JPH10258756A - 車両のステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動操舵モードと通常操舵モードとを選択でき
る車両のステアリング装置において、自動操舵モードに
おいて緊急事態が生じたような場合、外乱の影響を受け
ることなくドライバーの意思に応じて迅速に通常操舵モ
ードに切り換える。 【解決手段】制御装置からの指令信号に基づきアクチュ
エータ５０が操舵力を発生させる自動操舵モードと、ド
ライバーが操舵力を発生させる通常操舵モードとの間で
操舵モードを切り換え可能である。その自動操舵時に、
そのアクチュエータ５０が発生する操舵力以外に付加さ
れる操舵力に対応する値を検知する。その付加操舵力
が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部から付
加されたのかを判断する。その付加操舵力がドライバー
により付加され、且つ、その付加操舵力に対応する値が
設定値以上である時に、自動操舵モードから通常操舵モ
ードに切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両を自動操舵す
ることのできるステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、道路から送られる誘導信号や、道
路や周囲の状況の検出信号等に基づき制御装置により指
令信号を生成し、その指令信号に基づきアクチュエータ
が発生する操舵力により車両を自動操舵するステアリン
グ装置の開発が進められている。

【０００３】そのようなステアリング装置においては、
緊急事態等に対処するため、自動操舵モードから、ドラ
イバーが操舵力を発生させる通常操舵モードに切り換え
可能であることが要望されている。

【０００４】そこで、そのアクチュエータへの指令信号
に対応する指令舵角と実際の舵角との偏差を求める手段
を設け、その偏差が設定値以上である時はドライバーが
自動操舵に逆らっていると判断し、自動操舵モードから
通常操舵モードに切り換えることが考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、そのアクチュ
エータの発生する操舵力に抗して舵角を実際に変化させ
る場合、ドライバーの大きな労力と時間とを要する。そ
のため、緊急事態に迅速に対処できないという問題があ
る。

【０００６】また、その自動操舵時に上記アクチュエー
タが発生する操舵力以外に、走行路における凹凸や横風
等の外乱に基づき、車両に外部から操舵力が付加される
場合がある。従来の構成では、そのような車両に外部か
ら付加される操舵力を、ドライバーによる操舵力である
誤判定し、自動操舵モードから通常操舵モードに誤って
切り換えられるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両のステアリング装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御装置から
の指令信号に基づきアクチュエータが操舵力を発生させ
る自動操舵モードと、ドライバーが操舵力を発生させる
通常操舵モードとの間で操舵モードを切り換え可能な車
両のステアリング装置に適用される。

【０００９】本発明の特徴の一つは、その自動操舵時
に、前記アクチュエータが発生する操舵力以外に付加さ
れる操舵力に対応する値を検知する手段と、その付加操
舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部か
ら付加されたのかを判断する手段と、その付加操舵力が
ドライバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対
応する値が設定値以上である時に、自動操舵モードから
通常操舵モードに切り換える手段とが設けられている点
にある。この構成によれば、自動操舵中にドライバーが
操舵力を付加するだけで、実際の舵角を変化させること
なく、通常操舵モードに切り換えることができる。これ
により、緊急事態等において迅速に自動操舵モードから
通常操舵モードに切り換えることができる。しかも、そ
の自動操舵中に付加される操舵力が、ドライバーにより
付加されたのか、走行路における凹凸や横風等の外乱に
基づき車両に外部から付加されたのかを判断するので、
その車両に外部から付加される操舵力により、自動操舵
モードから通常操舵モードに誤って切り換えられるのを
防止できる。

【００１０】本発明のステアリング装置において、その
付加操舵力による操舵方向において検知される障害物と
車両との衝突可能性の有無を判断する手段と、その付加
操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付加操
舵力に対応する値が第１設定値以上である時に、自動操
舵モードから通常操舵モードに切り換える手段と、その
付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、その付
加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であって第
２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突可能
性のない時に、自動操舵モードから通常操舵モードに切
り換える手段とが設けられているのが好ましい。この構
成によれば、自動操舵中におけるドライバーの付加操舵
力に対応する値が第１設定値以上になると、その付加操
舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可能
性があっても、自動操舵モードから通常操舵モードに切
り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーに
よる操舵の必要性が大きくなった場合、例えば前方障害
物を避けるためにドライバーが大きな操舵力を付加した
ような場合、たとえ付加操舵力による操舵方向において
別の障害物との衝突可能性があっても、ドライバーによ
る操舵を行って前方障害物の回避等を行うことで、大き
な事故等を防止できる。また、その自動操舵中における
ドライバーの付加操舵力に対応する値が第１設定値未満
であって第２設定値以上になると、その付加操舵力によ
る操舵方向において障害物と車両との衝突可能性がなけ
れば、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換えら
れる。これにより、自動操舵中にドライバーが操舵力を
付加することで通常操舵モードに切り換える際に、安全
を確保することができる。

