね６４のばね力に抗して径方向外方へ駆動され、これによりロックホルダ５６のロック溝より離脱して電動モータ４０のロータ５０の回転を許容するロックオフ状態になる。
【００３９】
ロータ５０の永久磁石部５０Ａと軸受４６との間の上部シャフト５０Ｃには外周面に複数のＮ極及びＳ極が交互に配設された永久磁石ディスク６８が固定されており、モータハウジング４２の内面には永久磁石ディスク６８と共働してロータ５０の回転角度φ、従ってアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθを検出する回転角度センサ７０が永久磁石ディスク６８に対向して固定されている。
【００４０】
図示の実施形態に於いては、ハウジング３８の連結部３８Ａの周りにはスパイラルケーブル装置７２が配置されている。スパイラルケーブル装置７２は連結部３８Ａの周りに環状に延在し車体７４に固定されたアウタ給電部材７６と、図２には示されていないがアウタ給電部材７６の内側にて連結部３８Ａに固定されたインナ給電部材と、外端にてアウタ給電部材７６に固定され内端にてインナ給電部材に固定されインナ給電部材の周りに渦巻き状に数回巻回されたスパイラルケーブル７８とを有している。
【００４１】
スパイラルケーブル７８はゴムや樹脂の如き弾性を有する電気絶縁性の被覆中に複数の導線７８Ａ〜７８Ｃを内蔵し、導線７８Ａ〜７８Ｃの一端はそれぞれ電動モータ４０のコイル５２、ロック装置５８のソレノイド６６、回転角度センサ７０に接続され、導線７８Ａ〜７８Ｃの他端は電子制御装置８０に接続されている。
【００４２】
ステアリングホイール１４の回転操作に伴いステアリングギヤ比可変装置２８はアッパステアリングシャフト２６と共に車体７４に対し相対的に回転するので、ロック装置５８がロックオン状態にあるときにパワーステアリング装置１６のラックバー移動可能範囲又は左右前輪１０FL、１０FRの転舵可能範囲等により決定されるステアリングホイール１４の右旋回方向及び左旋回方向の回転可能角度、即ち操舵角の最大値をそれぞれθrmax、θlmaxとすると、スパイラルケーブル装置７２の右旋回方向及び左旋回方向の許容回転角度θsrmax、θslmaxは、アウタ給電部材７６の内径、インナ給電部材の外径、スパイラルケーブル７８の長さにより決定され、θsrmax＞θrmax及び｜θslmax｜＞｜θlmax｜を満たす角度に設定されている。
【００４３】
かくしてステアリングギヤ比可変装置２８はロック装置５８がロックオフ状態にあるときには電動モータ４０の回転によってアッパステアリングシャフト２６に対しロアステアリングシャフト３０を相対的に回転させることにより、操舵伝達比としてのステアリングギヤ比を変更し、ロック装置５８がロックオン状態にあるときにはアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とを一体的に接続する。
【００４４】
図示の実施形態に於ては、アッパステアリングシャフト２６にはその回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ８２が設けられ、ロアステアリングシャフト３０には該ロアステアリングシャフトに発生するトルクを操舵トルクＴとして検出するトルクセンサ８４が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクＴを示す信号は電子制御装置８０へ入力される。電子制御装置８０には車速センサ８６により検出された車速Ｖを示す信号も入力される。
【００４５】
後述の如く電子制御装置８０は、図３に示されたフローチャートに従い、操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθtを演算し、車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかを判定し、車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８による補正後の目標相対回転角度Δθtaを演算し、補正後の目標相対回転角度Δθta及び減速装置５４のギヤ比に基づき電動モータ４０の目標回転角度θmtを演算し、電動モータ４０の回転角度が目標回転角度θmtになるよう電動モータ４０を制御し、これにより車速域に応じてステアリングギヤ比を制御する。
【００４６】
また電子制御装置８０はトルクセンサ８４により検出された操舵トルクＴが過大であることにより又は何れかのセンサの異常によりステアリングギヤ比を適正に制御することができないときには、図３に示されたフローチャートによるステアリングギヤ比の制御を中止すると共に、ロック装置５８をロックオン状態に切り替え、これによりアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転を阻止しそれらが一体的に回転する状態にする。
【００４７】
尚図１には詳細に示されていないが、電子制御装置８０はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また回転角度センサ７０及び操舵角センサ８２はそれぞれ車輌の車輌の直進位置を基準に右旋回方向への操舵の場合を正として相対回転角度Δθ及び操舵角θを検出し、トルクセンサ８４は右旋回方向への操舵の場合を正として操舵トルクＴを検出する。
【００４８】
次に図３に示されたフローチャートを参照して図示の第一の実施形態に於いて電子制御装置８０により達成されるステアリングギヤ比制御ルーチンについて説明する。尚図３に示されたフローチャートによるステアリングギヤ比制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。またイグニッションスイッチが閉成されると、ステップ１０に先立ちロック装置５８がロックオン状態よりロックオフ状態へ切り替えられ、原則としてイグニッションスイッチが開成されるまでロックオフ状態に維持される。これらのことは後述の他の実施形態に於いても同様である。
【００４９】
まずステップ１０に於いては操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８によるアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθtが演算される。
【００５０】
ステップ３０に於いては車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかが判定されると共に、判定された車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８の補正後の目標相対回転角度Δθtaが演算される。尚図５に於いて、太い実線は車速域が低速域である場合を示し、太い破線は車速域が中速域である場合を示し、太い一点鎖線は車速域が高速域である場合を示している。
【００５１】
ステップ４０に於いては補正後の目標相対回転角度Δθta及び減速装置５４のギヤ比Ｒrに基づき電動モータ４０の目標回転角度θmt（＝Δθta・Ｒr）が演算され、ステップ５０に於いては電動モータ４０の回転角度φが目標回転角度θmtになるよう電動モータ４０が制御される。
【００５２】
図６は本発明に従って目標相対回転角度Δθtが補正されない従来の操舵制御装置に於ける操舵角θとピニオン角θp、即ちパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４の回転角度（＝ロアステアリングシャフト３０の回転角度）との関係を、ロック装置５８がロックオン状態にある場合（細い実線）及び車速域が低速域にある場合（太い実線）について示すグラフである。尚図６に於いて、θprmax及びθplmaxは相対回転角度Δθが０である場合に於いてそれぞれ操舵角θがθrmax、θlmaxであるときのピニオン角θpである。
【００５３】
図６に示されている如く、車速域が例えば低速域にある状況に於いて操舵角θが右旋回のθ1（車速域が低車速域にあるときの操舵角θの最大値θrmax′に近い値）にあるときに何れかのセンサに異常が生じ、ロック装置５８がロックオフ状態よりロックオン状態へ切り替えられ、その状態にて運転者によりステアリングホイール１４が左旋回方向へ回転操作されると、ステアリングギヤ比可変装置２８の直進位置が左旋回方向へ角度Δθ1ずれた状態になり、操舵角θ及びピニオン角θpは細い実線に平行な太い二点鎖線に沿って変化する。
【００５４】
従って目標相対回転角度Δθtが補正されない従来の操舵制御装置に於いては、操舵角θがθrmaxに近い値にあるときにロック装置５８がロックオフ状態よりロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が回転し得なくなるまで左旋回方向へ回転操作されると、操舵角θの大きさがスパイラルケーブル装置７２により規制される左旋回方向の回転可能角度θslmaxの大きさよりも大きくなり、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用し内部の導線が破断することがある。
【００５５】
かくしてスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用することを防止するためには、ピニオン角θpがθprmaxになるときのアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の右旋回方向への相対回転角度をΔθcrmaxとして、角度θlmax（定数）の大きさと角度Δθcrmaxの大きさとの和がθslmaxの大きさ以下になるようにする、即ち下記の式１が成立するようにする必要がある。
