JP4701697B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアリング操作によらず操舵輪の舵角を自動制御可能な車両用操舵装置に関するものである。

近年、各種センサにより検出される車両状態量、或いは車間距離や白線検知信号等、車両周囲の状況信号に基づいて、ステアリング操作によらず操舵輪の舵角を自動制御、即ち車両を自動操舵することが可能な車両用操舵装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の車両用操舵装置では、ステアリングシャフトと同軸配置されたブラシレスモータを備える。そして、そのブラシレスモータの駆動力を、ステアリング操作により入力される操舵力と同様に、ステアリングシャフトを介して操舵輪に伝達する。

しかし、上記従来例、或いは電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）により操舵輪の舵角（タイヤ角）を自動制御する構成とした場合、ステアリングホイール（ステアリング）から操舵輪までの操舵系が直結されているため、自動操舵によりタイヤ角が変更されることでステアリングが勝手に回転してしまう。そのため、運転者はステアリングから手を離さざるを得ず、緊急操舵が必要となった場合におけるそのステアリング操作の開始が遅れるおそれがある。そこで、上記問題を解決すべく、特許文献２に記載の車両操舵装置では、ステアリングシャフトに、ステアリング側からの入力トルクのみを伝達する１ＷＡＹクラッチ（所謂トルクダイオード）が設けられている。そして、これにより、自動操舵時においてもステアリングを回転不能に保持することができるとともに、緊急操舵が必要な場合には速やかにそのステアリング操作を行うことができるようになっている。
特開平１０−２６４８３７号公報 特開２００４−９９８９号公報

ところで、自動操舵中にステアリング操作が発生した場合には、フェールセーフの観点から、その自動操舵制御を停止するのが一般的である。しかしながら、自動操舵時にステアリングを回転不能に保持する構成では、その保持状態における操舵角とタイヤ角に対応する本来の操舵角とが相違することになる。そのため、ステアリング操作の発生に伴う自動操舵制御の停止により、運転者の想定する操舵トルクと現実に要する操舵トルクとが大きく乖離する可能性があり、そのような場合には、操舵フィーリングの急峻な変化を招くおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、自動操舵停止時における操舵フィーリングの急峻な変化を抑制することができる車両用操舵装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系の途中に設けられ前記ステアリングホイールの操舵角に基づく前記操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変する伝達比可変装置と、該伝達比可変装置とステアリングホイールと間に設けられ前記ステアリングホイールに作用する反力トルクを補正するための補助力を操舵系に付与する反力補正装置と、前記伝達比可変装置及び反力補正装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ駆動に基づく前記第２の舵角を変更することにより、ステアリング操作によらず前記操舵輪の舵角を自動制御する自動操舵モードとを有するとともに、該自動操舵モードにおいては、前記ステアリングホイールを回転不能に保持すべく前記反力補正装置の作動を制御する車両用操舵装置であって、前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、前記路面反力を検知する路面反力検知手段とを備え、前記制御手段は、前記ステアリング操作の発生時には、前記自動制御を停止するとともに、前記検出された操舵トルクと前記検知された路面反力に基づいて求められる該路面反力に抗するために要求される抗路面反力トルクとの差分を低減させるべく前記反力補正装置の作動を制御すること、を要旨とする。

上記構成によれば、自動操舵制御停止時には、反力補正装置の作動によって、抗路面反力トルクに対して操舵トルクが不足する分（又は過剰な分）のトルクが補正力として操舵系に付与される。従って、ステアリングホイールに作用する反力トルクは、同ステアリングホイールに入力された操舵トルクに対応する運転者の想定するものと略等しくなり、これにより、操舵フィーリングの急峻な変化を抑制して、自動操舵モードからステアリング操作によるマニュアル操舵、即ち通常モードへの移行を円滑なものとすることができる。

請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記差分を低減させるべく付与される前記補助力を時間経過とともに徐々に低減すること、を要旨とする。
上記構成によれば、運転者は、上記補正力の減少により変化する手応え、即ち反力トルクの変化分だけ、その操舵トルクを変化させる。そして、徐々にその補正力を略ゼロとすることにより、運転者に違和感を与えることなく、その操舵トルクを要求される抗路面反力トルクに等しくすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記自動制御の停止後、前記モータ駆動に基づく前記第２の舵角を伝達比可変制御における前記操舵角に応じた角度まで時間経過とともに徐々に変更すること、を要旨とする。