【００１１】本発明において、その付加操舵力がドライ
バーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する
値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であ
り、且つ、障害物と車両との衝突可能性のある時に、自
動操舵モードから通常操舵モードに切り換えると共にド
ライバーの操舵を抑制する手段が設けられているのが好
ましい。そのドライバーの操舵力に対応する値が第１設
定値未満であって第２設定値以上の場合、ドライバーに
よる操舵の緊急性は低い。よって、その付加操舵力によ
る操舵方向において障害物と車両との衝突可能性があれ
ば、自動操舵モードから通常操舵モードへ切り換えると
共にドライバーの操舵を抑制することで、ドライバーに
障害物の存在を認識させることができる。

【００１２】本発明において、ドライバーが発生させる
操舵力は、ステアリングホイールからステアリングシャ
フトを介して車輪に伝達され、その付加操舵力に対応す
る値として、その付加操舵力に基づきステアリングシャ
フトにより伝達されるトルクが求められ、そのステアリ
ングシャフトのステアリングホイール側と車輪側とは、
そのトルクに応じて弾性的に相対回転可能とされ、その
ステアリングシャフトのステアリングホイール側での回
転角に対応する値を時系列に求める手段と、そのステア
リングシャフトの車輪側での回転角に対応する値を時系
列に求める手段とが設けられ、そのステアリングシャフ
トのステアリングホイール側での回転角の変化が、車輪
側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力はド
ライバーにより付加されたと判断し、そのステアリング
シャフトの車輪側での回転角の変化が、ステアリングホ
イール側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵
力は車両に外部から付加されたと判断するのが好まし
い。この構成によれば、自動操舵中においてアクチュエ
ータが発生する操舵力以外に操舵力が付加された場合、
その付加操舵力に対応する値を、そのステアリングシャ
フトにより伝達されるトルクに基づき求めることができ
る。そのトルクの変化がドライバーの付加した操舵力に
基づく場合、そのステアリングシャフトのステアリング
ホイール側での回転角の変化は、車輪側での回転角の変
化に先行する。そのトルクの変化が車両に外部から付加
される操舵力に基づく場合、そのステアリングシャフト
の車輪側での回転角の変化は、ステアリングホイール側
での回転角の変化に先行する。これにより、その付加操
舵力が、ドライバーにより付加されたのか車両に外部か
ら付加されたのかを確実に判断することができる。

【００１３】本発明において、前記アクチュエータは、
そのステアリングシャフトと同心に同行回転するロータ
と、そのロータを囲むステータと、そのロータの回転角
の検出器とを有するブラシレスモータとされ、そのロー
タの回転角の検出器により、そのステアリングシャフト
のステアリングホイール側での回転角に対応する値が時
系列に求められ、操舵補助力発生用の油圧アクチュエー
タと、その油圧アクチュエータにポンプから供給される
圧油の油圧を、そのステアリングシャフトにより伝達さ
れるトルクに応じて制御する制御弁とが設けられ、その
制御弁は前記ブラシレスモータよりも車輪側に配置さ
れ、その制御弁よりも車輪側におけるステアリングシャ
フトの回転角の第２検出器が設けられ、その第２検出器
により、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角
に対応する値が時系列に求められ、そのロータの回転角
の検出器により求められるステアリングシャフトの回転
角と、その第２検出器により求められるステアリングシ
ャフトの回転角との差から、前記トルクが求められるの
が好ましい。この構成によれば、自動操舵モードにおい
て操舵力を発生させるブラシレスモータのロータがステ
アリングシャフトと同心に同行回転するので、コンパク
トな構造になる。また、そのロータの回転角の検出器に
より、そのステアリングシャフトのステアリングホイー
ル側での回転角の変化に対応する値を時系列に求めるこ
とができるので、専用の検出器が不要になる。また、そ
のロータの回転角の検出器と第２検出器の出力とから、
付加操舵力に対応するトルクを求めるので、専用のトル
クセンサが不要になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１５】図１に示すラックピニオン式ステアリング
装置１は、ドライバーが発生させる操舵力をステアリン
グホイールＨからステアリングシャフトを介して車輪Ｗ
に伝達する。また、後述のブラシレスモータ５０が発生
させる操舵力をステアリングシャフトを介して車輪Ｗに
伝達する。

