JP5768472B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置に関するものである。

従来、車両用操舵装置には、ステアリング操作に基づく転舵輪の第１の舵角にモータ駆動に基づく転舵輪の第２の舵角（ＡＣＴ角）を上乗せすることにより、ステアリングの舵角（操舵角）と転舵輪の舵角（転舵角）との間の伝達比、即ちステアリングギヤ比を可変させる伝達比可変装置を備えたものがある。そして、このような車両用操舵装置には、ステアリング中立近傍の小舵角領域において、そのステアリングギヤ比が、よりクイックな値となるように、操舵角に応じて伝達比可変制御を行うものがある（例えば、特許文献１，第６図参照）。

即ち、ステアリング中立近傍のステアリングギヤ比をクイックな値とすることで、直進状態から旋回状態へと移行させる際、その切り込み操舵に対する車両の応答性を向上させることができる。そして、これにより、その直進状態における手応え等を含めた所謂「ステアリング剛性感」を高めることによって、より優れた操舵フィーリングを実現することができる。

特開２００５−１７０１２９号公報

しかしながら、このような利点がある一方、切り戻し操舵時においては、そのステアリング特性が運転者の感覚からずれてしまうという問題が生ずる。即ち、通常、ステアリング中立近傍の応答性は低く設定されており、切り戻し操舵時には、比較的ゆっくりとステアリングが中立位置に復帰するのが一般的である。従って、上記のようにステアリング中立近傍のステアリングギヤ比をクイックな値とすることで、運転者には、その中立位置への復帰が急峻なものに感じられてしまうおそれがあり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

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、切り戻し操舵時に違和感を生じさせることなく、ステアリング中立近傍において切り込み操舵時の応答性を向上させることの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、ステアリングギヤ比を変更可能に操舵系の途中に設けられた伝達比可変装置と、前記伝達比可変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、ステアリング中立近傍において前記ステアリングギヤ比がクイックな値となるように、操舵角に基づいて前記伝達比可変装置の作動を制御する車両用操舵装置であって、前記制御手段は、操舵状態を判定し、該操舵状態が切り戻し操舵である場合には、直前の前記ステアリングギヤ比が維持されるように、前記伝達比可変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、その切り戻し操舵が継続する限り、ステアリングギヤ比は「切り戻し時点」の値で一定となる。従って、ステアリング中立近傍において、切り戻し操舵時のステアリングギヤ比は、その切り込み操舵時のステアリングギヤ比よりもスローな値になり、且つ何れの操舵角位置から切り戻し操舵に移行した場合であっても、ステアリング中立位置において、その操舵角と転舵角とが一致する。その結果、その操舵角と転舵角との関係を崩すことなく、穏やかにステアリングを中立位置に復帰させることができる。そして、これにより、切り戻し操舵時に違和感を生じさせることなく、ステアリング中立近傍において切り込み操舵時の応答性を向上させることができる。

さらに、前記制御手段は、切り込み操舵時には、その切り込み操舵が開始された時点における操舵角の値を基準点とし、該基準点からの舵角変化に基づいて舵角ゲインを演算することにより、前記操舵角に基づいて前記ステアリングギヤ比を変化させるとともに、前記舵角ゲインは、前記舵角変化が小さい領域において、クイックなステアリングギヤ比となるように設定される。

上記構成によれば、切り込み操舵時、その舵角ゲインを演算する際の基準点が切り込み開始時点の操舵角の値にシフトされることで、ステアリング中立近傍の小舵角領域のみならず、その他の舵角領域においても、その切り込み初期におけるステアリングギヤ比がクイックになる。そして、請求項１の発明と組み合わせることにより、その操舵角と転舵角との関係を崩すことなく、穏やかにステアリングを中立位置に復帰させることができる。その結果、切り戻し操舵時においても運転者に違和感を生じさせることなく、ステアリング操作に対する応答性を高めて、良好な操舵フィーリングを実現することができる。
請求項２に記載の発明は、操舵系の途中に設けられ、ステアリング操作に基づく第１の舵角にモータ駆動に基づく第２の舵角を上乗せすることによりステアリングギヤ比を可変させる伝達比可変装置と、前記伝達比可変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、ステアリング中立近傍において前記ステアリングギヤ比がクイックな値となるように、操舵角に基づいて前記伝達比可変装置の作動を制御する車両用操舵装置であって、前記制御手段は、操舵状態を判定し、該操舵状態が切り戻し操舵である場合には、直前の前記ステアリングギヤ比が維持されるように、前記伝達比可変装置の作動を制御し、前記制御手段は、目標ギヤ比に対するベースギヤの比率に、前記操舵角に基づいて演算される操舵角ゲインを乗じた可変ギヤ比率を所定周期で演算し、前記可変ギヤ比率に基づいて前記モータ駆動に基づく第２の舵角成分を演算するとともに、前記第２の舵角成分の演算に用いた前記可変ギヤ比率を前回値として保持し、切り戻し操舵時には、前回値として保持された前記可変ギヤ比率に基づいて前記第２の舵角成分を演算すること、を要旨とする。