｜θlmax｜＋｜Δθcrmax｜≦｜θslmax｜ ……（１）
【００５６】
同様に左旋回状態にあるときに何れかのセンサに異常が生じ、ロック装置５８がロックオフ状態よりロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が右旋回方向へ回転操作された場合にスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用することを防止するためには、ピニオン角θpがθplmaxになるときのアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の左旋回方向への相対回転角度をΔθclmaxとして、角度θrmax（定数）の大きさと角度Δθclmaxの大きさとの和がθsrmaxの大きさ以下になるようにする、即ち下記の式２が成立するようにする必要がある。
｜θrmax｜＋｜Δθclmax｜≦｜θsrmax｜ ……（２）
【００５７】
よってスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用することを防止するためには、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の右旋回方向及び左旋回方向への目標相対回転角度Δθtar及びΔθtalの大きさがそれぞれ上記式１及び２に対応する下記の式３及び４を満たすようにする必要があることが解る。
｜Δθtar｜≦｜θslmax｜−｜θlmax｜ ……（３）
｜Δθtal｜≦｜θsrmax｜−｜θrmax｜ ……（４）
【００５８】
図示の第一の実施形態によれば、図５のグラフに於いて、Δθtarmax、Δθtalmaxの大きさはそれぞれΔθcrmax、Δθclmaxの大きさよりも小さい値に設定されており、ステップ３０に於いて演算される目標相対回転角度Δθta（右旋回の場合にはΔθtar、左旋回の場合にはΔθtal）は必ず上記式３及び４を充足し、車速域が低速域、中速域、高速域である場合には目標相対回転角度Δθtは操舵角θの変化に対しそれぞれ図７に於いて太い実線、太い破線、太い一点鎖線にて示されている如く変化する。
【００５９】
従って車輌が右旋回状態にあるときにロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が左旋回方向へ大きく回転操作された場合や、車輌が左旋回状態にあるときにロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が右旋回方向へ大きく回転操作された場合にも、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００６０】
特に図示の第一の実施形態によれば、ステップ２０に於いて操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８によるアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθtが演算され、ステップ３０に於いて車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかが判定されると共に、判定された車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８による補正後の目標相対回転角度Δθtaが演算されるので、車速が低いほどステアリングギヤ比を高くすると共に、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００６１】
また図示の第一の実施形態によれば、スパイラルケーブル装置７２はそれにより規制されるステアリングホイール１４の右旋回方向及び左旋回方向の回転可能角度をそれぞれθsrmax、θslmaxとして、θsrmax＞θrmax及び｜θslmax｜＞｜θlmax｜を満たすよう構成されており、またΔθtarmax、Δθtalmaxの大きさはそれぞれΔθcrmax、Δθclmaxの大きさよりも小さい値に設定されているので、例えばθsrmax＝θrmax及び｜θslmax｜＝｜θlmax｜であり、Δθtarmax＝Δθcrmax及び｜Δθtalmax｜＝｜Δθclmax｜である場合に比して、確実にスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを防止することができる。
【００６２】
また図示の第一の実施形態によれば、ロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられると、電動モータ４０への通電が停止されるので、電動モータ４０により無駄に電力が消費されること及び電動モータ４０の発熱による過剰昇温を確実に防止することができる。尚このことは後述の他の実施形態についても同様である。
【００６３】
第二の実施形態
上述の第一の実施形態は電動モータが例えばステップモータの如く正確に回転角度を制御することができる場合に適したものであるが、この第二の実施形態及び後述の第三の実施形態は電動モータが例えば直流モータの如きモータでありその回転角度がフィードバック制御される場合に適したものである。
【００６４】
次に図８に示されたフローチャートを参照して第二の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンについて説明する。尚図８に於いて図３に示されたステップと同一のステップには図３に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【００６５】
この実施形態に於いては、ステップ１０の次にステップ１１が実行され、ステップ１１に於いては回転角度センサ７０により検出されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθが右旋回方向の基準値Δθtarmax（図５参照）を越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１５へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１２へ進む。
【００６６】
ステップ１２に於いては回転角度センサ７０により検出されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθが左旋回方向の基準値Δθtalmax（図５参照）未満であるか否かの判別、即ち相対回転角度Δθの大きさが左旋回方向の基準値Δθtalmaxの大きさを越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１５へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１３へ進む。
【００６７】
ステップ１３に於いてはロック装置５８がロックオン状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転しない状況にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１４に於いてロック装置５８がロックオフ状態に切り替えられた後ステップ２０へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ２０へ進む。
【００６８】
ステップ１５に於いてはロック装置５８がロックオフ状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転し得る状況にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１６に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられた後ステップ１０へ戻り、否定判別が行われたときにはそのままステップ１０へ戻る。
【００６９】
かくして図示の第二の実施形態によれば、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθが右旋回方向の基準値Δθtarmaxを越えると、或いは相対回転角度Δθの大きさが左旋回方向の基準値Δθtalmaxの大きさを越えると、それぞれステップ１１又は１２に於いて肯定判別が行われ、ステップ１５及び１６に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられ、これによりステップ１１及び１２に於いて否定判別が行われるまで、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転が阻止される。
【００７０】
従って電動モータが直流モータの如きモータでありその回転角度がフィードバック制御される場合にも、相対回転角度Δθの大きさが基準値の大きさを越えた後更に増大することを確実に防止することができ、これによりスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００７１】
第三の実施形態
図９は第三の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートであり、図９に於いて図３に示されたステップと同一のステップには図３に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【００７２】