上記構成によれば、運転者は、上記第２の舵角の変更に応じてステアリングホイールに修正舵を加える。その結果、運転者に違和感を与えることなく、伝達比可変制御における操舵角を実際の操舵輪の舵角に対応する角度に一致させることができる。

請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記自動制御の停止後、前記モータ駆動に基づく前記第２の舵角を時間経過とともに徐々に低減すること、を要旨とする。
上記構成によれば、運転者は、上記第２の舵角の変更に応じてステアリングホイールに修正舵を加える。その結果、運転者に違和感を与えることなく、操舵輪の舵角と操舵角との関係をリニアなものに近づけることができる。

請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記ステアリング操作が急操舵と推定される場合には、前記反力補正装置の作動を停止させること、を要旨とする。
上記構成によれば、反力補正装置の作動が緊急回避操舵の妨げとなるのを防止することができる。

本発明によれば、自動操舵停止時における操舵フィーリングの急峻な変化を抑制することが可能な車両用操舵装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態のステアリング装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリングホイール（ステアリング）２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック５に連結されており、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック５の往復直線運動に変換される。そして、このラック５の往復直線運動により操舵輪６の舵角、即ちタイヤ角が可変することにより、車両進行方向が変更される。尚、本実施形態のステアリング装置１は、ラック５と同軸配置された所謂ラックアシスト型のＥＰＳアクチュエータ７を備えている。そして、ＥＰＳアクチュエータ７は、その駆動源であるモータ（図示略）の発生するアシストトルクをラック５の往復動に変換することにより、操舵系にアシスト力を付与するようになっている（パワーアシスト制御）。

また、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング２の舵角（操舵角）に対する操舵輪６の舵角（タイヤ角）の比率、即ち伝達比（ギヤ比）を可変させる伝達比可変装置としてのギヤ比可変アクチュエータ８と、該ギヤ比可変アクチュエータ８の作動を制御する制御手段としてのＥＣＵ９とを備えている。

詳述すると、ステアリングシャフト３は、ステアリング２が連結された第１シャフト１０とラックアンドピニオン機構４に連結される第２シャフト１１とからなり、ギヤ比可変アクチュエータ８は、第１シャフト１０及び第２シャフト１１を連結する差動機構１２と、該差動機構１２を駆動するモータ１３とを備えている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ８は、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転に、モータ駆動による回転を上乗せして第２シャフト１１に伝達することにより、ラックアンドピニオン機構４に入力されるステアリングシャフト３の回転を増速（又は減速）する。

つまり、図２及び図３に示すように、ギヤ比可変アクチュエータ８は、ステアリング操作に基づく操舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく操舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsに対する操舵輪６のギヤ比を可変させる。この場合において、「上乗せ」とは、加算する場合のみならず減算する場合をも含むものと定義し、以下同様とする。また、「操舵角θsに対する操舵輪６のギヤ比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／タイヤ角θt）で表した場合、ステア転舵角θtsと同方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は小さくなる（タイヤ角θt大、図２参照）。そして、逆方向のＡＣＴ角θtaを上乗せすることによりオーバーオールギヤ比は大きくなる（タイヤ角θt小、図３参照）。そして、ＥＣＵ９は、モータ１３に対して駆動電力を供給することにより該モータ１３の回転、即ちＡＣＴ角θtaを制御し、これによりギヤ比可変アクチュエータ８の作動を制御する（ギヤ比可変制御）。

具体的には、図１に示すように、ＥＣＵ９には、ステアリング２の操舵角θsを検出する操舵角センサ１４及び車速センサ１５が接続されており、ＥＣＵ９は、これら各センサにより検出される操舵角θs及び車速Ｖに基づいてＡＣＴ角θtaの制御目標量であるＡＣＴ目標角を演算する。尚、本実施形態では、ＥＣＵ９は、操舵角θs及び車速ＶとＡＣＴ目標角とが関連付けられたマップ（図示略）を有しており、検出された操舵角θs及び車速Ｖをこのマップに照合することによりＡＣＴ目標角を算出する。また、ＥＣＵ９には、モータ１３の回転角θmを検出する回転角センサ１６が接続されており、ＥＣＵ９は、その回転角θmに基づき実際のＡＣＴ角θtaを検出する。そして、ＥＣＵ９は、ＡＣＴ角θtaがＡＣＴ目標角に追従するようにモータ１３の回転を制御する。