本発明によれば、切り戻し操舵時に違和感を生じさせることなく、ステアリング中立近傍において切り込み操舵時の応答性を向上させ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。

車両用操舵装置の概略構成図。 （ａ）（ｂ）伝達比可変制御の作用説明図。 車両用操舵装置の制御ブロック図。 第１の実施形態におけるギヤ比可変制御演算部の概略構成を示すブロック図。 各実施形態におけるギヤ比可変制御の作用説明図。 第１の実施形態におけるギヤ比可変制御の作用説明図。 第２の実施形態におけるギヤ比可変制御演算部の概略構成を示すブロック図。

［第１の実施形態］
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態の車両用操舵装置１の概略構成図である。同図に示すように、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラック＆ピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。そして、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＆ピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。尚、本実施形態のステアリングシャフト３は、ステアリング２側から順に、コラムシャフト、インターミディエイトシャフト、及びピニオンシャフトの三本の軸部材を連結してなる周知の構成を有している。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッドを介してナックル（図示略）に伝達されることにより、転舵輪６の舵角、即ち車両の進行方向が変更されるようになっている。

尚、本実施形態の車両用操舵装置１は、所謂ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）であり、詳しくは、その駆動源であるモータ７が上記ラック軸５と同軸に配置されたラック同軸型のＥＰＳである。そして、そのモータトルクをボール螺子機構（図示略）により軸方向の押圧力に変換してラック軸５に伝達することにより、操舵系にアシスト力を付与する構成となっている。

また、本実施形態の車両用操舵装置１は、ステアリング２（の舵角）と転舵輪６（の舵角）との間の伝達比（ステアリングギヤ比）を変更可能に操舵系の途中に設けられた伝達比可変装置８と、同伝達比可変装置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、本実施形態では、伝達比可変装置８は、ステアリングシャフト３を構成するインターミディエイトシャフト３ａに設けられている。具体的には、本実施形態のインターミディエイトシャフト３ａは、ステアリング２側（同図中、上側）に位置する第１シャフト１０とラック軸５側（同図中、下側）に位置する第２シャフト１１とからなる。そして、伝達比可変装置８は、これら第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とを備えて構成されている。

即ち、本実施形態の伝達比可変装置８は、ステアリング操作に伴う第１シャフト１０の回転に、モータ駆動に基づく回転を上乗せして第２シャフト１１に伝達する。そして、そのラック＆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）することにより、ステアリング２と転舵輪６との間の伝達比を任意に変更することが可能となっている。

つまり、図２（ａ）（ｂ）に示すように、伝達比可変装置８は、ステアリング操作に基づく転舵輪６の舵角（ステア転舵角θts）にモータ駆動に基づく転舵輪の舵角（ＡＣＴ角θta）を上乗せすることにより、操舵角θsと転舵角θtとの間の伝達比を可変させる。

尚、この場合における「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と転舵角θtとの間の伝達比」をオーバーオールギヤ比（操舵角θs／転舵角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（転舵角θt大、図２（ａ）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（転舵角θt小、図２（ｂ）参照）。

次に、本実施形態の車両用操舵装置の電気的構成及び制御態様について説明する。
本実施形態では、伝達比可変装置８の駆動源であるモータ１３には、ブラシレスモータが採用されており、同モータ１３は、ＥＣＵ９から三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電力が供給されることにより回転する。そして、ＥＣＵ９は、この駆動電力の供給を通じてモータ１３の回転を制御することにより、伝達比可変装置８の作動、即ちＡＣＴ角θtaを制御する（伝達比可変制御）。

詳述すると、図１に示すように、ＥＣＵ９には、操舵角センサ１６により検出された操舵角θs（操舵速度ωs）、及び車速センサ１７により検出された車速Ｖが入力されるようになっている。そして、ＥＣＵ９は、これら操舵角θs（操舵速度ωs）及び車速Ｖに基づいてモータ１３の回転を制御することにより伝達比可変装置８の作動、即ち伝達比可変制御を実行する。

さらに詳述すると、図３に示すように、ＥＣＵ９は、モータ制御信号を出力するマイコン２１と、モータ制御信号に基づいてモータ１３に駆動電力を供給する駆動回路２２とを備えている。

尚、以下に示す制御ブロックは、マイコン２１が実行するコンピュータプログラムにより実現されるものである。そして、同マイコン２１は、所定のサンプリング周期で上記各状態量を検出し、所定周期毎に以下の各制御ブロックに示される各演算処理を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

本実施形態のマイコン２１は、ギヤ比可変制御演算部２３及び微分ステア制御演算部２４を備えている。そして、ギヤ比可変制御演算部２３は、車速Ｖ及び操舵角θsに基づいてギヤ比可変指令角θvg*を演算し（ギヤ比可変制御）、微分ステア制御演算部２４は、操舵速度ωs（及び車速Ｖ）に基づいて微分ステア指令角θls*を演算する（微分ステア制御）。