この実施形態に於いては、ステップ２０の次にステップ２１が実行され、ステップ２１に於いてはステップ２０に於いて演算されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の目標相対回転角度Δθtが右旋回方向の基準値Δθtrs（Δθtarmaxよりも小さく且つこれに近い正の定数）を越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２６へ進み、否定判別が行われたときにはステップ２２へ進む。
【００７３】
ステップ２２に於いてはステップ２０に於いて演算されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の目標相対回転角度Δθtが左旋回方向の基準値Δθtls（Δθtalmaxよりも大きく且つこれに近い負の定数）未満であるか否かの判別、即ち目標相対回転角度Δθtの大きさが左旋回方向の基準値Δθtlsの大きさを越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２６へ進み、否定判別が行われたときにはステップ２３へ進む。
【００７４】
ステップ２３に於いてはステップ３０に於いて演算される補正後の目標相対回転角度Δθtaの演算により補正後の目標相対回転角度Δθtaが右旋回時の最大値Δθtarmax又は左旋回時の最大値Δθtalmaxにガードされている時間Ｔgがその基準値Ｔgs（正の定数）を越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２６へ進み、否定判別が行われたときにはステップ２４へ進む。
【００７５】
ステップ２４に於いてはロック装置５８がロックオン状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転しない状況にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２５に於いてロック装置５８がロックオフ状態に切り替えられた後ステップ３０へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ３０へ進む。
【００７６】
ステップ２６に於いてはロック装置５８がロックオフ状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転し得る状況にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ２７に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられた後ステップ１０へ戻り、否定判別が行われたときにはそのままステップ１０へ戻る。
【００７７】
かくして図示の第三の実施形態によれば、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の目標相対回転角度Δθtが右旋回方向の基準値Δθtrsを越えると、或いは目標相対回転角度Δθtの大きさが左旋回方向の基準値Δθtlsの大きさを越えると、或いは補正後の目標相対回転角度Δθtaが右旋回時の最大値Δθtarmax又は左旋回時の最大値Δθtalmaxにガードされている時間Ｔgがその基準値Ｔgsを越えると、それぞれステップ２１又は２２又は２３に於いて肯定判別が行われ、ステップ２６及び２７に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられ、これによりステップ２１〜２３に於いて否定判別が行われるまで、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転が阻止される。
【００７８】
従って例えば電動モータが直流モータの如きモータでありその回転角度がフィードバック制御される場合にも、目標相対回転角度Δθtの大きさが基準値Δθtrs又はΔθtlsの大きさを越えた後更に増大することを確実に防止することができ、これにより上述の第二の実施形態の場合と同様スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００７９】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８０】
例えば上述の各実施形態に於いては、ステップ２０に於いて操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより目標相対回転角度Δθtが演算され、ステップ３０に於いて車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより補正後の目標相対回転角度Δθtaが演算されるようになっているが、補正後の目標相対回転角度Δθtaが車速域及び操舵角θに基づき図７に示されたグラフに対応するマップより演算されることにより、車速域及び操舵角θに基づいて目標相対回転角度が演算される際に目標相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に制限されるよう修正されてもよい。
【００８１】
また上述の各実施形態に於いては、スパイラルケーブル装置７２は電動モータ４０の上方にてアッパステアリングシャフト２６の周りに配置されているが、スパイラルケーブル装置７２は電動モータ４０の下方にてロアステアリングシャフト３０の周りに配置されてもよい。
【００８２】
また上述の各実施形態に於いては、アッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転はプランジャ式のロック装置５８により阻止されるようになっているが、ロック装置は当技術分野に於いて公知の任意の構造のものであってよく、また入力部としてのアッパステアリングシャフト２６と出力部としてのロアステアリングシャフト３０との間の相対回転の増減を抑制することはそれらの相対回転を阻止することにより達成されるようになっているが、相対回転の頻度が低減されることにより達成されるよう修正されてもよい。
【００８３】
また上述の各実施形態に於いては、操舵伝達比可変手段のアクチュエータであるステアリングギヤ比可変装置２８の電動モータ４０はそのステータ４４の側にて入力部としてのアッパステアリングシャフト２６に連結され、ロータ５０の側にて出力部としてのロアステアリングシャフト３０に連結されているが、操舵伝達比可変手段のアクチュエータはステータの側にて出力部に連結され、ロータ５０の側にて入力部に連結されてもよい。
【００８４】
また上述の各実施形態に於いては、操舵機構のパワーステアリング装置は電動ポンプ２４により高圧のオイルが供給されるパワーステアリング装置であるが、パワーステアリング装置は内燃機関により駆動されるオイルポンプより高圧のオイルが供給される通常の油圧式のパワーステアリング装置であってもよく、また電動モータにより補助操舵トルクが発生される電動式のパワーステアリング装置であってもよい。
【００８５】
また上述の各実施形態に於いては、車速Ｖが低いほどステアリングギヤ比が高くなるよう車速域に応じてステアリングギヤ比が可変設定されるようになっているが、ステアリングギヤ比は車速に基づく補正係数により可変設定されるよう修正されてもよく、また本発明の操舵制御装置は車輌の運転状況に応じて操舵輪を補助するアクティブ操舵装置に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されたステアリングギヤ比可変装置を示す拡大断面図である。
【図３】第一の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】車速域及び操舵角θとアッパステアリングシャフトに対するロアステアリングシャフトの目標相対回転角度Δθtとの間の関係を示すグラフである。
【図５】車速域及び目標相対回転角度Δθtとステアリングギヤ比可変装置の補正後の目標相対回転角度Δθtaとの間の関係を示すグラフである。
【図６】目標相対回転角度Δθtが制限されない従来の操舵制御装置に於いてスパイラルケーブルに過大な張力が作用することになる場合を示す説明図である。
【図７】第一の実施形態に於ける操舵角θと補正後の目標相対回転角度Δθtaとの間の関係を示すグラフである。
【図８】第二の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第三の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
１６…パワーステアリング装置
２６…アッパステアリングシャフト
２８…ステアリングギヤ比可変装置
３０…ロアステアリングシャフト
４０…電動モータ
５８…ロック装置
７０…回転角度センサ
７８…スパイラルケーブル
８０…電子制御装置
８２…操舵角センサ
８４…トルクセンサ
８６…車速センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌の操舵制御装置に係り、更に詳細には操舵伝達比可変手段を有する操舵制御装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
操舵伝達比可変手段を有する自動車等の車輌の操舵制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる特開平１０−３２４２６８号公報に記載されている如く、運転者により操作されるステアリングホイールに連結された入力部と、ステアリングギヤボックスを介して操舵輪に駆動接続された出力部と、ステアリングホイールに連動して回転作動するアクチュエータによって入力部と出力部とを相対回転させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段とを有する操舵制御装置が従来より知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、操舵伝達比可変手段のアクチュエータは電動モータであり、電動モータの本体は入力部に支持され、電動モータの回転軸は出力部に連結され、入力部及び出力部が電動モータによって相対回転されることにより操舵伝達比が変更されるようになっており、電動モータの本体には電気接続機構により車体の側より電力が供給される。
