JP6020885B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵部材の操作に基づいて転舵輪を転舵させる車両用操舵装置に関する。

近年、ステアリングホイール等の操舵部材と転舵輪との間の機械的な連結を解き、操舵伝達系の一部を電気的な経路で構成する、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システム（単にＳＢＷとも称する）を搭載した車両用操舵装置が知られている。
この種の車両用操舵装置では、操舵部材につながった操舵機構と、転舵輪を転舵させるための転舵モータを用いて実際にタイヤを転舵する転舵機構とが備えられている。転舵機構は、操舵部材の操舵角を検出するための操舵角センサにより検出される操舵角に基づいて転舵モータを駆動制御する。

この種のステア・バイ・ワイヤ・システムでは、操舵角センサに異常が発生した場合のフェールセーフ対策が重要である。特に操舵角センサの故障時には、転舵機構が正常でも操舵しにくくなってしまう。そのため、操舵角センサの故障時にも操舵が容易にできるようなメカリンクの搭載や（特許文献１）、センサの多重化などの冗長化（特許文献２）が行われている。

特開2004-90784号公報 特開平10-278826号公報

しかしメカリンクを搭載したり、センサの冗長化をすることによる部品点数の増加、コストの増大が問題となっている。
本発明はこの課題に鑑みてなされたものであり、安価かつ簡素な部材の追加でいわゆるステア・バイ・ワイヤ・システムにおけるセンサの故障発生時にも操舵を達成することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

本発明は、操舵部材及び操舵角検出手段を有する操舵機構と、転舵アクチュエータ及び転舵輪を有し操舵機構と機械的に非連結の転舵機構と、転舵アクチュエータの構成部材としての転舵モータを制御する制御装置とを備える車両用操舵装置であって、前記操舵部材の回転運動を、所定方向の直線運動に変換する第１の運動変換機構と、前記第１の運動変換機構に連結され、前記所定方向の直線運動を回転運動に変換する第２の運動変換機構と、前記第２の運動変換機構の回転角に基づいて、操舵部材の中立位置を基準とした操舵方向を検出する操舵方向検出手段とを有し、前記制御装置は、前記操舵角検出手段の故障時に、前記操舵方向検出手段からの方向検出信号に基づいて前記転舵モータを制御するものである。前記第２の運動変換機構は前記回転運動に摩擦抵抗力を与えるための摩擦付与機構を有する。

この構成によれば、操舵角検出手段の正常時には、操舵角検出手段の検出信号に基づいて、転舵機構を介して転舵輪を転舵駆動することができる。また操舵角検出手段に異常が発生したときには、操舵方向検出手段からの操舵方向の検出信号に基づいて転舵モータを制御することができる。この場合、第１の運動変換機構を用いて操舵部材の回転運動を直線運動に変換し、第２の運動変換機構を用いて所定方向の直線運動を回転運動に変換し、第２の運動変換機構の回転角に基づいて、操舵部材の中立位置を基準とした操舵方向を検出するようにしている。これらの第１、第２の運動変換機構と操舵方向検出手段とを用いることで、操舵角検出手段を冗長化しなくても、簡単な構成で、最低限の転舵機能を確保することができる。また、前記摩擦付与機構によって、操舵角検出手段の正常、異常にかかわらず、操舵部材の操作に抵抗力を与え、操舵感を向上させることができる。

前記操舵方向検出手段は、前記第２の運動変換機構の回転角が、左回転又は右回転の閾値に到達したことに基づいて、前記方向検出信号を出力するようにしてもよい。この構成であれば、閾値に到達した時点で操舵方向検出手段から操舵方向の検出信号が出力される。したがって、操舵方向（左、右）の検出ができる。なお、第２の運動変換機構の回転角が閾値に到達しない状態では、操舵方向検出手段から操舵方向の検出信号は原則として出力されないが、操舵角検出手段に異常が発生したことを想定しているので、操舵部材を左又は右に閾値まで回転させたときに操舵方向の検出信号に基づいて転舵モータを制御することで、故障発生時に最低限の操舵を達成することができる。