また、本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング２とギヤ比可変アクチュエータ８との間に設けられ、ステアリング２に作用する反力トルクを補正するための補助力（補正トルク）を操舵系に付与する反力補正装置としての反力補正アクチュエータ２０を備えている。そして、同反力補正アクチュエータ２０は、ＥＣＵ９によりその作動が制御されている。

図４に示すように、本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ８及び反力補正アクチュエータ２０は、筒状のハウジング２１内に収容されることにより一体に構成されている。そして、このハウジング２１は、車両のボディ（図示略）に固定されている。具体的には、ハウジング２１は、ステアリング２側のアッパハウジング２２とラックアンドピニオン機構４側のロアハウジング２３とからなり、ステアリングシャフト３を構成する第１シャフト１０は、アッパハウジング２２を軸方向に貫通することにより、その先端がロアハウジング２３内に延設されている。そして、ギヤ比可変アクチュエータ８はロアハウジング２３内に、反力補正アクチュエータ２０はアッパハウジング２２内に収容されている。

更に詳述すると、本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ８のモータ１３は、ロアハウジング２３の内周に固定されたステータ２６と、該ステータ２６の内側において回転可能に軸支された中空筒状のモータシャフト２７とにより構成されるブラシレスモータであり、ロアハウジング２３内に延設された第１シャフト１０は、モータシャフト２７内に挿通されている。そして、モータシャフト２７の一端（ステアリング２側）には、回転角センサ１６としてレゾルバ２８が設けられている。

また、ギヤ比可変アクチュエータ８は、差動機構１２としてハーモニックドライブ（波動歯車装置）３０を有しており、同ハーモニックドライブ３０は、同軸に並置された一対のサーキュラスプライン３１，３２と、これら該各スプラインと噛み合うように同軸配置された筒状のフレキシブルスプライン３３とを備えている。各サーキュラスプライン３１，３２には、互いに異なる歯数が設定されており、フレキシブルスプライン３３は、楕円状に撓められた状態で各サーキュラスプライン３１，３２の内側に配置されることにより、その外歯が該各サーキュラスプライン３１，３２の内歯とそれぞれ部分的に噛合されている。

本実施形態では、モータシャフト２７内に挿通された第１シャフト１０の先端は、連結部材３４を介してハーモニックドライブ３０の第１のサーキュラスプライン３１に連結されており、ハーモニックドライブ３０の第２のサーキュラスプライン３２には、連結部材３５を介して第２シャフト１１が連結されている。そして、モータシャフト２７の先端には、フレキシブルスプライン３３の内側に配置されることにより上記各スプラインとともにハーモニックドライブ３０を構成する波動発生器３６が固定されている。

即ち、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転は、該第１シャフト１０に連結された第１のサーキュラスプライン３１からフレキシブルスプライン３３を介して第２のサーキュラスプライン３２に伝達され、これにより第２シャフト１１へと伝達される。また、波動発生器３６は、モータ１３に駆動されフレキシブルスプライン３３の内側を回転することにより、上記撓められたフレキシブルスプライン３３の楕円形状、即ち両サーキュラスプライン３１，３２との噛合部を回転させる。そして、第１のサーキュラスプライン３１と第２のサーキュラスプライン３２と間の歯数差に基づいて、第２のサーキュラスプライン３２が波動発生器３６の回転方向と逆方向に回転することにより、モータ１３の回転が減速されて第２シャフト１１に伝達されるようになっている。

一方、反力補正アクチュエータ２０は、駆動源としてのモータ３７と、減速機構としてのハーモニックドライブ３８を備えている。本実施形態では、このモータ３７もまたブラシレスモータであり、該モータ３７は、アッパハウジング２２の内周に固定されたステータ４１と、該ステータ４１の内側において回転可能に軸支された中空筒状のモータシャフト４２とを備えている。そして、第１シャフト１０は、モータシャフト４２の筒内に挿通されることにより、アッパハウジング２２を軸方向に貫通し、その先端がロアハウジング２３内に延設されている。