【０００４】
電動モータの本体は運転者の操舵操作に伴いステアリングホイール及び入力部と共に車体に対し相対的に回転するので、電気接続機構は車体に固定され入力部の周りに環状に延在するアウタ給電部材と、アウタ給電部材の内側にて入力部に固定されたインナ給電部材と、アウタ給電部材とインナ給電部材との間に延在しインナ給電部材の周りに数回に亘り巻回されたスパイラルケーブルとを有し、スパイラルケーブル内の導線により電動モータに対し制御電流が供給されるようになっている。そしてスパイラルケーブル装置により規制される入力部と出力部との間の許容回転角度は操舵機構等により決定される入力部と出力部との間の相対回転角度よりも大きく設定されているが、アクチュエータの状況によってはスパイラルケーブル装置の許容回転角度が不足し、スパイラルケーブルに過剰の張力が作用する虞れがある。
【０００５】
例えばセンサの故障やアクチュエータに対する負荷が高いことに起因して操舵伝達比可変手段により正常に操舵伝達比を制御することができなくなると、アクチュエータが停止されると共にロック装置が作動されることにより入力部及び出力部が相対回転しない状態にもたらされる。そのため入力部及び出力部の相対回転角度が比較的大きい状況に於いてセンサの故障等によりアクチュエータの作動が停止されロック装置が作動され、その状態にて運転者によりステアリングホイールが反対方向へ大きく回転操作されると、入力部と出力部との間に生じている相対回転角度に対応する角度分スパイラルケーブル装置の許容回転角度が小さくなったことと等価な状況になるので、スパイラルケーブルに過剰の張力が作用しスパイラルケーブルの巻き返しやスパイラルケーブルが断線する虞れがある。
【０００６】
本発明は、電動式のアクチュエータにより操舵伝達比を変更するよう構成された従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、アクチュエータの回転角度を制限することによって入力部及び出力部の相対回転角度が過大になることを防止することにより、ロック装置が作動された状況にて運転者によりステアリングホイールが大きく回転操作されてもスパイラルケーブルに過剰の張力が作用することを確実に防止することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち運転者により操作されるステアリングホイールに連結された入力部と、操舵輪に駆動接続された出力部と、前記ステアリングホイールに連動して回転作動するアクチュエータによって前記入力部と前記出力部とを相対回転させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段と、外部より前記アクチュエータに対し電力を供給する電気接続機構と、前記アクチュエータによる目標相対回転角度を演算し、前記アクチュエータによる相対回転角度が前記目標相対回転角度になるよう制御する制御手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記制御手段は前記アクチュエータによる左右一方向への制限相対回転角度を前記電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と前記出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差以下に設定し、前記アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度を前記制限相対回転角度以下に制限する制限手段を有することを特徴とする車輌用操舵制御装置によって達成される。
【０００８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記アクチュエータは前記入力部及び前記出力部の一方に連結されたステータと前記入力部及び前記出力部の他方に連結されたロータとを有するよう構成される（請求項２の構成）。
【０００９】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記目標相対回転角度の大きさを前記制限相対回転角度の大きさ以下に補正し、前記制御手段は前記アクチュエータによる相対回転角度が前記補正後の目標相対回転角度になるよう制御するよう構成される（請求項３の構成）。
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記制御手段が前記目標相対回転角度を演算する際に前記目標相対回転角度の大きさを制限相対回転角度の大きさ以下に制限するよう構成される（請求項４の構成）。
【００１０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記アクチュエータによる相対回転角度の大きさが前記制限相対回転角度の大きさ以上になると前記入力部と前記出力部との間の相対回転角度の大きさの増大を抑制するよう構成される（請求項５の構成）。
【００１１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記制限手段は前記アクチュエータによる相対回転角度の大きさが前記制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると前記入力部と前記出力部との間の相対回転角度の大きさの増大を抑制するよう構成される（請求項６の構成）。
【００１２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５又は６の構成に於いて、前記制限手段は前記入力部及び前記出力部が一体的に回転する状態にもたらすことにより前記相対回転角度の大きさの増大を抑制すると共に、前記アクチュエータの回転出力を低下させるよう構成される（請求項７の構成）。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１の構成によれば、アクチュエータによる左右一方向への制限相対回転角度が電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差以下に設定され、アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に制限されるので、後に詳細に説明する如く、アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度の大きさが電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差よりも大きくなること及びこれに起因して電気接続機構に過剰の応力が作用することを確実に防止することができる。
【００１４】
また上記請求項２の構成によれば、アクチュエータは入力部及び出力部の一方に連結されたステータと入力部及び出力部の他方に連結されたロータとを有するので、入力部と出力部を確実に相対回転させることができると共に、それらの間の相対回転角度を確実に制御することができる。
【００１５】
また上記請求項３の構成によれば、アクチュエータによる目標相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に補正され、アクチュエータによる相対回転角度が補正後の目標相対回転角度になるよう制御されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも大きくなることを効果的に防止することができる。
また上記請求項４の構成によれば、制御手段が目標相対回転角度を演算する際に目標相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に制限されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも大きくなることを効果的に防止することができる。
【００１６】
また上記請求項５の構成によれば、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以上になると入力部と出力部との間の相対回転角度の大きさの増大が抑制されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも更に大きくなることを効果的に防止することができる。
【００１７】
また上記請求項６の構成によれば、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると入力部と出力部との間の相対回転角度の大きさの増大が抑制されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが所定値の大きさよりも更に大きくなることを一層効果的に防止することができる。
【００１８】
また上記請求項７の構成によれば、入力部及び出力部が一体的に回転する状態にもたらされることにより相対回転角度の大きさの増大が抑制されると共に、アクチュエータの回転出力が低下されるので、アクチュエータによる相対回転角度の大きさが更に大きくなることを確実に防止することができると共に、アクチュエータにより無駄にエネルギが消費されること及びそれに伴うアクチュエータの発熱による昇温を効果的に防止することができる。