前記制御装置は、転舵モータを制御する転舵モータ指令値を決定するものであり、転舵モータ指令値は、前記操舵方向の検出信号が同一方向を示す時間積分値に応じて変更されるようにしてもよい。これにより、操舵方向が変化した際に、転舵モータ指令値（転舵量）が急変することを防止でき、車両の挙動を安定させることができる。また閾値まで到達してから時間が経てば、転舵モータ指令値を増加させ、ドライバの操舵したい意図を反映することができる。

転舵モータ指令値は、車速に応じて変化するようにすれば、例えば高速走行時に操舵フィーリングを向上することができる。
また、転舵モータ指令値は、車両の前進時と後退時とで異なる特性に設定されるようにしてもよい。後退時に前進時と同じ転舵モータの出力とすると、旋回し過ぎてしまい、取り回し性が低下するが、本構成によりこの取り回し性の低下を緩和できる。

本発明の一実施形態の車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。 第１の運動変換機構４０及びこれに連結する第２の運動変換機構５０の構造を示す側面図である。 第１の運動変換機構４０の直線動作と第２の運動変換機構５０の回転動作との関係を説明するための図である。 図２におけるＸ−Ｘ線断面図であり、第２の運動変換機構５０に連結された回転型ポテンショメータ５４及び閾値比較回路５６の接続状態を示す。 ポテンショメータ５４の検出電圧と、操舵部材２の操舵角との関係を示すグラフである。 比較回路５６の出力電圧Ｖと操舵角との関係を示すグラフである。 制御装置１９により実行される操舵角センサ１２の異常時の転舵制御処理を説明するためのフローチャートである。 車速に応じて転舵モータを駆動するための転舵モータ指令値motor_reqを算出する方法を説明するためのグラフである。 （ａ）は、比較回路５６の出力電圧Ｖを時間積分する積分回路６２と、積分値に応じて転舵モータ指令値motor_reqを補正する補正回路６１とを示すブロック図である。（ｂ）はハイレベルの状態を維持する時間にわたる時間積分値と、補正ゲインＫとの関係を示すグラフである。 （ａ）は、ボールナット４１に、アーム５２の回転運動に摩擦抵抗力を与えるための摩擦付与機構を付加した構造を示す図である。図１０（ｂ）は、中心軸Ｆを通り、ボールナット４１の移動方向Ｅに垂直な断面Ｙ−Ｙで、ボールナット４１、支柱５１及びアーム５２を切断した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵輪３との機械的な連結が解除された、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システムを構成している。
車両用操舵装置１では、操舵部材２の回転操作に応じて駆動される転舵アクチュエータ４の動作を、ハウジング５に支持された転舵軸６の車幅方向の直線運動に変換するようになっている。この転舵軸６の直線運動は、転舵用の左右の転舵輪３の転舵運動に変換され、これにより車両の転舵が達成される。車両が直進しているときの転舵輪３の位置に対応する操舵部材２の位置が、操舵中立位置として設定されている。

転舵アクチュエータ４は、転舵モータＭを含んでいる。この転舵モータＭの駆動力（出力軸の回転力）は、転舵軸６に関連して設けられた運動変換機構（ボールねじ装置）により、転舵軸６の軸方向の直線運動に変換される。この転舵軸６の直線運動は、転舵軸６の両端に連結されたタイロッド７に伝達され、ナックルアーム８の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム８に支持された転舵輪３の操向が達成される。

これらの転舵軸６、タイロッド７及びナックルアーム８により、転舵輪３を転舵するための転舵機構Ａが構成される。転舵軸６を支持するハウジング５は、車体Ｂに固定されている。
操舵部材２は、車体Ｂに回転可能に支持された操舵軸９に連結されている。操舵軸９には、路面等から転舵輪３に伝わる反力を、操舵反力として操舵部材２に与えるための反力モータ１０が取り付けられている。反力モータ１０は、ブラシレスモータ等のモータである。反力モータ１０は、車体Ｂに固定されたハウジング１１内に収容されている。