これらギヤ比可変制御演算部２３及び微分ステア制御演算部２４により演算されたギヤ比可変指令角θvg*及び微分ステア指令角θls*は、加算器２５へと入力される。そして、マイコン２１は、この加算器２５において、これらギヤ比可変指令角θvg*及び微分ステア指令角θls*を重畳することにより、上記ＡＣＴ角θtaに対応するピニオンＡＣＴ角θpaの目標値として、ピニオンＡＣＴ角指令値θpa*を演算する（図２（ａ）（ｂ）参照）。

尚、本実施形態では、ステアリングシャフト３における伝達比可変装置８よりもラック＆ピニオン機構側に位置する部分（図１参照、第２シャフト１１よりも下側）の回転角がピニオン角（θp）として定義されている。そして、そのピニオン角（θp）のうち、伝達比可変装置８の作動により重畳される上乗せ分が上記ピニオンＡＣＴ角θpaに相当する。

本実施形態のマイコン２１において、このようにして演算されたピニオンＡＣＴ角指令値θpa*は、モータ制御信号生成部２７に入力される。また、同モータ制御信号生成部２７には、モータレゾルバ（回転角センサ）２６により検出されるモータ回転角θmが入力されるようになっている。そして、同モータ制御信号生成部２７は、そのモータ回転角θmに基づいてピニオンＡＣＴ角θpaを演算し、制御目標値としてのピニオンＡＣＴ角指令値θpa*に実際値である同ピニオンＡＣＴ角θpaを追従させるべく回転角フィードバック制御を実行することにより、モータ制御信号を生成する。

本実施形態のマイコン２１は、このようにしてモータ制御信号生成部２７において生成されたモータ制御信号を駆動回路２２に出力する。そして、本実施形態のＥＣＵ９は、同駆動回路２２が、そのモータ制御信号に基づく駆動電力をモータ１３に供給することにより、伝達比可変装置８の作動を制御する構成になっている。

（ギヤ比可変制御）
次に、本実施形態におけるギヤ比可変制御の態様について説明する。
図４に示すように、本実施形態のギヤ比可変制御演算部２３は、車速Ｖ及び操舵角θsに基づいて増速率αを演算する増速率演算部３１を備えている。そして、同ギヤ比可変制御演算部２３は、その増速率αを操舵角θsの変化量（Δθs）に乗じた値を積算することにより、そのギヤ比可変指令角θvg*の演算を実行する。

詳述すると、本実施形態のギヤ比可変制御演算部２３において、増速率演算部３１が演算する増速率αは、操舵角θsとともに、ギヤ比可変指令角演算部３２に入力される。また、このギヤ比可変指令角演算部３２は、前回の演算周期において入力された操舵角θsの前回値θs_pr、及び同じく前回の演算周期において出力したギヤ比可変指令角θvg*の前回値θvg_pr*を保持する。そして、その入力される操舵角θs及び保持する前回値θs_prに基づいて当該操舵角θsの変化量Δθsを演算することにより、下記（１）式に基づいて、今回の演算周期におけるギヤ比可変指令角θvg*を演算する。

θvg*＝θvg_pr*＋（Δθs×α） ・・・（１）
さらに詳述すると、本実施形態の増速率演算部３１には、操舵角θsの変化を監視することにより、運転者によるステアリング操作の状態（操舵状態）が「切り込み」又は「切り戻し」（若しくは「保舵」）の何れであるかを判定する操舵状態判定部３４が設けられている。尚、「切り込み」は、操舵角θs（の絶対値）を増加させる方向のステアリング操作であり、「切り戻し」は、操舵角θs（の絶対値）を減少させる方向のステアリング操作である。

また、増速率演算部３１は、切り込み時ギヤ比率演算部３５及び切り戻し時ギヤ比率演算部３６を備えている。そして、同増速率演算部３１は、上記操舵状態判定の結果に基づいて、これらの両ギヤ比率演算部が演算する切り込み時ギヤ比率Ｒvg_in又は切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outの何れかを選択し、その値から「１」を減算することにより、上記増速率αを演算する。

具体的には、切り込み時ギヤ比率演算部３５は、車速Ｖに基づいて目標ギヤ比Ｒgr_vsを演算する目標ギヤ比演算部４１と、当該目標ギヤ比Ｒgr_vsに対するベースギヤ比Ｒgr_bsの比率（ギヤ比率：Ｒvg０＝Ｒgr_bs／Ｒgr_vs）を演算するギヤ比率演算部４２とを備えている。

尚、本実施形態では、これら目標ギヤ比Ｒgr_vs及びベースギヤ比Ｒgr_bsは、オーバーオールギヤ比により表される。そして、上記目標ギヤ比演算部４１は、低車速領域においてはクイックなステアリングギヤ比（オーバーオールギヤ比：小）となり、高車速領域においてはスローなステアリングギヤ比（オーバーオールギヤ比：大）となるように、その車速Ｖに応じた目標ギヤ比Ｒgr_vsを演算する。