【００１６】そのステアリングシャフトは、そのステア
リングホイールＨに連結される入力シャフト２と、この
入力シャフト２にトーションバー３を介し連結される出
力シャフト４とを備えている。そのトーションバー３は
ピン５を介し入力シャフト２に連結され、また、セレー
ション６を介し出力シャフト４に連結されている。その
出力シャフト４にピニオン７が形成され、このピニオン
７に噛み合うラック８の各端に車輪Ｗが連結される。そ
の入力シャフト２は、その外周に一体化されたスリーブ
２ａとベアリング９とを介してモータハウジング１０ｃ
に支持され、また、ブッシュ１１を介して出力シャフト
４に支持されている。その出力シャフト４は、ベアリン
グ１２、１３を介してラックハウジング１０ｂに支持さ
れている。そのラックハウジング１０ｂとモータハウジ
ング１０ｃは、バルブハウジング１０ａを介して一体化
されている。

【００１７】その入力シャフト２は、操舵力に基づく操
舵トルクにより回転する。その入力シャフト２の回転は
トーションバー３、出力シャフト４を介してピニオン７
に伝達される。そのピニオン７の回転によりラック８は
軸方向に移動する。このラック８の移動により車輪が転
舵される。この際、そのステアリングシャフトのステア
リングホイール側の入力シャフト２と車輪Ｗ側の出力シ
ャフト４とは、操舵トルクに応じてトーションバー３が
弾性的に捩じれることで、弾性的に同軸中心に相対回転
する。

【００１８】なお、その入出力シャフト２、４とバルブ
ハウジング１０ａとの間にオイルシール１４、１５が設
けられている。また、そのラック８を支持するサポート
ヨーク１６が設けられ、このサポートヨーク１６はバネ
１７の弾力によりラック８に押し付けられている。

【００１９】操舵補助力を発生させる油圧シリンダ（油
圧アクチュエータ）１８が設けられている。その油圧シ
リンダ１８は、ラックハウジング１０ｂにより構成され
るシリンダチューブと、ラック８に一体化されるピスト
ン２０とを有し、そのピストン２０により仕切られる第
１油室２１と第２油室２２とを有する。

【００２０】各油室２１、２２は、操舵力に基づき作動
するロータリー式油圧制御弁２３に接続され、この制御
弁２３によりポンプ３７から油圧シリンダ１８に供給さ
れる圧油の油圧が制御されることで、操舵補助力が発生
する。

【００２１】すなわち、その制御弁２３は、筒状の第１
バルブ部材２４と、この第１バルブ部材２４に同軸心に
相対回転可能に挿入される第２バルブ部材２５とを備え
ている。その第１バルブ部材２４は、バルブハウジング
１０ａに相対回転可能に挿入され、出力シャフト４にピ
ン２６を介し同行回転可能に取り付けられる。その第２
バルブ部材２５は入力シャフト２の外周に一体的に形成
されることで、入力シャフト２と同行回転する。これに
より、第１バルブ部材２４と第２バルブ部材２５とは、
上記ステアリングシャフトにより伝達される操舵トルク
に応じてトーションバー３がねじれることで、弾性的に
相対回転する。その相対回転量に応じて油圧シリンダ１
８にポンプ３７から供給される圧油の油圧が制御され
る。

【００２２】すなわち、図２に示すように、その第１バ
ルブ部材２４の内周と第２バルブ部材２５の外周とに軸
方向に沿う複数の凹部が周方向等間隔に形成されてい
る。その第１バルブ部材側凹部は、互いに周方向等間隔
に位置する右操舵用凹部２７と左操舵用凹部２８とで構
成される。その第２バルブ部材側凹部は、互いに周方向
等間隔に位置する圧油供給用凹部２９と圧油排出用凹部
３０とで構成される。各右操舵用凹部２７と各左操舵用
凹部２８とは周方向に交互に配置され、各圧油供給用凹
部２９と各圧油排出用凹部３０とは周方向に交互に配置
される。