車両用操舵装置１には、操舵軸９に関連して、操舵部材２の操舵角を検出するための操舵角センサ１２が設けられている。また、操舵軸９には、操舵部材２に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１３が設けられている。操舵部材２、操舵軸９、操舵角センサ１２により、操舵機構Ｃが構成される。
さらに車両用操舵装置１には、操舵軸９に関連して、操舵部材２の操舵中立位置を基準とした操舵方向を検出する第１の運動変換機構４０を設けている。この第１の運動変換機構４０の構造は操舵方向を検出することができれば任意の構造を採用できるが、本実施形態では操舵軸９が回転すると、その動きを、上下動自在に設置されたボールナット４１の上下の動きに変換することにより、操舵方向を検出している。その詳しい構造と動作は、後に図２を用いて説明する。

一方、車両用操舵装置１には、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角を検出するための転舵角センサ１４が設けられている。
これらのセンサの他にも、車速Ｖを検出する車速センサ１５が設けられている。車速センサ１５は、動力伝達機構の所定の回転軸などの回転速度を検出して車速Ｖを演算するセンサであっても良く、車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）から取得される車速信号に基づいて車速Ｖを検出するセンサであっても良い。

これらのセンサ１２〜１５の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニットである制御装置としての制御装置１９に入力されるようになっている。制御装置１９は、駆動回路２０Ａに指令信号を送ることにより、転舵モータＭを回転駆動する。また制御装置１９は、駆動回路２０Ｂに指令信号を送ることにより、反力モータ１０を回転駆動する。

図２を参照して、操舵方向を検出する第１の運動変換機構４０は、操舵部材２から遠い側に、操舵軸９を貫通させる第１の孔が形成された第１の板状部材４２ａと、操舵部材２に近い側に、操舵軸９を貫通させる第２の孔が形成された第２の板状部材４２ｂと、第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとを橋渡しするように設置されたセンサ支持部材４５とを有している。これらの第１の板状部材４２ａ、第２の板状部材４２ｂ、センサ支持部材４５は、車体Ｂに固定されている。

操舵軸９の一部であって、第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとの間に位置する部分にはボールねじ４３が形成されている。そして多数のボールを内蔵した雌ねじが中心部に形成されたボールナット４１が、ボールねじ４３に嵌合する状態で、第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとの間に設置されている。
さらにボールナット４１には、その中心軸と平行な方向に中心軸を有する１つ又はそれ以上の側孔４６が設けられている。そして第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとの間には、ボールナット４１に設けられた側孔４６に貫通され、ボールナット４１の自由な回転を阻止するための棒状部材４７が渡されている。これにより、ボールナット４１は自ら回転することなく、図２に示す矢印Ｅ方向にのみ移動することができる。なお、操舵部材２が操舵中立位置にあるときに、 ボールナット４１が、第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとのほぼ中間になるように、ボールナット４１の位置が決められている。。

したがって、操舵軸９が図２に示す矢印Ｄのように回転すると、操舵軸９のボールねじ４３が回転し、その動きは、車体Ｂに上下動自在に設置されたボールナット４１の矢印Ｅ方向の上下移動に変換される。
また、第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂは、ボールナット４１の端面に当接することにより、操舵部材２の操舵角に限界を設けるためのストッパ部材としても機能する。

車体Ｂには、ボールナット４１の上下位置を検出するための第２の運動変換機構５０が設けられている。第２の運動変換機構５０は、第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとのほぼ中間の、ボールナット４１から離れた場所に配置され、車体Ｂに固定されボールナット４１の移動方向Ｅに垂直に設置された中心線Ｆの周りに回転可能な支柱５１と、支柱５１に装着されたアーム５２とを備える。アーム５２は、支柱５１とともに回転することができる。アーム５２は前記中心線Ｆに垂直な平面を有しており、この平面に長円状の挿通孔５３が形成されている。挿通孔５３の挿通方向は、中心線Ｆと平行である。

一方、ボールナット４１の側面には、円柱状のピン４８が突出しており、このピン４８が、挿通孔５３に係合している。操舵部材２を操舵して、ボールナット４１が矢印Ｅ方向に上下移動すると、ピン４８もこれに合わせて上下移動し、アーム５２が中心軸Ｆの周りに回転する。したがって、アーム５２の回転角は操舵部材２の操舵角に連動している。
操舵部材２ が操舵中立位置にあるとき、すなわち、ボールナット４１が第１の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとのほぼ中間の位置にあるときは、中心軸Ｆとピン４８との距離は最も近く、操舵部材２ を左又は右に回して、ボールナット４１が第１の板状部材４２ａ又は第２の板状部材４２ｂの何れかに接近すると、中心軸Ｆとピン４８との距離は離れていく。アーム５２に形成された挿通孔５３は、前述のとおり長円状に形成されているので、この距離差を吸収することができる。