また、切り込み時ギヤ比率演算部３５は、舵角ゲインＫanを演算する舵角ゲイン演算部４３を備えている。そして、同切り込み時ギヤ比率演算部３５は、乗算器４４において、その舵角ゲインＫanを上記ギヤ比率Ｒvg０に乗ずることにより、上記切り込み時ギヤ比率Ｒvg_inを演算する。

ここで、本実施形態の切り込み時ギヤ比率演算部３５には、上記舵角ゲイン演算部４３が舵角ゲインＫanを演算する際の基準点θ０を演算する基準点演算部４５が設けられている。具体的には、本実施形態の基準点演算部４５には、操舵角θs及び上記操舵状態判定部３４の判定結果を示す操舵状態信号Ｓ_stが入力されるようになっており、同基準点演算部４５は、その操舵状態信号Ｓ_stが「切り込み」を示すものに変化した時点における操舵角θsの値を基準点θ０として演算する。そして、上記舵角ゲイン演算部４３には、減算器４６において、当該基準点θ０を操舵角θsから減算した値、即ちその切り込み操舵を開始した時点からの舵角変化を示す基準舵角θkが入力される。

そして、本実施形態の舵角ゲイン演算部４３は、その基準舵角θk（の絶対値）が小さいほど、よりクイックなステアリングギヤ比となるような舵角ゲインＫanを演算する構成となっている。

即ち、切り込み操舵時、その舵角ゲインＫanを演算する際の基準点θ０を切り込み開始時点の操舵角θsの値にシフトすることで、ステアリング中立（θs＝０）近傍の小舵角領域のみならず、その他の舵角領域においても、切り込み初期におけるステアリングギヤ比をクイックなものとすることができる。そして、本実施形態では、これにより、運転者のステアリング操作に対する応答性を高めて、良好な操舵フィーリングの実現を図る構成となっている。

一方、切り戻し時ギヤ比率演算部３６には、操舵角θs及び上記ギヤ比可変指令角演算部３２が出力するギヤ比可変指令角θvg*に基づいて、現在（直前）の転舵角θtを演算する転舵角演算部４７が設けられている。また、切り戻し時ギヤ比率演算部３６は、その演算される転舵角θt及び操舵角θsに基づいて現在（直前）のステアリングギヤ比Ｒgrを演算するステアリングギヤ比演算部４８を備えている。更に、切り戻し時ギヤ比率演算部３６は、ギヤ比率演算部４９において、その演算されたステアリングギヤ比Ｒgrに対するベースギヤ比Ｒgr_bsの比率を演算する。そして、同切り戻し時ギヤ比率演算部３６は、その演算された比率を切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outとして出力する構成になっている（Ｒvg_out＝Ｒgr_bs／Ｒgr）。

本実施形態では、上記切り込み時ギヤ比率Ｒvg_in及び切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outは、上記操舵状態判定部３４が出力する操舵状態信号Ｓ_stとともに切替制御部５０に入力される。そして、同切替制御部５０は、その入力される操舵状態信号Ｓ_stが「切り込み」を示す場合には、切り込み時ギヤ比率Ｒvg_inを出力し、その操舵状態信号Ｓ_stが「切り戻し」を示す場合には、切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outに出力する。

そして、本実施形態の増速率演算部３１は、減算器５１において、その切替制御部５０の出力する切り込み時ギヤ比率Ｒvg_in又は切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outから「１」を減算した値を、増速率αとして上記ギヤ比可変指令角演算部３２に出力する構成となっている。

即ち、図５に示すように、ステアリング中立（θs＝０）から切り込み操舵を行った場合、上記舵角ゲインＫanの作用により、ステアリングギヤ比（同図中、実線に示す軌跡Ｌ０）は、その切り込み初期となるステアリング中立（θs＝０）近傍においてはクイックな値になる。そして、操舵角θsの増加に応じて、よりスローな値へと変化する。

一方、切り戻し操舵時、その増速率αを演算する際の基礎となる切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outは、現在（直前）のステアリングギヤ比Ｒgrに対応する値である。そして、その値は、切り戻し操舵が継続する限り維持される。従って、切り戻し時のステアリングギヤ比（同図中、一点鎖線に示す軌跡Ｌ１，Ｌ２）は直前の値、つまり「切り戻し時点」の値で一定となる。

具体的には、例えば、同図中の点Ｐ１において切り戻し操舵に移行した場合には、その切り戻し操舵時のステアリングギヤ比は、軌跡Ｌ１に示されるように当該点Ｐ１における値（Ａ１／Ｂ１）で一定となる。そして、その切り戻し操舵への移行点が点Ｐ２である場合にも同様に、軌跡Ｌ２に示されるように当該点Ｐ２における値（Ａ２／Ｂ２）で一定となる。