【００１９】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、制限手段は制限相対回転角度を電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差よりも大きさが小さい角度に設定し、アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度の大きさを制限相対回転角度の大きさ以下に制限するよう構成される（好ましい態様１）。
【００２０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、電気接続機構は車体に固定されたアウタ給電部材と、入力部又は出力部に固定されたインナ給電部材と、インナ給電部材の周りに渦巻き状に延在しアウタ給電部材とアクチュエータとを接続する導線を内蔵する可撓性のスパイラルケーブルとを有するよう構成される（好ましい態様２）。
【００２１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度はスパイラルケーブルの長さ、アウタ給電部材の内径、インナ給電部材の外径により規定される左右他方向への回転許容角度であるよう構成される（好ましい態様３）。
【００２２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１の構成に於いて、出力部は操舵機構を介して操舵輪に駆動接続されており、出力部の左右他方向への最大可能回転角度は操舵輪の転舵可能範囲又は操舵機構の作動可能範囲により規定される最大可能回転角度であるよう構成される（好ましい態様４）。
【００２３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、アクチュエータは電動モータであるよう構成される（好ましい態様５）。
【００２４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、電動モータはステータにて入力部に連結され、ロータにて出力部に連結されるよう構成される（好ましい態様６）。
【００２５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、制限手段はアクチュエータによる目標相対回転角度を制限相対回転角度よりも大きさが小さい角度に補正するよう構成される（好ましい態様７）。
【００２６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、制限手段はアクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以上になると入力部と出力部との間の相対回転を阻止するよう構成される（好ましい態様８）。
【００２７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５の構成に於いて、制限手段はアクチュエータによる相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると入力部と出力部との間の相対回転を阻止するよう構成される（好ましい態様９）。
【００２８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６の構成に於いて、アクチュエータの回転出力を０に低下させるよう構成される（好ましい態様１０）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施の形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。
【００３０】
第一の実施形態
図１は油圧式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図、図２は図１に示されたステアリングギヤ比可変装置を示す拡大断面図である。
【００３１】
図１に於て、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の油圧式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。
【００３２】
図示の実施形態に於いては、油圧式パワーステアリング装置１６はそれ自身周知の構造を有するコントロールバルブ１６Ａを有し、コントロールバルブ１６Ａにはリザーバ２０より電動モータ２２によって駆動されるオイルポンプ２４を経て高圧のオイルが供給される。パワーステアリング装置１６は運転者によるステアリングホイール１４の回転操作に伴い発生する操舵トルクに応じた操舵補助トルクを発生する。
【００３３】
ステアリングホイール１４はアッパステアリングシャフト２６、ステアリングギヤ比可変装置２８、ロアステアリングシャフト３０、一対のユニバーサルジョイント３２を介してパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。パワーステアリング装置１６はラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rと共働してロアステアリングシャフト３０の回転運動を左右の前輪１０FL及び１０FRの転舵運動に変換する操舵機構を構成している。
【００３４】
図示の実施形態に於いては、図２に示されている如く、ステアリングギヤ比可変装置２８は入力部としてのアッパステアリングシャフト２６及び出力部としてのロアステアリングシャフト３０の軸線３６に整合して延在する実質的に円筒状のハウジング３８を含み、ハウジング３８はその上端の連結部３８Ａに於いてアッパステアリングシャフト２６の下端に連結されている。
【００３５】
ハウジング３８内には電動モータ４０が収容され圧入により固定されており、電動モータ４０はモータハウジング４２に固定されたステータ４４と、モータハウジング４２の両端に配置された軸受４６及び４８により回転可能に支持されたロータ５０とを有している。ロータ５０は大径の永久磁石部５０Ａを有し、永久磁石部５０Ａの周りのステータ４４にはコイル５２が巻回されている。
【００３６】
ロータ５０の下部シャフト５０Ｂは軸受４８を貫通して軸線３６に沿って延在し、減速装置５４を介してロアステアリングシャフト３０の上端に連結されている。ロータ５０の上部シャフト５０Ｃは軸受４６を貫通して軸線３６に沿って延在し、上部シャフト５０Ｃの上端には外周面に周方向に互いに隔置された複数個のロック溝を有するロックホルダ５６が固定されている。
【００３７】
ハウジング３８の内面にはロックホルダ５６に対向してプランジャ式のロック装置５８が固定されている。ロック装置５８は軸線３６に垂直に径方向に延在しハウジング３８の内面に固定されたガイド筒６０と、ガイド筒６０内に往復動可能に配置されたプランジャ６２と、プランジャ６２をロックホルダ５６へ向けて径方向内方へ付勢する圧縮コイルばね６４と、ガイド筒６０の周りに巻回されたソレノイド６６とを有している。
【００３８】
ロック装置５８はソレノイド６６に対する通電が制御されることによりロックオン状態とロックオフ状態とに切り替わり、ソレノイド６６が消勢されているときにはプランジャ６２がロックホルダ５６のロック溝に嵌入して電動モータ４０のロータ５０の回転を阻止しアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転を阻止するロックオン状態になる。これに対しソレノイド６６が付勢されると、プランジャ６２が圧縮コイルばね６４のばね力に抗して径方向外方へ駆動され、これによりロックホルダ５６のロック溝より離脱して電動モータ４０のロータ５０の回転を許容するロックオフ状態になる。
【００３９】
ロータ５０の永久磁石部５０Ａと軸受４６との間の上部シャフト５０Ｃには外周面に複数のＮ極及びＳ極が交互に配設された永久磁石ディスク６８が固定されており、モータハウジング４２の内面には永久磁石ディスク６８と共働してロータ５０の回転角度φ、従ってアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθを検出する回転角度センサ７０が永久磁石ディスク６８に対向して固定されている。
【００４０】
図示の実施形態に於いては、ハウジング３８の連結部３８Ａの周りにはスパイラルケーブル装置７２が配置されている。スパイラルケーブル装置７２は連結部３８Ａの周りに環状に延在し車体７４に固定されたアウタ給電部材７６と、図２には示されていないがアウタ給電部材７６の内側にて連結部３８Ａに固定されたインナ給電部材と、外端にてアウタ給電部材７６に固定され内端にてインナ給電部材に固定されインナ給電部材の周りに渦巻き状に数回巻回されたスパイラルケーブル７８とを有している。
【００４１】
スパイラルケーブル７８はゴムや樹脂の如き弾性を有する電気絶縁性の被覆中に複数の導線７８Ａ〜７８Ｃを内蔵し、導線７８Ａ〜７８Ｃの一端はそれぞれ電動モータ４０のコイル５２、ロック装置５８のソレノイド６６、回転角度センサ７０に接続され、導線７８Ａ〜７８Ｃの他端は電子制御装置８０に接続されている。
【００４２】
ステアリングホイール１４の回転操作に伴いステアリングギヤ比可変装置２８はアッパステアリングシャフト２６と共に車体７４に対し相対的に回転するので、ロック装置５８がロックオン状態にあるときにパワーステアリング装置１６のラックバー移動可能範囲又は左右前輪１０FL、１０FRの転舵可能範囲等により決定されるステアリングホイール１４の右旋回方向及び左旋回方向の回転可能角度、即ち操舵角の最大値をそれぞれθrmax、θlmaxとすると、スパイラルケーブル装置７２の右旋回方向及び左旋回方向の許容回転角度θsrmax、θslmaxは、アウタ給電部材７６の内径、インナ給電部材の外径、スパイラルケーブル７８の長さにより決定され、θsrmax＞θrmax及び｜θslmax｜＞｜θlmax｜を満たす角度に設定されている。