図３（ａ）は、ボールナット４１が第２の板状部材４２ｂに接近した状態を描いた図であり、ピン４８は中心軸Ｆよりも最も上側に位置している。この状態でピン４８は、アーム５２に形成された挿通孔５３の遠端に当たっている。図３（ｂ）は、ボールナット４１が第２の板状部材４２ａに接近した状態を描いた図であり、この場合ピン４８は中心軸Ｆよりも最も下側に位置し、ピン４８は、アーム５２に形成された挿通孔５３の遠端に当たっている。また、ボールナット４１が第２の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとの中間にあるときは、ピン４８は中心軸Ｆに最も近くなり、ピン４８は、アーム５２に形成された挿通孔５３の近端に当たる（図２参照）。

図４は、図２の中心軸Ｆを通る断面であって、ボールナット４１の移動方向Ｅに垂直な断面Ｘ−Ｘで、ボールナット４１、支柱５１及びアーム５２を切断した断面図である。支柱５１の一端には、回転型のポテンショメータ５４の回転軸５５が連結されている。このポテンショメータ５４の内部には、図示しないが中心軸Ｆの周りに円環状の抵抗器が配置され、回転軸５５に連動する接点が抵抗器に接触し、回転軸５５の回転とともに円環状の抵抗器の表面を摺動する仕組みになっている。この抵抗器の両端を正負電源＋ＶB，−ＶBにつなぎ、接点の電圧を取り出せば、回転軸５５の回転角に応じた電圧値が得られる。この電圧値をポテンショ出力Ｐという。

図５は、このポテンショ出力Ｐと回転軸５５の回転角に対応するとの関係を示すグラフである。回転軸５５の回転角は操舵角に対応するので、図５の横軸は「操舵角」と表示している。このようにポテンショ出力Ｐは、操舵角に対してリニアに変化している。ポテンショ出力Ｐに閾値Ｔｈｒ，Ｔｈｌを設ける。閾値Ｔｈｒは、操舵部材２を中立位置から右回転させて角度ａ１に到達した時点でのポテンショ出力Ｐであり、正の値をとるものとする。閾値Ｔｈｌは、操舵部材２を中立位置から左回転させて角度−ａ１に到達した時点でのポテンショ出力Ｐであり、負の値をとるものとする。図５における角度ａ２，−ａ２は、ボールナット４１が第１の板状部材４２ａ又は第２の板状部材４２ｂに当接したときの角度であり、操舵部材２の回転限界角に相当する。角度ａ１の例として３０〜６０度，角度ａ２の例として１８０〜５４０度の範囲から選ばれる数値をあげることができるが、本発明はこの数値に限定されるものではない。

図４を参照して、ポテンショ出力Ｐは比較回路５６に入力されている。比較回路５６は、ポテンショ出力Ｐと閾値Ｔｈｒ，Ｔｈｌとを比較して、それらの大小関係に応じて一定の出力信号を出力する回路である。その出力電圧を”Ｖ”で表す。制御装置１９に入力される。 これらのポテンショメータ５４と比較回路５６とが、「操舵方向検出手段」の主構成要素となる。

図６は、比較回路５６の比較機能を説明するためのグラフである。 操舵部材２を中立位置から右回転させて角度ａ１に到達した時点でポテンショ出力Ｐが閾値Ｔｈｒに到達し、比較回路５６の出力電圧Ｖは、ローレベルから閾値Ｔｈｒに上がる。このまま、操舵部材２を角度ａ２まで右回転させても出力電圧Ｖは閾値Ｔｈｒのままである。操舵部材２を中立位置から左回転させて角度−ａ１に到達した時点で出力電圧Ｖは閾値Ｔｈｒから閾値Ｔｈｌに移る。このまま、操舵部材２を角度−ａ２まで左回転させても出力電圧Ｖは閾値Ｔｈｌのままである。中立位置を含む角度−ａ１〜０〜ａ１の間で操舵部材２を回転させても、検出電圧Ｖは前の値の履歴を引きずる。すなわち、出力電圧Ｖは操舵部材２の回転に伴ってヒステリシスループを描く。