つまり、ステアリング中立近傍おいて、切り戻し操舵時のステアリングギヤ比（軌跡Ｌ１，Ｌ２）は、その切り込み操舵時のステアリングギヤ比（軌跡Ｌ０）よりもスローな値になる。そして、何れの時点から切り戻し操舵に移行した場合であっても、その切り戻し操舵時のステアリングギヤ比を示す軌跡は、一定の傾きを有して直線的に原点「（θs，θt）＝（０，０）」を通過する。

例えば、図６に示すように、ステアリング中立（θs＝０）から切り込み操舵を行い、同図中の点Ｐ３において切り戻し、更に点Ｐ４において再び切り込んだ後、点Ｐ５から再度切り戻し操舵を行ったとする。

この時、最初の切り戻し操舵時におけるステアリングギヤ比は、その切り戻し時点の点Ｐ３における値（Ａ３／Ｂ３）で一定であり、図５に示す例と同様、上記原点は、その軌跡Ｌ３の延長線上に存在する。

次に、点Ｐ４からの切り込み操舵時には、切り込み時ギヤ比率Ｒvg_inに基づいて増速率αが演算されるとともに、上記のように、その舵角ゲインＫanを演算する際の基準点θ０が当該点Ｐ４（θs＝Ａ４）にシフトされる。つまり、この再切り込み時におけるステアリングギヤ比は、ステアリング中立（θs＝０）からの最初の切り込み時（軌跡Ｌ０）と同様に、当該点Ｐ４の近傍においてクイックなものになり、その後の操舵角θsの増加に応じて、よりスローな値へと変化することになる（軌跡Ｌ４）。そして、点Ｐ５からの再切り戻し時においては、そのステアリングギヤ比が点Ｐ５における値（Ａ５／Ｂ５）で一定となることにより、その軌跡Ｌ５は、直線的に上記原点を通過する。

そして、本実施形態では、これにより、その操舵角θsと転舵角θtとの関係を崩すことなく、穏やかにステアリングを中立位置に復帰させることが可能となっている。
以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）ギヤ比可変制御演算部２３は、ステアリング中立近傍の小舵角領域において、そのステアリングギヤ比が、よりクイックな値となるように、操舵角θsに応じたギヤ比可変指令角θvg*を演算する。また、ギヤ比可変制御演算部２３は、運転者によるステアリング操作の状態（操舵状態）が「切り込み」又は「切り戻し」の何れであるかを判定する操舵状態判定部３４を備える。そして、ギヤ比可変制御演算部２３は、その操舵状態が「切り戻し」である場合には、直前のステアリングギヤ比が維持されるように、そのギヤ比可変指令角θvg*を演算する。

上記構成によれば、その切り戻し操舵が継続する限り、ステアリングギヤ比は「切り戻し時点」の値で一定となる。従って、ステアリング中立近傍において、切り戻し操舵時のステアリングギヤ比は、切り込み操舵時のステアリングギヤ比よりもスローな値になり、且つ何れの操舵角位置から切り戻し操舵に移行した場合であっても、ステアリング中立位置において、その操舵角θsと転舵角θtとが一致する（θs＝θt＝０）。その結果、その操舵角θsと転舵角θtとの関係を崩すことなく、穏やかにステアリングを中立位置に復帰させることができる。そして、これにより、切り戻し操舵時に違和感を生じさせることなく、ステアリング中立近傍において切り込み操舵時の応答性を向上させることができる。

（２）ギヤ比可変制御演算部２３は、切り込み操舵時には、舵角ゲインＫanに基づいてギヤ比可変指令角θvg*を演算する。また、ギヤ比可変制御演算部２３は、切り込み操舵が開始された時点における操舵角θsの値を、舵角ゲインＫanを演算する際の基準点θ０として演算する。そして、この舵角ゲインＫanは、当該基準点θ０を操舵角θsから減算した値、即ちその切り込み操舵を開始した時点からの舵角変化を示す基準舵角θk（の絶対値）が小さい領域において、よりクイックなステアリングギヤ比となるように設定される。

上記構成によれば、切り込み操舵時、その舵角ゲインＫanを演算する際の基準点θ０が切り込み開始時点の操舵角θsの値にシフトされることで、ステアリング中立（θs＝０）近傍の小舵角領域のみならず、その他の舵角領域においても、その切り込み初期におけるステアリングギヤ比がクイックになる。そして、上記（１）の構成と組み合わせることにより、その操舵角θsと転舵角θtとの関係を崩すことなく、穏やかにステアリングを中立位置に復帰させることができる。その結果、切り戻し操舵時においても運転者に違和感を生じさせることなく、ステアリング操作に対する応答性を高めて、良好な操舵フィーリングを実現することができる。

［第２の実施形態］
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。
図７に示すように、本実施形態のギヤ比可変制御演算部６０は、車速Ｖに基づいて目標ギヤ比Ｒgr_vsを演算する目標ギヤ比演算部６１と、当該目標ギヤ比Ｒgr_vsに対するベースギヤ比Ｒgr_bsの比率（ギヤ比率：Ｒvg０＝Ｒgr_bs／Ｒgr_vs）を演算するギヤ比率演算部６２とを備えている。