ハーモニックドライブ３８は、上記のハーモニックドライブ３０と同様に、一対のサーキュラスプライン４３，４４、フレキシブルスプライン４５、及び波動発生器４６を備えており、第１のサーキュラスプライン４３は、連結部材４７を介して第１シャフト１０と連結され、第２のサーキュラスプライン４４は、アッパハウジング２２に固定されている。そして、波動発生器４６には、モータシャフト４２の一端が連結されている。

即ち、上記ギヤ比可変アクチュエータ８側のハーモニックドライブ３０の場合と同様に、波動発生器４６は、モータ３７に駆動されフレキシブルスプライン４５の内側を回転することにより、同フレキシブルスプライン４５と両サーキュラスプライン４３，４４との間の噛合部を回転させる。そして、これにより第１のサーキュラスプライン４３が波動発生器４６の回転と逆方向に回転することにより、そのモータトルクが上記補正トルクとして第１シャフト１０に伝達されるようになっている。

また、本実施形態の反力補正アクチュエータ２０には、ステアリング操作に伴う操舵トルクを検出するための操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ５１が一体に組み込まれている。具体的には、反力補正アクチュエータ２０のモータシャフト４２には、その径方向の厚みが薄肉とされた薄肉部５２が形成されるとともに、その両端部４２ａ，４２ｂの近傍には、該薄肉部５２を挟むように一対のレゾルバ５３，５４が設けられている。尚、薄肉部５２は、ステータ４１と対向するロータ部５５よりもステアリング２側に設けられている。そして、これらのレゾルバ５３，５４及びモータシャフト４２によりトルクセンサ５１が構成されている。

即ち、モータシャフト４２には、薄肉部５２が形成されているため、ハーモニックドライブ３８を介してステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転、即ち操舵トルクが伝達されることにより捻れが生じ、ステアリング２側の端部４２ａとラックアンドピニオン機構４側の端部４２ｂとの間に回転角差が発生する。そして、この回転角差を両端部４２ａ，４２ｂの近傍に設けられたレゾルバ５３，５４により検出することにより、その操舵トルクを検出することが可能となっている。

図１に示すように、本実施形態では、このトルクセンサ５１（詳しくはそのレゾルバ５３，５４）はＥＣＵ９に接続されており、ＥＣＵ９は、このトルクセンサ５１により検出される操舵トルクを検出する。そして、その操舵トルクに基づいて、ステアリング２に作用する反力トルクを補正するために操舵系に付与すべき補正トルクを決定し、モータ３７に対する駆動電力の供給を通じて同モータ３７の発生するモータトルクを制御することにより、反力補正アクチュエータ２０の作動、即ち第１シャフト１０に付与する補正トルクを制御するようになっている。

（自動操舵制御）
次に、本実施形態のステアリング装置における自動操舵制御の態様について説明する。
本実施形態のステアリング装置１は、ステアリング操作によるマニュアル操舵において上記ギヤ比可変制御を行う通常モードに加え、ステアリング操作の入力によらず、自動的に操舵輪６の舵角（タイヤ角θt）を自動的に変更、即ち自動操舵制御を実行する自動操舵モードを有している。

詳述すると、図１に示すように、ステアリング装置１は、上記操舵角センサ１４、車速センサ１５、回転角センサ１６、及びトルクセンサ５１に加え、ヨーレイトセンサ５６等の各種センサを備えており、ＥＣＵ９には、これらの各センサにより検出されるヨーレイトＲy等の車両状態量、或いは車間距離、白線検知信号等、車両周囲の状況信号が入力されるようになっている。そして、ＥＣＵ９は、これらの車両状態量及び状況信号に基づきギヤ比可変アクチュエータ８の作動、即ちＡＣＴ角θtaを変更することにより、自動操舵制御を実行する。尚、自動操舵制御の具体的態様は、公知技術であるためその説明を省略する。

また、本実施形態では、ＥＣＵ９は、上記自動操舵制御の実行時には、ステアリング２を回転不能に保持すべく反力補正アクチュエータ２０の作動を制御する（ステアリング保持制御）。尚、本実施形態では、ＥＣＵ９は、位置制御を行うことによりこの保持制御を実行する。そして、これにより、緊急操舵が必要な場合には、速やかにステアリング操作を行うことができるようになっている。