以上のように、比較回路５６の出力電圧Ｖを監視することにより、操舵部材２の操舵方向、すなわち「左」（−ａ２〜−ａ１）、「中立又はその近傍」（−ａ１〜０〜ａ１）、「右」（ａ１〜ａ２）の３つの方向を検出することができる。
ただし、前記「左」は過去の履歴を含むので、以前左（−ａ２〜−ａ１）の範囲にあれば、現在は中立又はその近傍にあったとしても、「左」と判定される。「左」の判定が解消されるのは、操舵部材２を右（ａ１〜ａ２）に切ったときである。前記「右」も過去の履歴を含むので、以前（ａ１〜ａ２）の範囲にあり、現在は中立又はその近傍にあったとしても、「右」と判定される。「右」の判定が解消されるのは、操舵部材２を左（−ａ２〜−ａ１）に切ったときである。このようにヒステリシス特性を持たせることによって、 操舵部材２の操舵角が「左」と「中立又はその近傍」との間でふらついているときでも、比較回路５６から安定した出力電圧Ｖを取り出すことができる。「右」と「中立又はその近傍」との間でふらついているときも同様である。

図７は、制御装置１９により実行される転舵制御処理について説明するためのフローチャートである。
まず操舵角センサ１２の正常時の制御装置１９の処理を簡単に説明すると、制御装置１９は、操舵角センサ１２により検出された操舵部材２の操舵角及び車速センサ１５によって検出された車速Ｖに基づいて、転舵モータＭの電流指令値又は回転速度指令値のいずれかを選択して設定する。そして、この電流指令値又は回転速度指令値に基づいて、転舵モータＭを駆動制御する。これにより、転舵モータＭから、操舵部材２の操作方向及び操作量に応じた方向に転舵軸６を移動させるための回転トルクが出力され、車両の走行状況や操舵部材２の操作態様に応じた良好な操舵が達成される。またこれと同時に、制御装置１９は、センサ類１２〜１５が出力する検出信号に基づいて、操舵部材２が操舵された方向と逆方向を向く適当な反力が操舵部材２に付与されるように、駆動回路２０Ｂを介して、反力モータ１０を駆動制御する。

転舵モータＭを駆動制御している間に、操舵角センサ１２に異常が発生すると、反力モータ１０を停止し（ステップＳ１）、車速センサ１５を通して車速を検出する（ステップＳ２）。検出される車速には後退時の車速も含まれる。なお、操舵角センサ１２に異常が発生したことは、操舵角センサ１２の出力値が通常とりえない値をとることで分かる（例えば０の値が無限に続く、など）。

次に転舵モータＭを駆動するための転舵モータ指令値motor_reqを演算する（ステップＳ３）。転舵モータ指令値motor_reqは、符号を有し、右旋回させる場合を「正」、左旋回させる場合を「負」とする。
制御装置１９が転舵モータＭを駆動するのに前記電流指令値に基づいて駆動する場合、転舵モータ指令値motor_reqは電流指令値motor_currentとなる。前記回転速度指令値に基づいて駆動する場合、転舵モータ指令値motor_reqは回転速度指令値motor_speedとなる。この指令値motor_reqの算出方法は図９、図１０を用いて後に説明する。

比較回路５６の出力電圧Ｖを判定し（ステップＳ４）、出力電圧Ｖが閾値Ｔｈｌに等しい場合、左操舵と判定し、転舵モータ指令値motor_reqの符号を反転し（ステップＳ５）、ステップＳ７に進む。出力電圧Ｖが閾値Ｔｈｒに等しい場合、右操舵と判定し、そのままステップＳ７に進む。出力電圧Ｖが閾値Ｔｈｌでも閾値Ｔｈｒ０でもない場合、すなわち０の場合、操舵位置は中立又はその近傍と判定し、転舵モータ指令値motor_reqを出力しない（あるいは転舵モータＭを駆動できない値、例えば０を出力する）。