また、本実施形態のギヤ比可変制御演算部６０は、操舵角θsに基づいて操舵角ゲインＫ_anを演算する操舵角ゲイン演算部６３を備えるとともに、乗算器６４において、同操舵角ゲインＫ_anを上記ギヤ比率Ｒvg０に乗ずることにより、そのギヤ比可変制御により実現される可変ギヤ比率Ｒvgを演算する。そして、本実施形態の操舵角ゲイン演算部６３は、ステアリング中立（θs＝０）近傍の小舵角領域において、その可変ギヤ比率Ｒvgが、よりクイックなステアリングギヤ比に対応した値となるように、操舵角θsに応じた操舵角ゲインＫ_anを演算する。具体的には、その操舵角θs（の絶対値）が小さいほど、よりクイックなステアリングギヤ比となるように、操舵角ゲインＫ_anを演算する。

更に、本実施形態のギヤ比可変制御演算部６０は、減算器６５において、上記可変ギヤ比率Ｒvgから「１」を減算することにより、当該可変ギヤ比率Ｒvgにおける可変成分を示すＡＣＴギヤ比率Ｒvg_actを演算する。そして、乗算器６６において、当該ＡＣＴギヤ比率Ｒvg_actを操舵角θsに乗ずることにより、上記ギヤ比可変指令角θvg*を演算する構成となっている。

また、ギヤ比可変制御演算部６０には、操舵角θsの変化を監視することにより、運転者によるステアリング操作の状態（操舵状態）を判定する操舵状態判定部６８が設けられている。そして、本実施形態のギヤ比可変制御演算部６０は、その操舵状態が「切り戻し」である場合には、直前のステアリングギヤ比が維持されるように、そのギヤ比可変指令角θvg*を演算する。

詳述すると、本実施形態のギヤ比可変制御演算部６０は、前回の演算周期において演算された可変ギヤ比率Ｒvgの前回値（可変ギヤ比率前回値Ｒvg_pr）を保持する前回値保持部６９を備えている。また、ギヤ比可変制御演算部６０には、切替制御部７０が設けられており、上記可変ギヤ比率前回値Ｒvg_prは、今回の演算周期において演算された可変ギヤ比率Ｒvg及び上記操舵状態判定部６８が出力する操舵状態信号Ｓ_stとともに、この切替制御部７０に入力される。そして、同切替制御部７０は、その入力される操舵状態信号Ｓ_stが「切り込み」を示す場合には、今回周期の可変ギヤ比率Ｒvgを上記減算器６５に出力し、同操舵状態信号Ｓ_stが「切り戻し」を示す場合には、可変ギヤ比率前回値Ｒvg_prを上記減算器６５に出力する。

即ち、切り込み操舵時には、各演算周期において新たに演算される可変ギヤ比率Ｒvgに基づいてＡＣＴギヤ比率Ｒvg_actが演算される。従って、図５に示すように、そのステアリングギヤ比は、上記操舵角ゲインＫ_anの作用により、ステアリング中立（θs＝０）近傍においてはクイックな値になるとともに、操舵角θsの増加に応じて、よりスローな値へと変化する（軌跡Ｌ０）。

一方、切り戻し操舵時には、可変ギヤ比率前回値Ｒvg_prに基づいてＡＣＴギヤ比率Ｒvg_actが演算される、このため、その切り戻し操舵が継続する限り、ステアリングギヤ比は直前の値、つまりは「切り戻し時点」の値で一定となる（軌跡Ｌ１，Ｌ２）。

そして、本実施形態では、これにより、上記第１の実施形態と同様、その操舵角θsと転舵角θtとの関係を崩すことなく、穏やかにステアリングを中立位置に復帰させることが可能となっている。

以上、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
ギヤ比可変制御演算部６０は、目標ギヤ比Ｒgr_vsに対するベースギヤ比Ｒgr_bsの比率（ギヤ比率：Ｒvg０＝Ｒgr_bs／Ｒgr_vs）を演算するギヤ比率演算部６２と、操舵角θsに基づいて操舵角ゲインＫ_anを演算する操舵角ゲイン演算部６３とを備える。そして、ギヤ比可変制御演算部６０は、同操舵角ゲインＫ_anを上記ギヤ比率Ｒvg０に乗じた可変ギヤ比率Ｒvgに操舵角θsを乗ずることによりギヤ比可変指令角θvg*を演算する。また、ギヤ比可変制御演算部６０は、前回の演算周期において演算された可変ギヤ比率Ｒvgの前回値（可変ギヤ比率前回値Ｒvg_pr）を保持する前回値保持部６９を備える。そして、操舵状態が「切り込み」である場合には、今回周期の可変ギヤ比率Ｒvgに基づいてギヤ比可変指令角θvg*を演算し、「切り戻し」である場合には、その可変ギヤ比率前回値Ｒvg_prに基づいてギヤ比可変指令角θvg*を演算する。