【００２３】各右操舵用凹部２７は、第１バルブ部材２
４に形成された第１流路３１およびバルブハウジング１
０ａに形成された第１ポート３２から、油圧シリンダ１
８の第１油室２１に通じる。

【００２４】各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部材２
４に形成された第２流路３３およびバルブハウジング１
０ａに形成された第２ポート３４から、油圧シリンダ１
８の第２油室２２に通じる。

【００２５】各圧油供給用凹部２９は、第１バルブ部材
２４に形成された第３流路３５と、バルブハウジング１
０ａに形成された入口ポート３６を介してポンプ３７に
通じる。

【００２６】各圧油排出用凹部３０は、第２バルブ部材
２５に形成された第１排出路３８、入力シャフト２とト
ーションバー３の内外周間の通路４７、バルブハウジン
グ１０ａに形成された排出ポート４０を介してタンク４
１に通じる。

【００２７】これにより、第１バルブ部材２４と第２バ
ルブ部材２５の内外周間に形成された弁間油路４２を介
して、その油圧シリンダ１８の各油室２１、２２とポン
プ３７とが接続される。そのポンプ３７はモータ６４に
より駆動され、例えば、そのポンプ駆動用モータ６４の
回転速度に応じた流量の圧油を吐出するベーンポンプや
ギヤポンプにより構成できる。その弁間油路４２におい
て、第１バルブ部材側凹部と第２バルブ部材側凹部の間
は、両バルブ部材２４、２５の相対回転により開度が変
化する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされる。各絞り部Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が操舵トルクに応じ変化することで、
油圧シリンダ１８に作用する油圧が制御される。図３
は、その油圧回路を示す。

【００２８】図２は、操舵が行なわれていない直進操舵
位置での両バルブ部材２４、２５の相対位置を示してお
り、この状態においては各圧油供給用凹部２９と各圧油
排出用凹部３０との間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は
一定である。

【００２９】直進操舵位置から右方へ操舵すると、操舵
トルクに応じたトーションバー３の捩じれによる両バル
ブ部材２４、２５の相対回転量に応じて、各右操舵用凹
部２７と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａの開度
および各左操舵用凹部２８と各圧油排出用凹部３０との
間の絞り部Ｂの開度が大きくなり、各左操舵用凹部２８
と各圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度および
各右操舵用凹部２７と各圧油排出用凹部３０との間の絞
り部Ｄの開度が小さくなる。これにより、ポンプ３７か
ら第１油室２１へ操舵トルクに応じた圧油が供給され、
第２油室２２からタンク４１へ油が還流され、車両の右
方への操舵補助力がラック８に作用する。

【００３０】直進操舵位置から左方へ操舵すると、各絞
り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に
変化するので、車両の左方への操舵補助力がラック８に
作用する。

【００３１】図１に示すように、操舵力発生用のアクチ
ュエータとして３相ブラシレスモータ５０が設けられて
いる。そのブラシレスモータ５０は、上記モータハウジ
ング１０ｃの内部において、入力シャフト２にスリーブ
２ａを介して同心に同行回転するように取り付けられる
ロータ５１と、そのロータ５１を囲むようにモータハウ
ジング１０ｃに取り付けられるステータ５２と、そのロ
ータ５１の回転角を検出する検出器とを有する。その検
出器は、入力シャフト２にスリーブ２ａを介して一体化
される回転子５３ａと、モータハウジング１０ｃに取り
付けられる固定子５３ｂとを有する第１レゾルバ５３に
より構成される。上記制御弁２３は、このブラシレスモ
ータ５０よりも車輪Ｗ側に配置される。

【００３２】その制御弁２３よりも車輪Ｗ側において、
ステアリングシャフトの回転角を検出する第２レゾルバ
６５が設けられている。その第２レゾルバ６５は、上記
出力シャフト４に一体化される回転子６５ａと、上記ラ
ックハウジング１０ｂに取り付けられる固定子６５ｂと
を有する。

【００３３】そのブラシレスモータ５０のステータ５２
のコイルと、第１レゾルバ５３の固定子５３ｂとは、制
御装置６１に接続される。その制御装置６１に、モード
切り換えスイッチ６２と、入力装置６３と、上記ポンプ
駆動用モータ６４と、第２レゾルバ６５の固定子６５ｂ
と、車体に取り付けられる複数の障害物検知センサ６
６、６７、６８、６９と、車速センサ７０とが接続され
る。