［自動操舵停止時の制御態様］
本実施形態のステアリング装置１もまた、自動操舵モードを備えたその他多くの車両用操舵装置と同様に、自動操舵中にステアリング操作が発生した場合には、フェールセーフの観点から、上記自動操舵制御を停止する。しかしながら、このように自動操舵モードにおいて、ステアリング２を回転不能に保持する構成では、上述のように、その自動操舵制御の停止により、運転者の想定する操舵トルクと現実に要する操舵トルクとの間に乖離が生ずる可能性がある。

例えば、図５及び図６に示すように、操舵輪６に舵角（タイヤ角θt）が発生している場合、操舵系には、操舵輪６側から、このタイヤ角θtを低減しようとする力、即ち路面反力Ｒが印加される。従って、仮にタイヤ角θtを一定に保持するならば、この路面反力Ｒに抗する力をステアリング２側から操舵系に印加する必要がある。つまり、例えば、路面反力Ｒによって、操舵輪６側からステアリングシャフト３をＡ方向（図中時計回り）に回転させる路面反力トルクＴrが印加されている場合には、ステアリング２側からステアリングシャフト３をＢ方向（図中反時計回り）に回転させるトルク、即ち路面反力トルクＴrに抗する抗路面反力トルクＴr´を印加する必要がある。そして、図５に示すように、自動操舵制御時には、ギヤ比可変アクチュエータ８の作動によって、この抗路面反力トルクＴr´に相当するモータトルクＴmがステアリングシャフト３（第２シャフト１１）に印加されることにより、そのバランスが保たれている。尚、タイヤ角θtを大とする方向に操舵輪６を転舵する場合には、要求される抗路面反力トルクＴr´より大きなモータトルクＴmが印加され、そのモータトルクＴmが要求される抗路面反力トルクＴr´より小さい場合には、タイヤ角θtは小となる。

一方、図６に示すように、ステアリング操作の発生により自動操舵制御が停止された場合、基本的にモータトルクＴmは「０」となる。そして、ステアリング２から入力される操舵トルクＴhと要求される抗路面反力トルクＴr´とに乖離がある場合、その差分ΔＴによって操舵フィーリングは急峻に変化することになる。

この点を踏まえ、本実施形態のステアリング装置１では、ＥＣＵ９は、その差分ΔＴを低減させるべく反力補正アクチュエータ２０の作動を制御する。詳述すると、本実施形態のステアリング装置１は、操舵トルクＴhを検出する上記トルクセンサ５１に加え、路面反力Ｒ（路面反力トルクＴr）を検出する第２のトルクセンサ５７を備えている（図１参照）。尚、本実施形態では、この第２のトルクセンサ５７として、第２シャフト１１に設けられたパワーアシスト制御用のものが利用されている。そして、ＥＣＵ９は、トルクセンサ５１により検出される操舵トルクＴh及び第２のトルクセンサ５７により検出される路面反力トルクＴrに基づいて、要求される抗路面反力トルクＴr´と操舵トルクＴhとの差分ΔＴに相当する補正トルクＴcをステアリングシャフト３（第１シャフト１０）に付与すべく反力補正アクチュエータ２０の作動を制御する（反力補正制御）。尚、抗路面反力トルクＴr´は、路面反力トルクＴrと対応関係にあるため、そのトルク入力方向の見方（符号の取り方）を変えるだけで容易に取得可能である。

即ち、本実施形態のステアリング装置１では、自動操舵制御停止時には、反力補正アクチュエータ２０の作動によって、要求される抗路面反力トルクＴr´に対して操舵トルクＴhが不足する分（又は過剰な分）のトルクが補正トルクＴcとして操舵系（第１シャフト１０）に付与される。従って、ステアリング２に作用する反力トルクは、ステアリング２に入力された操舵トルクＴhに対応する運転者の想定するものと略等しくなり、これにより、操舵フィーリングの急峻な変化を抑制して、自動操舵モードからステアリング操作によるマニュアル操舵、即ち通常モードへの移行を円滑なものとすることができる。