上記構成によれば、簡素な構成にて、切り込み操舵時には、ステアリング中立近傍においてはクイックな値になるとともに、操舵角θsの増加に応じて、よりスローな値へとステアリングギヤ比を変更するようなギヤ比可変指令角θvg*を演算することができる。そして、更に、切り戻し操舵時には、直前のステアリングギヤ比を維持するようなギヤ比可変指令角θvg*を演算することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態では、伝達比可変装置８は、インターミディエイトシャフト３ａの途中に設けられることとしたが、コラムシャフトやピニオンシャフトに設けられる構成に具体化してもよい。また、その駆動源であるモータ１３がステアリングシャフト３とともに回転する一体回転型の他、モータが回転しない非回転型のものに具体化してもよい。

・上記第１の実施形態では、切り戻し操舵時には、操舵角θs及びギヤ比可変指令角θvg*に基づいて、現在（直前）の転舵角θtを演算し、当該転舵角θt及び操舵角θsに基づいて現在（直前）のステアリングギヤ比Ｒgrを演算する。そして、そのステアリングギヤ比Ｒgrに対応する切り戻し時ギヤ比率Ｒvg_outに基づいて、ギヤ比可変指令角θvg*を演算することにより、その直前のステアリングギヤ比が維持されるように伝達比可変制御を実行する。また、上記第２の実施形態では、目標ギヤ比Ｒgr_vsに対するベースギヤ比Ｒgr_bsの比率に対応した可変ギヤ比率Ｒvgを所定周期で演算し、該可変ギヤ比率Ｒvgに基づいてギヤ比可変指令角θvg*を演算するとともに、前回の演算周期において演算された同可変ギヤ比率Ｒvgの前回値（可変ギヤ比率前回値Ｒvg_pr）を保持する。そして、切り戻し操舵時には、その可変ギヤ比率前回値Ｒvg_prに基づいて、ギヤ比可変指令角θvg*を演算することにより、その直前のステアリングギヤ比が維持されるように伝達比可変制御を実行することとした。

しかし、これに限らず、その他の方法により、演算周期毎に実際のステアリングギヤ比を演算する。そして、切り戻し操舵時には、その実際のステアリングギヤ比を制御目標値としてギヤ比可変指令角θvg*を演算することにより、伝達比可変制御を実行する構成としてもよい。尚、「実際のステアリングギヤ比」は、例えば、モータ回転角θm、或いは増速率αやＡＣＴギヤ比率Ｒvg_act等から転舵角θt（又はピニオン角θp）を演算することにより求めることができる。

・上記各実施形態では、操舵角θsの変化を監視することにより、そのステアリング操作の状態、具体的には、その操舵状態が上記「切り込み」又は「切り戻し」の何れであるかを判定することとした。しかし、これに限らず、例えば、車速Ｖの影響を考慮する、或いは操舵トルクを用いる等、その他の方法により、その操舵状態を判定する構成であってもよい。

・上記第１の実施形態では、切り込み操舵時、その舵角ゲインＫanを演算する際の基準点θ０を切り込み開始時点の操舵角θsの値にシフトする。そして、その基準舵角θk（の絶対値）が小さいほど、よりクイックなステアリングギヤ比となるような舵角ゲインＫanを演算することした。しかし、これに限らず、上記第２の実施形態と同様、ステアリング中立（θs＝０）近傍の小舵角領域において、その可変ギヤ比率Ｒvgが、よりクイックなステアリングギヤ比に対応した値となるように、操舵角θsに応じた操舵角ゲインＫ_anを演算する。そして、その操舵角ゲインＫ_anをギヤ比率Ｒvg０に乗ずることにより、切り込み時ギヤ比率Ｒvg_inを演算する構成であってもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる技術的思想を効果とともに記載する。
（イ）ステアリングギヤ比を変更可能に操舵系の途中に設けられた伝達比可変装置の制御方法であって、ステアリング中立近傍において前記ステアリングギヤ比がクイックな値となるように、前記操舵角に基づいて前記伝達比可変装置の作動を制御するとともに、前記ステアリング操作の状態を判定し、切り戻し操舵にある場合には、直前の前記ステアリングギヤ比が維持されるように、前記伝達比可変装置の作動を制御すること、を特徴とする伝達比可変装置の制御方法。これにより、切り戻し操舵時に違和感を生じさせることなく、ステアリング中立近傍において切り込み操舵時の応答性を向上させることができる。

（ロ）前記伝達比可変装置は、ステアリング操作に基づく第１の舵角にモータ駆動に基づく第２の舵角を上乗せすることにより前記ステアリングギヤ比を可変させるものであること、を特徴とする。