【００４３】
かくしてステアリングギヤ比可変装置２８はロック装置５８がロックオフ状態にあるときには電動モータ４０の回転によってアッパステアリングシャフト２６に対しロアステアリングシャフト３０を相対的に回転させることにより、操舵伝達比としてのステアリングギヤ比を変更し、ロック装置５８がロックオン状態にあるときにはアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とを一体的に接続する。
【００４４】
図示の実施形態に於ては、アッパステアリングシャフト２６にはその回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ８２が設けられ、ロアステアリングシャフト３０には該ロアステアリングシャフトに発生するトルクを操舵トルクＴとして検出するトルクセンサ８４が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクＴを示す信号は電子制御装置８０へ入力される。電子制御装置８０には車速センサ８６により検出された車速Ｖを示す信号も入力される。
【００４５】
後述の如く電子制御装置８０は、図３に示されたフローチャートに従い、操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθtを演算し、車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかを判定し、車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８による補正後の目標相対回転角度Δθtaを演算し、補正後の目標相対回転角度Δθta及び減速装置５４のギヤ比に基づき電動モータ４０の目標回転角度θmtを演算し、電動モータ４０の回転角度が目標回転角度θmtになるよう電動モータ４０を制御し、これにより車速域に応じてステアリングギヤ比を制御する。
【００４６】
また電子制御装置８０はトルクセンサ８４により検出された操舵トルクＴが過大であることにより又は何れかのセンサの異常によりステアリングギヤ比を適正に制御することができないときには、図３に示されたフローチャートによるステアリングギヤ比の制御を中止すると共に、ロック装置５８をロックオン状態に切り替え、これによりアッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転を阻止しそれらが一体的に回転する状態にする。
【００４７】
尚図１には詳細に示されていないが、電子制御装置８０はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また回転角度センサ７０及び操舵角センサ８２はそれぞれ車輌の車輌の直進位置を基準に右旋回方向への操舵の場合を正として相対回転角度Δθ及び操舵角θを検出し、トルクセンサ８４は右旋回方向への操舵の場合を正として操舵トルクＴを検出する。
【００４８】
次に図３に示されたフローチャートを参照して図示の第一の実施形態に於いて電子制御装置８０により達成されるステアリングギヤ比制御ルーチンについて説明する。尚図３に示されたフローチャートによるステアリングギヤ比制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。またイグニッションスイッチが閉成されると、ステップ１０に先立ちロック装置５８がロックオン状態よりロックオフ状態へ切り替えられ、原則としてイグニッションスイッチが開成されるまでロックオフ状態に維持される。これらのことは後述の他の実施形態に於いても同様である。
【００４９】
まずステップ１０に於いては操舵角θを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いては操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８によるアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθtが演算される。
【００５０】
ステップ３０に於いては車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかが判定されると共に、判定された車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８の補正後の目標相対回転角度Δθtaが演算される。尚図５に於いて、太い実線は車速域が低速域である場合を示し、太い破線は車速域が中速域である場合を示し、太い一点鎖線は車速域が高速域である場合を示している。
【００５１】
ステップ４０に於いては補正後の目標相対回転角度Δθta及び減速装置５４のギヤ比Ｒrに基づき電動モータ４０の目標回転角度θmt（＝Δθta・Ｒr）が演算され、ステップ５０に於いては電動モータ４０の回転角度φが目標回転角度θmtになるよう電動モータ４０が制御される。
【００５２】
図６は本発明に従って目標相対回転角度Δθtが補正されない従来の操舵制御装置に於ける操舵角θとピニオン角θp、即ちパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４の回転角度（＝ロアステアリングシャフト３０の回転角度）との関係を、ロック装置５８がロックオン状態にある場合（細い実線）及び車速域が低速域にある場合（太い実線）について示すグラフである。尚図６に於いて、θprmax及びθplmaxは相対回転角度Δθが０である場合に於いてそれぞれ操舵角θがθrmax、θlmaxであるときのピニオン角θpである。
【００５３】
図６に示されている如く、車速域が例えば低速域にある状況に於いて操舵角θが右旋回のθ1（車速域が低車速域にあるときの操舵角θの最大値θrmax′に近い値）にあるときに何れかのセンサに異常が生じ、ロック装置５８がロックオフ状態よりロックオン状態へ切り替えられ、その状態にて運転者によりステアリングホイール１４が左旋回方向へ回転操作されると、ステアリングギヤ比可変装置２８の直進位置が左旋回方向へ角度Δθ1ずれた状態になり、操舵角θ及びピニオン角θpは細い実線に平行な太い二点鎖線に沿って変化する。
【００５４】
従って目標相対回転角度Δθtが補正されない従来の操舵制御装置に於いては、操舵角θがθrmaxに近い値にあるときにロック装置５８がロックオフ状態よりロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が回転し得なくなるまで左旋回方向へ回転操作されると、操舵角θの大きさがスパイラルケーブル装置７２により規制される左旋回方向の回転可能角度θslmaxの大きさよりも大きくなり、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用し内部の導線が破断することがある。
【００５５】
かくしてスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用することを防止するためには、ピニオン角θpがθprmaxになるときのアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の右旋回方向への相対回転角度をΔθcrmaxとして、角度θlmax（定数）の大きさと角度Δθcrmaxの大きさとの和がθslmaxの大きさ以下になるようにする、即ち下記の式１が成立するようにする必要がある。
｜θlmax｜＋｜Δθcrmax｜≦｜θslmax｜ ……（１）
【００５６】
同様に左旋回状態にあるときに何れかのセンサに異常が生じ、ロック装置５８がロックオフ状態よりロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が右旋回方向へ回転操作された場合にスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用することを防止するためには、ピニオン角θpがθplmaxになるときのアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の左旋回方向への相対回転角度をΔθclmaxとして、角度θrmax（定数）の大きさと角度Δθclmaxの大きさとの和がθsrmaxの大きさ以下になるようにする、即ち下記の式２が成立するようにする必要がある。
｜θrmax｜＋｜Δθclmax｜≦｜θsrmax｜ ……（２）
【００５７】
よってスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用することを防止するためには、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の右旋回方向及び左旋回方向への目標相対回転角度Δθtar及びΔθtalの大きさがそれぞれ上記式１及び２に対応する下記の式３及び４を満たすようにする必要があることが解る。
｜Δθtar｜≦｜θslmax｜−｜θlmax｜ ……（３）
｜Δθtal｜≦｜θsrmax｜−｜θrmax｜ ……（４）
【００５８】