また、本実施形態のステアリング装置１では、ＥＣＵ９は、上記反力補正制御において操舵系に付与する補正トルクＴcを時間経過とともに徐々に低減させる。即ち、上記反力補正制御の実行により、ステアリング２に作用する反力トルクは運転者の想定するものと略等しくなる。しかしながら、依然として、要求される抗路面反力トルクＴr´とステアリング２に入力される操舵トルクＴhとの間に乖離があることに変わりはなく、こうした乖離は速やかに是正されるのが望ましい。その点、上記のように補正トルクＴcを徐々に低減することで、運転者は、同補正トルクＴcの減少により変化する手応え、即ち反力トルクの変化分だけ、その操舵トルクＴhを変化させる。そして、徐々に補正トルクＴcを略ゼロとすることにより、運転者に違和感を与えることなく、その操舵トルクＴhを要求される抗路面反力トルクＴr´に等しくすることができる。

更に、本実施形態のステアリング装置１では、ＥＣＵ９は、自動操舵制御の停止後、ＡＣＴ角θtaを、通常の伝達比可変制御における操舵角θsに対応する角度（図２及び図３参照）まで、時間経過とともに徐々に変更する。即ち、本実施形態のステアリング装置１では、自動操舵制御時には、ステアリング２を回転不能に保持するため、その保持状態における操舵角θsと実際のタイヤ角θtに対応する本来の操舵角とは相違しており、上記のような要求される抗路面反力トルクＴr´と入力される操舵トルクＴhとの間の乖離もこの相違によって引き起こされる。従って、その相違もまた速やかに是正されるのが望ましい。その点、上記のように、ＡＣＴ角θtaを徐々に変更することで、運転者は、その変更に応じてステアリング２に修正舵を加える。そして、これにより、運転者に違和感を与えることなく、操舵角θsを実際のタイヤ角θtに対応する角度に一致させることができる。

次に、本実施形態における自動操舵制御の処理手順について説明する。
図７のフローチャートに示すように、ＥＣＵ９は、先ず、操舵トルクＴh、及び路面反力トルクＴr（抗路面反力トルクＴr´）を含む各種センサ値を検出し（ステップ１０１）、続いてステアリング操作の有無を判定する（ステップ１０２）。尚、このステップ１０２におけるステアリング操作判定は、例えば、操舵トルクＴhの絶対値が所定時間以上継続して所定値α１以上、又は操舵トルクＴhの２回微分値が所定値β１以上となったか否かを判定することにより行われる。そして、ステアリング操作がないと判定した場合（ステップ１０２：ＮＯ）には、上述の自動操舵制御（ステップ１０３）、及びステアリング保持制御（ステップ１０４）を実行する。

一方、上記ステップ１０２において、ステアリング操作があると判定した場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）には、ＥＣＵ９は、自動操舵制御を停止する（ステップ１０５）。そして、上記ステアリング保持制御を停止して、要求される抗路面反力トルクＴr´と操舵トルクＴhとの差分ΔＴを低減させる補正トルクＴcを第１シャフト１０に付与すべく反力補正アクチュエータ２０の作動を制御する（反力補正制御、ステップ１０６）。尚、本実施形態では、反力補正制御の開始時における補正トルクＴcは、上記の差分ΔＴ相当量とされる。

次に、ＥＣＵ９は、急操舵と推定されるステアリング操作があるか否かを判定する（ステップ１０７）。尚、このステップ１０７における急操舵の推定は、例えば、操舵トルクＴhの絶対値が所定値α２以上、且つ操舵トルクＴhの２回微分値が所定値β２以上となったか否かを判定することにより行われる。そして、急操舵がないと判定した場合（ステップ１０７：ＮＯ）には、第１シャフト１０に付与する補正トルクＴcを時間経過とともに徐々に低減するための補正トルク徐変演算（ステップ１０８）、及びＡＣＴ角θtaを伝達比可変制御における操舵角θsに対応する角度、即ちまで時間経過とともに徐々に変更するＡＣＴ角徐変制御（ステップ１０９）を実行する。

尚、補正トルクＴcは、例えば、次式により算出することができ、同式において補正トルクＴcを時間とともに減少させる関数ｆ（ｔ）は、上記ステップ１０８の補正トルク徐変演算において、時間経過とともに関数ｆ（ｔ）の値が減少する特性を有するマップを参照することにより演算することができる。