（ハ）上記（ロ）において、目標ギヤ比に対するベースギヤの比率に対応した可変ギヤ比率を所定周期で演算し、該可変ギヤ比率に基づいて前記モータ駆動に基づく第２の舵角成分を演算するものであって、前記可変ギヤ比率の前回値を保持し、切り戻し操舵時には、前記可変ギヤ比率の前回値に基づいて前記第２の舵角成分を演算すること、を特徴とする。

（ニ）上記（ロ）において、演算周期毎に実際のステアリングギヤ比を演算するとともに、切り戻し操舵時には、その実際のステアリングギヤ比を制御目標値として、前記モータ駆動に基づく第２の舵角成分を演算すること、を特徴とする。

１…車両用操舵装置、２…ステアリング、３…ステアリングシャフト、３ａ…インターミディエイトシャフト、４…ラック＆ピニオン機構、６…転舵輪、８…伝達比可変装置、９…ＥＣＵ、１０…第１シャフト、１１…第２シャフト、１２…差動機構、１３…モータ、２１…マイコン、２３…ギヤ比可変制御演算部、２６…モータレゾルバ、２７…モータ制御信号生成部、３１…増速率演算部、３２…ギヤ比可変指令角演算部、３４…操舵状態判定部、３５…切り込み時ギヤ比率演算部、３６…切り戻し時ギヤ比率演算部、４１…目標ギヤ比演算部、４２，４９…ギヤ比率演算部、４３…舵角ゲイン演算部、４４…乗算器、４５…基準点演算部、４６，５１…減算器、４７…転舵角演算部、４８…ステアリングギヤ比演算部、５０…切替制御部、６０…ギヤ比可変制御演算部、６１…目標ギヤ比演算部、６２…ギヤ比率演算部、６３…操舵角ゲイン演算部、６４，６６…乗算器、６５…減算器、６８…操舵状態判定部、６９…前回値保持部、７０…切替制御部、θs…操舵角、θs_pr…前回値、Δθs…変化量、α…増速率、θt…転舵角、θts…ステア転舵角、θta…ＡＣＴ角、Ｖ…車速、θvg*…ギヤ比可変指令角、θvg_pr*…前回値、θpa*…ピニオンＡＣＴ角指令値、θm…モータ回転角、θpa…ピニオンＡＣＴ角、Ｒvg_in…切り込み時ギヤ比率、Ｒgr_vs…目標ギヤ比、Ｒgr_bs…ベースギヤ比、Ｒvg０…ギヤ比率、Ｋan…舵角ゲイン、θ０…基準点、θk…基準舵角、Ｒvg_out…切り戻し時ギヤ比率、Ｒgr…ステアリングギヤ比、Ｋ_an…操舵角ゲイン、Ｒvg…可変ギヤ比率、Ｒvg_pr…可変ギヤ比率前回値、Ｒvg_act…ＡＣＴギヤ比率、Ｓ_st…操舵状態信号。

Claims (2)

1. ステアリングギヤ比を変更可能に操舵系の途中に設けられた伝達比可変装置と、前記伝達比可変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、ステアリング中立近傍において前記ステアリングギヤ比がクイックな値となるように、操舵角に基づいて前記伝達比可変装置の作動を制御する車両用操舵装置であって、
   前記制御手段は、操舵状態を判定し、該操舵状態が切り戻し操舵である場合には、直前の前記ステアリングギヤ比が維持されるように、前記伝達比可変装置の作動を制御し、
   前記制御手段は、切り込み操舵時には、その切り込み操舵が開始された時点における操舵角の値を基準点とし、該基準点からの舵角変化に基づいて舵角ゲインを演算することにより、前記操舵角に基づいて前記ステアリングギヤ比を変化させるとともに、
   前記舵角ゲインは、前記舵角変化が小さい領域において、クイックなステアリングギヤ比となるように設定されること、を特徴とする車両用操舵装置。
2. 操舵系の途中に設けられ、ステアリング操作に基づく第１の舵角にモータ駆動に基づく第２の舵角を上乗せすることによりステアリングギヤ比を可変させる伝達比可変装置と、前記伝達比可変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、ステアリング中立近傍において前記ステアリングギヤ比がクイックな値となるように、操舵角に基づいて前記伝達比可変装置の作動を制御する車両用操舵装置であって、
   前記制御手段は、操舵状態を判定し、該操舵状態が切り戻し操舵である場合には、直前の前記ステアリングギヤ比が維持されるように、前記伝達比可変装置の作動を制御し、
   前記制御手段は、目標ギヤ比に対するベースギヤの比率に、前記操舵角に基づいて演算される操舵角ゲインを乗じた可変ギヤ比率を所定周期で演算し、前記可変ギヤ比率に基づいて前記モータ駆動に基づく第２の舵角成分を演算するとともに、前記第２の舵角成分の演算に用いた前記可変ギヤ比率を前回値として保持し、
   切り戻し操舵時には、前回値として保持された前記可変ギヤ比率に基づいて前記第２の舵角成分を演算すること、を特徴とする車両用操舵装置。

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