図示の第一の実施形態によれば、図５のグラフに於いて、Δθtarmax、Δθtalmaxの大きさはそれぞれΔθcrmax、Δθclmaxの大きさよりも小さい値に設定されており、ステップ３０に於いて演算される目標相対回転角度Δθta（右旋回の場合にはΔθtar、左旋回の場合にはΔθtal）は必ず上記式３及び４を充足し、車速域が低速域、中速域、高速域である場合には目標相対回転角度Δθtは操舵角θの変化に対しそれぞれ図７に於いて太い実線、太い破線、太い一点鎖線にて示されている如く変化する。
【００５９】
従って車輌が右旋回状態にあるときにロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が左旋回方向へ大きく回転操作された場合や、車輌が左旋回状態にあるときにロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられ、運転者によりステアリングホイール１４が右旋回方向へ大きく回転操作された場合にも、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００６０】
特に図示の第一の実施形態によれば、ステップ２０に於いて操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８によるアッパステアリングシャフト２６に対するロアステアリングシャフト３０の目標相対回転角度Δθtが演算され、ステップ３０に於いて車速Ｖに基づき車速域が低速域、中速域、高速域の何れであるかが判定されると共に、判定された車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりステアリングギヤ比可変装置２８による補正後の目標相対回転角度Δθtaが演算されるので、車速が低いほどステアリングギヤ比を高くすると共に、スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００６１】
また図示の第一の実施形態によれば、スパイラルケーブル装置７２はそれにより規制されるステアリングホイール１４の右旋回方向及び左旋回方向の回転可能角度をそれぞれθsrmax、θslmaxとして、θsrmax＞θrmax及び｜θslmax｜＞｜θlmax｜を満たすよう構成されており、またΔθtarmax、Δθtalmaxの大きさはそれぞれΔθcrmax、Δθclmaxの大きさよりも小さい値に設定されているので、例えばθsrmax＝θrmax及び｜θslmax｜＝｜θlmax｜であり、Δθtarmax＝Δθcrmax及び｜Δθtalmax｜＝｜Δθclmax｜である場合に比して、確実にスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを防止することができる。
【００６２】
また図示の第一の実施形態によれば、ロック装置５８がロックオン状態へ切り替えられると、電動モータ４０への通電が停止されるので、電動モータ４０により無駄に電力が消費されること及び電動モータ４０の発熱による過剰昇温を確実に防止することができる。尚このことは後述の他の実施形態についても同様である。
【００６３】
第二の実施形態
上述の第一の実施形態は電動モータが例えばステップモータの如く正確に回転角度を制御することができる場合に適したものであるが、この第二の実施形態及び後述の第三の実施形態は電動モータが例えば直流モータの如きモータでありその回転角度がフィードバック制御される場合に適したものである。
【００６４】
次に図８に示されたフローチャートを参照して第二の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンについて説明する。尚図８に於いて図３に示されたステップと同一のステップには図３に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【００６５】
この実施形態に於いては、ステップ１０の次にステップ１１が実行され、ステップ１１に於いては回転角度センサ７０により検出されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθが右旋回方向の基準値Δθtarmax（図５参照）を越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１５へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１２へ進む。
【００６６】
ステップ１２に於いては回転角度センサ７０により検出されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθが左旋回方向の基準値Δθtalmax（図５参照）未満であるか否かの判別、即ち相対回転角度Δθの大きさが左旋回方向の基準値Δθtalmaxの大きさを越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１５へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１３へ進む。
【００６７】
ステップ１３に於いてはロック装置５８がロックオン状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転しない状況にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１４に於いてロック装置５８がロックオフ状態に切り替えられた後ステップ２０へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ２０へ進む。
【００６８】
ステップ１５に於いてはロック装置５８がロックオフ状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転し得る状況にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１６に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられた後ステップ１０へ戻り、否定判別が行われたときにはそのままステップ１０へ戻る。
【００６９】
かくして図示の第二の実施形態によれば、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転角度Δθが右旋回方向の基準値Δθtarmaxを越えると、或いは相対回転角度Δθの大きさが左旋回方向の基準値Δθtalmaxの大きさを越えると、それぞれステップ１１又は１２に於いて肯定判別が行われ、ステップ１５及び１６に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられ、これによりステップ１１及び１２に於いて否定判別が行われるまで、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転が阻止される。
【００７０】
従って電動モータが直流モータの如きモータでありその回転角度がフィードバック制御される場合にも、相対回転角度Δθの大きさが基準値の大きさを越えた後更に増大することを確実に防止することができ、これによりスパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００７１】
第三の実施形態
図９は第三の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートであり、図９に於いて図３に示されたステップと同一のステップには図３に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。
【００７２】
この実施形態に於いては、ステップ２０の次にステップ２１が実行され、ステップ２１に於いてはステップ２０に於いて演算されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の目標相対回転角度Δθtが右旋回方向の基準値Δθtrs（Δθtarmaxよりも小さく且つこれに近い正の定数）を越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２６へ進み、否定判別が行われたときにはステップ２２へ進む。
【００７３】
ステップ２２に於いてはステップ２０に於いて演算されたアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の目標相対回転角度Δθtが左旋回方向の基準値Δθtls（Δθtalmaxよりも大きく且つこれに近い負の定数）未満であるか否かの判別、即ち目標相対回転角度Δθtの大きさが左旋回方向の基準値Δθtlsの大きさを越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２６へ進み、否定判別が行われたときにはステップ２３へ進む。
【００７４】
ステップ２３に於いてはステップ３０に於いて演算される補正後の目標相対回転角度Δθtaの演算により補正後の目標相対回転角度Δθtaが右旋回時の最大値Δθtarmax又は左旋回時の最大値Δθtalmaxにガードされている時間Ｔgがその基準値Ｔgs（正の定数）を越えているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２６へ進み、否定判別が行われたときにはステップ２４へ進む。
【００７５】
ステップ２４に於いてはロック装置５８がロックオン状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転しない状況にあるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ２５に於いてロック装置５８がロックオフ状態に切り替えられた後ステップ３０へ進み、否定判別が行われたときにはそのままステップ３０へ進む。