Ｔc＝（（Ｔr´−Ｔh）×Ａ＋Ｂ）×ｆ（ｈ） ・・・（１）
但し、「Ａ」は車速に依存する係数、「Ｂ」はオフセット量である。
次に、ＥＣＵ９は、上記ステップ１０８及びステップ１０９の実行により補正トルクＴcの絶対値が「０」、且つＡＣＴ角θtaが通常の角度となったか否かを判定し（ステップ１１０）、この判定条件を満たすまで、上記ステップ１０６〜ステップ１１０の処理を繰り返す。尚、説明の便宜上図示しないが、操舵トルクＴh及び路面反力トルクＴr、その他の各種センサ値は、このステップ１０６〜ステップ１１０の処理を繰り返す間にも逐次検出されることはいうまでもない。そして、補正トルクＴcが「０」、且つＡＣＴ角θtaが通常の角度と判定した場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）には、反力補正制御を終了する（ステップ１１１）。

尚、本実施形態では、上記ステップ１０７において、急操舵と推定されるステアリング操作があると判定した場合（ステップ１０７：ＹＥＳ）には、そのステアリング操作の妨げとならないように、即座に反力補正制御を終了する。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）ステアリング装置１は、操舵トルクＴhを検出する上記トルクセンサ５１に加え、路面反力Ｒ（路面反力トルクＴr）を検出する第２のトルクセンサ５７を備える。そして、自動操舵制御停止時、ＥＣＵ９は、トルクセンサ５１により検出される操舵トルクＴh及び第２のトルクセンサ５７により検出される路面反力トルクＴrに基づいて、要求される抗路面反力トルクＴr´と操舵トルクＴhとの差分ΔＴを低減させる補正トルクＴcをステアリングシャフト３に付与すべく反力補正アクチュエータ２０の作動を制御する。

このような構成とすれば、自動操舵制御停止時には、反力補正アクチュエータ２０の作動によって、要求される抗路面反力トルクＴr´に対して操舵トルクＴhが不足する分（又は過剰な分）のトルクが補正トルクＴcとして操舵系（第１シャフト１０）に付与される。従って、ステアリング２に作用する反力トルクは、ステアリング２に入力された操舵トルクＴhに対応する運転者の想定するものと略等しくなり、これにより、操舵フィーリングの急峻な変化を抑制して、自動操舵モードからステアリング操作によるマニュアル操舵、即ち通常モードへの移行を円滑なものとすることができる。

（２）ＥＣＵ９は、上記反力補正制御において操舵系に付与する補正トルクＴcを時間経過とともに徐々に低減させる。このような構成とすれば、運転者は、同補正トルクＴcの減少により変化する手応え、即ち反力トルクの変化分だけ、その操舵トルクＴhを変化させる。そして、徐々にその補正トルクＴcを略ゼロとすることにより、運転者に違和感を与えることなく、その操舵トルクＴhを要求される抗路面反力トルクＴr´に等しくすることができる。

（３）ＥＣＵ９は、自動操舵制御の停止後、ＡＣＴ角θtaを、通常の伝達比可変制御における操舵角θsに対応する角度（図２及び図３参照）まで、時間経過とともに徐々に変更する。このような構成とすれば、運転者は、そのＡＣＴ角θtaの変更に応じてステアリング２に修正舵を加える。その結果、運転者に違和感を与えることなく、操舵角θsを実際のタイヤ角θtに対応する角度に一致させることができる。

（４）ＥＣＵ９は、急操舵と推定されるステアリング操作があると判定した場合には、反力補正制御を終了する。これにより、反力補正アクチュエータ２０の作動が緊急回避操舵の妨げとなるのを防止することができる。

なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、本発明を、ＥＰＳアクチュエータ７を備えたステアリング装置１に具体化し、路面反力Ｒを検知する路面反力検知手段として、第２シャフト１１に設けられたパワーアシスト制御用の第２のトルクセンサ５７を利用することした。しかし、これに限らず、第２のトルクセンサ５７に替わる路面反力検知手段を有するものであれば、油圧式のパワーステアリング装置、或いはパワーアシストを行わないステアリング装置に具体化してもよい。即ち、路面反力検知手段は、直接的に路面反力トルクＴrを検出可能なトルクセンサに限らず、車両状態量に基づく推定により間接的に路面反力Ｒ（路面反力トルクＴr）を検知するものであってもよい。尚、その推定は、例えば、操舵角θsや車速等と路面反力Ｒとの関係を予め実験やシミュレーション等により求め、その関係をマップにする。そして、このマップを参照することで容易に行うことができる。