ステップＳ７においては、転舵モータ指令値motor_reqを用いて転舵モータＭを駆動制御する。
図８は、車速に応じて転舵モータＭを駆動するための転舵モータ指令値motor_reqを算出する方法を説明するためのグラフである。転舵モータ指令値motor_reqは、前進時であって車速が０であれば最大値をとり、車速が増大するほど低下し、車速がある値以上になれば、最低値を維持する。これは低速時ほどタイヤを転回させるのに力が必要なので、転舵モータ指令値motor_reqを増大させて転舵をスムーズにするためである。また、速い転舵を行っても危険の少ない低速時に指令値を大きくし、反対に高速時に指令値を小さくすることで、安全性と取り回し性を両立させることができる。

後退時の場合は、車速が０であれば最大値をとり、車速が増大するほど低下し、車速がある値以上であれば、最低値を維持する。ただし、転舵モータ指令値motor_reqの絶対値は前進の場合よりも小さく設定されている。これは、後退時に前進時と同じ転舵モータ指令値motor_reqとすると、後退時に旋回し過ぎてしまい、取り回し性が低下するためである。また、後退時は、前進時より視認性が良くないため、急激な転舵とならないようにすることで安全性を高めることができる。

以上のようにこの転舵モータ指令値motor_reqの算出方法によれば、通常時は、操舵部材２の操舵角に応じて、転舵機構Ａを介して転舵輪を転舵駆動することができる。また、操舵角センサ１２に異常が発生したときには、通常時の転舵駆動を停止し、操舵方向を検出する比較回路５６の出力信号Ｖに基づき、転舵モータＭを制御する転舵モータ指令値motor_reqを決定して転舵モータＭを制御することができる。したがって、操舵角センサとしてフェールセーフ用のものを予備として備えなくても、転舵を継続することができる。また、第１の運動変換機構４０、第２の運動変換機構５０は、操舵角センサよりも簡易な構造とすることができるので、コストダウンを図ることができる。

以上のように算出された転舵モータ指令値motor_reqを補正する方法を、以下に説明する。
図９（ａ）は、比較回路５６の出力信号Ｖが同一値を示す時間にわたって時間積分する積分回路６２と、積分回路６２の積分値に応じて、転舵モータ指令値motor_reqを補正する補正回路６１とを示す図である。すなわち、積分回路６２により、比較回路５６の出力信号Ｖが閾値Ｔｈｌ又はＴｈｒの状態を維持する時間にわたって時間積分値を計算し、その積分値に応じて、補正回路６１を使って転舵モータ指令値motor_reqを補正する。

同図（ｂ）の横軸は時間積分値、縦軸は補正ゲインＫを表す。曲線“ｅ”や“ｆ”に示すように、時間積分値が大きくなるほど、補正ゲインＫを大きくし、時間積分値が小さければ、補正ゲインＫを１に近く設定する。これにより、切り初めや操舵方向が変化した直後では、転舵モータ指令値motor_reqが急変することを防止でき、急激な転舵を防止でき車両の挙動が安定する。操舵方向が変化して時間が経てば、転舵モータ指令値motor_reqを増加させ、ドライバの操舵の意図を十分適性に反映することができる。

また車速が例えば２ｋｍ／ｈ以下のような比較的低速の場合は、同図（ｂ）の曲線“ｅ”に示すように、補正ゲインＫの増大率を高くし、例えば１０ｋｍ／ｈ以上のような比較的高速の場合は、同図（ｂ）の直線“ｇ”に示すように、補正ゲインＫの増大率を高くしないで一定値“１”に保つ。これにより、比較的高速時は転舵モータ指令値motor_reqを小さくすることで旋回走行が安定する。比較的低速時は転舵モータ指令値motor_reqを大きくすることで旋回を素早く、かつスムーズにできる。

図１０（ａ）は、ボールナット４１に、アーム５２の回転運動に摩擦抵抗力を与えるための摩擦付与機構を付加した構造を示す図である。図１０（ｂ）は、中心軸Ｆを通り、ボールナット４１の移動方向Ｅに垂直な断面Ｙ−Ｙで、ボールナット４１、支柱５１及びアーム５２を切断した断面図である。図１０（ａ）に示すように、ボールナット４１が第２の板状部材４２ａと第２の板状部材４２ｂとの中間あるとき、アーム５２の角度を０とし、ボールナット４１が上下動することに応じて、アーム５２が回転するときの回転角をθと表示する。