【００７６】
ステップ２６に於いてはロック装置５８がロックオフ状態にあるか否かの判別、即ちアッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０とが相対回転し得る状況にあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ２７に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられた後ステップ１０へ戻り、否定判別が行われたときにはそのままステップ１０へ戻る。
【００７７】
かくして図示の第三の実施形態によれば、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の目標相対回転角度Δθtが右旋回方向の基準値Δθtrsを越えると、或いは目標相対回転角度Δθtの大きさが左旋回方向の基準値Δθtlsの大きさを越えると、或いは補正後の目標相対回転角度Δθtaが右旋回時の最大値Δθtarmax又は左旋回時の最大値Δθtalmaxにガードされている時間Ｔgがその基準値Ｔgsを越えると、それぞれステップ２１又は２２又は２３に於いて肯定判別が行われ、ステップ２６及び２７に於いてロック装置５８がロックオン状態に切り替えられ、これによりステップ２１〜２３に於いて否定判別が行われるまで、アッパステアリングシャフト２６とロアステアリングシャフト３０との間の相対回転が阻止される。
【００７８】
従って例えば電動モータが直流モータの如きモータでありその回転角度がフィードバック制御される場合にも、目標相対回転角度Δθtの大きさが基準値Δθtrs又はΔθtlsの大きさを越えた後更に増大することを確実に防止することができ、これにより上述の第二の実施形態の場合と同様スパイラルケーブル７８に過剰な引張り応力が作用すること及びこれに起因してスパイラルケーブル７８の導線が破断することを確実に防止することができる。
【００７９】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【００８０】
例えば上述の各実施形態に於いては、ステップ２０に於いて操舵角θに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより目標相対回転角度Δθtが演算され、ステップ３０に於いて車速域及び目標相対回転角度Δθtに基づき図５に示されたグラフに対応するマップより補正後の目標相対回転角度Δθtaが演算されるようになっているが、補正後の目標相対回転角度Δθtaが車速域及び操舵角θに基づき図７に示されたグラフに対応するマップより演算されることにより、車速域及び操舵角θに基づいて目標相対回転角度が演算される際に目標相対回転角度の大きさが制限相対回転角度の大きさ以下に制限されるよう修正されてもよい。
【００８１】
また上述の各実施形態に於いては、スパイラルケーブル装置７２は電動モータ４０の上方にてアッパステアリングシャフト２６の周りに配置されているが、スパイラルケーブル装置７２は電動モータ４０の下方にてロアステアリングシャフト３０の周りに配置されてもよい。
【００８２】
また上述の各実施形態に於いては、アッパステアリングシャフト２６及びロアステアリングシャフト３０の相対回転はプランジャ式のロック装置５８により阻止されるようになっているが、ロック装置は当技術分野に於いて公知の任意の構造のものであってよく、また入力部としてのアッパステアリングシャフト２６と出力部としてのロアステアリングシャフト３０との間の相対回転の増減を抑制することはそれらの相対回転を阻止することにより達成されるようになっているが、相対回転の頻度が低減されることにより達成されるよう修正されてもよい。
【００８３】
また上述の各実施形態に於いては、操舵伝達比可変手段のアクチュエータであるステアリングギヤ比可変装置２８の電動モータ４０はそのステータ４４の側にて入力部としてのアッパステアリングシャフト２６に連結され、ロータ５０の側にて出力部としてのロアステアリングシャフト３０に連結されているが、操舵伝達比可変手段のアクチュエータはステータの側にて出力部に連結され、ロータ５０の側にて入力部に連結されてもよい。
【００８４】
また上述の各実施形態に於いては、操舵機構のパワーステアリング装置は電動ポンプ２４により高圧のオイルが供給されるパワーステアリング装置であるが、パワーステアリング装置は内燃機関により駆動されるオイルポンプより高圧のオイルが供給される通常の油圧式のパワーステアリング装置であってもよく、また電動モータにより補助操舵トルクが発生される電動式のパワーステアリング装置であってもよい。
【００８５】
また上述の各実施形態に於いては、車速Ｖが低いほどステアリングギヤ比が高くなるよう車速域に応じてステアリングギヤ比が可変設定されるようになっているが、ステアリングギヤ比は車速に基づく補正係数により可変設定されるよう修正されてもよく、また本発明の操舵制御装置は車輌の運転状況に応じて操舵輪を補助するアクティブ操舵装置に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌用操舵制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１に示されたステアリングギヤ比可変装置を示す拡大断面図である。
【図３】第一の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】車速域及び操舵角θとアッパステアリングシャフトに対するロアステアリングシャフトの目標相対回転角度Δθtとの間の関係を示すグラフである。
【図５】車速域及び目標相対回転角度Δθtとステアリングギヤ比可変装置の補正後の目標相対回転角度Δθtaとの間の関係を示すグラフである。
【図６】目標相対回転角度Δθtが制限されない従来の操舵制御装置に於いてスパイラルケーブルに過大な張力が作用することになる場合を示す説明図である。
【図７】第一の実施形態に於ける操舵角θと補正後の目標相対回転角度Δθtaとの間の関係を示すグラフである。
【図８】第二の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第三の実施形態に於けるステアリングギヤ比制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０FR〜１０RL…車輪
１６…パワーステアリング装置
２６…アッパステアリングシャフト
２８…ステアリングギヤ比可変装置
３０…ロアステアリングシャフト
４０…電動モータ
５８…ロック装置
７０…回転角度センサ
７８…スパイラルケーブル
８０…電子制御装置
８２…操舵角センサ
８４…トルクセンサ
８６…車速センサ
Claims (7)
- 運転者により操作されるステアリングホイールに連結された入力部と、操舵輪に駆動接続された出力部と、前記ステアリングホイールに連動して回転作動するアクチュエータによって前記入力部と前記出力部とを相対回転させることにより操舵伝達比を変更する操舵伝達比可変手段と、外部より前記アクチュエータに対し電力を供給する電気接続機構と、前記アクチュエータによる目標相対回転角度を演算し、前記アクチュエータによる相対回転角度が前記目標相対回転角度になるよう制御する制御手段とを有する車輌用操舵制御装置に於いて、前記制御手段は前記アクチュエータによる左右一方向への制限相対回転角度を前記電気接続機構により規定される左右他方向への回転許容角度と前記出力部の左右他方向への最大可能回転角度との差以下に設定し、前記アクチュエータによる左右一方向への相対回転角度を前記制限相対回転角度以下に制限する制限手段を有することを特徴とする車輌用操舵制御装置。
- 前記アクチュエータは前記入力部及び前記出力部の一方に連結されたステータと前記入力部及び前記出力部の他方に連結されたロータとを有することを特徴とする請求項１に記載の車輌用操舵制御装置。
- 前記制限手段は前記目標相対回転角度の大きさを前記制限相対回転角度の大きさ以下に補正し、前記制御手段は前記アクチュエータによる相対回転角度が前記補正後の目標相対回転角度になるよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵制御装置。
- 前記制限手段は前記制御手段が前記目標相対回転角度を演算する際に前記目標相対回転角度の大きさを制限相対回転角度の大きさ以下に制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵制御装置。
- 前記制限手段は前記アクチュエータによる相対回転角度の大きさが前記制限相対回転角度の大きさ以上になると前記入力部と前記出力部との間の相対回転角度の大きさの増大を抑制することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵制御装置。
- 前記制限手段は前記アクチュエータによる相対回転角度の大きさが前記制限相対回転角度の大きさよりも小さい所定値以上になると前記入力部と前記出力部との間の相対回転角度の大きさの増大を抑制することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌用操舵制御装置。
- 前記制限手段は前記入力部及び前記出力部が一体的に回転する状態にもたらすことにより前記相対回転角度の大きさの増大を抑制すると共に、前記アクチュエータの回転出力を低下させることを特徴とする請求項５又は６に記載の車輌用操舵制御装置。
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