・本実施形態では、ギヤ比可変アクチュエータ８及び反力補正アクチュエータ２０は、ともにハウジング２１内に収容されることにより一体に構成されることとしたが、反力補正アクチュエータ２０が、ステアリング２とギヤ比可変アクチュエータ８との間に設けられるものであれば、別体に設けられるものであってもよい。また、ギヤ比可変アクチュエータ８は、ＥＰＳアクチュエータ７と一体であってよく、そのハウジングが車両のボディ（図示略）に固定されないものであってもよい。

・本実施形態では、ステアリング操作に伴う操舵トルクを検出するためのトルクセンサ５１は、反力補正アクチュエータ２０と一体に組み込まれるととしたが、反力補正アクチュエータ２０と別体に設けられるものであってもよい。

・本実施形態では、自動操舵制御の停止後、ＡＣＴ角θtaを、通常の伝達比可変制御における操舵角θsに対応する角度まで時間経過とともに徐々に変更することとした。しかし、これに限らず、ＡＣＴ角θtaを時間経過とともに徐々に低減する構成としてもよい。このような構成とすれば、運転者に違和感を与えることなく、タイヤ角θtと操舵角θｓとの関係をリニアなものに近づけることができる。

本実施形態のステアリング装置の概略構成図。 伝達比可変制御の作用説明図。 伝達比可変制御の作用説明図。 ギヤ比可変アクチュエータ及び反力補正アクチュエータの断面図。 自動操舵制御時における操舵系に作用する力のバランスを示す説明図。 自動操舵制御停止時における操舵系に作用する力のバランスを示す説明図。 自動操舵制御の処理手順を示す説明図。

符号の説明

１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール（ステアリング）、３…ステアリングシャフト、５…ラック、６…操舵輪、８…ギヤ比可変アクチュエータ、９…ＥＣＵ、１０…第１シャフト、１１…第２シャフト、１３…モータ、２０…反力補正アクチュエータ、３７…モータ、５１…トルクセンサ、５７…第２のトルクセンサ、θs…操舵角、θt…タイヤ角、θts…ステア転舵角、θta…ＡＣＴ角、Ｔh…操舵トルク、Ｒ…路面反力、Ｔr…路面反力トルク、Ｔr´…抗路面反力トルク、Ｔc…補正トルク、ΔＴ…差分。

Claims (5)

1. ステアリングホイールと操舵輪との間の操舵系の途中に設けられ前記ステアリングホイールの操舵角に基づく前記操舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく前記操舵輪の第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングホイールと前記操舵輪との間の伝達比を可変する伝達比可変装置と、該伝達比可変装置とステアリングホイールと間に設けられ前記ステアリングホイールに作用する反力トルクを補正するための補助力を操舵系に付与する反力補正装置と、前記伝達比可変装置及び反力補正装置の作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ駆動に基づく前記第２の舵角を変更することにより、ステアリング操作によらず前記操舵輪の舵角を自動制御する自動操舵モードとを有するとともに、該自動操舵モードにおいては、前記ステアリングホイールを回転不能に保持すべく前記反力補正装置の作動を制御する車両用操舵装置であって、
   前記ステアリングホイールに入力される操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
   前記路面反力を検知する路面反力検知手段とを備え、
   前記制御手段は、前記ステアリング操作の発生時には、前記自動制御を停止するとともに、前記検出された操舵トルクと前記検知された路面反力に基づいて求められる該路面反力に抗するために要求される抗路面反力トルクとの差分を低減させるべく前記反力補正装置の作動を制御すること、
   を特徴とする車両用操舵装置。
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、前記差分を低減させるべく付与される前記補助力を時間経過とともに徐々に低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記自動制御の停止後、前記モータ駆動に基づく前記第２の舵角を伝達比可変制御における前記操舵角に応じた角度まで時間経過とともに徐々に変更すること、を特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記自動制御の停止後、前記モータ駆動に基づく前記第２の舵角を時間経過とともに徐々に低減すること、を特徴とする車両用操舵装置。
5. 請求項１〜請求項４のうちの何れか一項に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御手段は、前記ステアリング操作が急操舵と推定される場合には、前記反力補正装置の作動を停止させること、を特徴とする車両用操舵装置。

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