摩擦付与機構４９は、ボールナット４１の側面に設けられ、同側面から突出しているピン４８の近傍に、かつ中心軸Ｆと同心に形成された円弧状の部材で構成される。この円弧状の部材の材質は摩耗に強い材質であれば限定されない。例えばボールナット４１とは別部材として、ボールナット４１に取り付けても良い。
この円弧状の部材４９とアーム５２との間に発生する摩擦力によって、操舵角センサ１２の正常、異常にかかわらず、操舵部材２の操作に抵抗力を与えることができる。この抵抗力は反力の一部を構成するものとなる。

この円弧状の部材は、中央部、すなわち回転角θ＝０に相当する部位でその幅ｄが広くなっており、回転角θが正又は負の方向に増大するにつれて、その幅ｄが狭くなっていることが好ましい。この構造により、操舵部材２が中立位置のときは、抵抗力が最も大きく、操舵部材２を右又は左に回転させるに従って抵抗力を小さくすることができる。したがって、旋回のフィーリングを自然なものとすることができる。

なお、摩擦付与機構として、ボールナット４１の側面でなく、アーム５２の、ボールナット４１に対向する面に突出物を設けても良い。この突出物の材質は摩耗に強い材質であれば限定されない。例えばアーム５２とは別部材として、アーム５２の前記対向する面に取り付けても良い。この場合も、操舵部材２の操作に一定の抵抗力を与えることができる。

以上で本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、１２…操舵角センサ、１９…制御装置、４０…第１の運動変換機構、５０…第２の運動変換機構、５４…ポテンショメータ、５６…比較回路、Ａ…転舵機構、Ｃ…操舵機構、Ｍ…転舵モータ

Claims (8)

1. 操舵部材及び操舵角検出手段を有する操舵機構と、転舵アクチュエータ及び転舵輪を有し前記操舵機構と機械的に非連結の転舵機構と、転舵アクチュエータの構成部材としての転舵モータを制御する制御装置とを備える車両用操舵装置であって、
   前記操舵部材の回転運動を、所定方向の直線運動に変換する第１の運動変換機構と、
   前記第１の運動変換機構に連結され、前記所定方向の直線運動を回転運動に変換する第２の運動変換機構と、
   前記第２の運動変換機構の回転角に基づいて、操舵部材の中立位置を基準とした操舵方向を検出する操舵方向検出手段とを有し、
   前記第２の運動変換機構は、その先端部が前記第１の運動変換機構に連結されている回転可能な部材を含み、前記部材の回転運動に摩擦抵抗力を与えるための摩擦付与機構が設置されており、
   前記制御装置は、前記操舵角検出手段の故障時に、前記操舵方向検出手段からの方向検出信号に基づいて前記転舵モータを制御するものである、車両用操舵装置。
2. 前記摩擦付与機構は、前記操舵部材の回転角が操舵中立位置に近い位置では前記部材の回転運動に比較的大きな摩擦抵抗力を与え、前記操舵部材の回転角が操舵中立位置から遠い位置では比較的小さな摩擦抵抗力を与える、請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 前記操舵方向検出手段は、前記第２の運動変換機構の回転角が、左回転又は右回転の閾値に到達したことに基づいて、前記方向検出信号を出力するものである、請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記制御装置は、転舵モータを制御する転舵モータ指令値を決定するものであり、
   前記転舵モータ指令値は、前記方向検出信号が同一方向を示す時間積分値に応じて変化される、請求項３に記載の車両用操舵装置。
5. 前記制御装置は、転舵モータを制御する転舵モータ指令値を決定するものであり、
   前記転舵モータ指令値は、車速に応じて変化される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用操舵装置。
6. 前記制御装置は、転舵モータを制御する転舵モータ指令値を決定するものであり、
   前記転舵モータ指令値は、車両の前進時と後退時とで異なる特性に設定される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
7. 前記第１の運動変換機構が、前記操舵部材の操舵軸に形成されたボールねじに螺合するボールナットであり、前記第２の運動変換機構は、その先端部が前記ボールナットに連結されている回転可能なアームである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
8. 前記摩擦付与機構が発生させる摩擦抵抗力は、前記アームと前記ボールナットの側面との間で発生する、請求項７に記載の車両用操舵装置。

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