【００３４】そのモード切り換えスイッチ６２の操作に
より、自動操舵モードと通常操舵モードとの間で車両の
操舵モードを切り換えることが可能とされている。その
自動操舵モードにおいては、制御装置６１からの指令信
号に基づきブラシレスモータ５０が操舵力を発生させ、
その通常操舵モードにおいてはドライバーが操舵力を発
生させる。

【００３５】その入力装置６３に、例えば、走行路やガ
ードレールに設けられた発信器から発信される標識信号
や、他車両に設けられた発信器から発信される衝突危険
性を報知する警報信号や、道路の走行ラインの検知信号
等の誘導信号が入力される。自動操舵モードにおいて誘
導信号が入力装置６３から入力されると、制御装置６１
は、その誘導信号に従って車両を操舵するのに必要な目
標舵角と、第１レゾルバ５３から入力される実際の操舵
角との偏差をなくすための指令信号として、ブラシレス
モータ５０の駆動電流を出力する。そのブラシレスモー
タ５０が発生する操舵力は、通常操舵モードにおいてド
ライバーが発生させる操舵力と同様に、ステアリングシ
ャフトを介して車輪Ｗに伝達される。

【００３６】また、その制御装置６１は、その自動操舵
時に、ブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外に付
加される操舵力に対応する値として、その付加操舵力に
基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルク
を、その第１レゾルバ５３と第２レゾルバ６５の出力か
ら求める。

【００３７】すなわち、その入力シャフト２と出力シャ
フト４とは、操舵トルクに応じてトーションバー３が弾
性的に捩じれることで、弾性的に同軸中心に相対回転す
る。よって、その第１レゾルバ５３により検出される入
力シャフト２の回転角と、第２レゾルバ６５により検出
される出力シャフト４の回転角との差は、そのステアリ
ングシャフトにより伝達されるトルクに対応する。

【００３８】図４の（１）は、その第１レゾルバ５３の
出力と入力シャフト２の回転角との関係を示す。制御装
置６１は、ステアリングシャフトにより伝達されるトル
クが零で、操舵角が零である時の第１レゾルバ５３の出
力Ｅａｏを、入力シャフト２の基準位置Ｐでの基準出力
として記憶する。制御装置６１は、その第１レゾルバ５
３の実際の出力と基準出力Ｅａｏとの差から、ロータ５
１の回転角とステアリングシャフトのステアリングホイ
ールＨ側での回転角を時系列に求める。

【００３９】図４の（２）は、その第２レゾルバ６５の
出力と出力シャフト４の回転角との関係を示す。制御装
置６１は、ステアリングシャフトにより伝達されるトル
クが零で、操舵角が零である時の第２レゾルバ６５の出
力Ｅｂｏを、出力シャフト４の基準位置Ｐでの基準出力
として記憶する。制御装置６１は、その第２レゾルバ６
５の実際の出力と基準出力Ｅｂｏとの差から、ステアリ
ングシャフトの車輪Ｗ側での回転角を時系列に求める。

【００４０】各レゾルバ５３、６５の出力は正弦波形で
あるため、出力が同一であっても回転角が異なる場合が
ある。そこで、その第１レゾルバ５３の基準出力Ｅａｏ
と第２レゾルバ６５の基準出力Ｅｂｏとを異なるものと
している。これにより、両レゾルバ５３、６５の出力を
互いに比較することで、回転角を正確に求めることがで
き、基準位置を求めるための専用の検出器が不要になる
のでコストを低減できる。

【００４１】なお、ステアリングシャフトの回転角が各
レゾルバ５３、６５の出力の正弦波形の１周期を超える
場合に対応するため、制御装置６１は、各レゾルバ５
３、６５の出力の正弦波形の１周期毎にパルス信号を生
成し、そのパルス毎に正弦波形の１周期分のステアリン
グシャフトの回転角を、各レゾルバ５３、６５の実際の
出力と基準出力Ｅｂｏとの差から求める回転角に加算す
る。

【００４２】制御装置６１は、その第１レゾルバ５３に
より求められるステアリングシャフトの回転角と、その
第２レゾルバ６５により求められるステアリングシャフ
トの回転角との差から、ステアリングシャフトにより伝
達される全トルクを求め、そのステアリングシャフトに
より伝達される全トルクから、上記ブラシレスモータ５
０が発生させる操舵力によるトルクを差し引くことで、
上記付加操舵力に基づくトルクを求める。なお、そのブ
ラシレスモータ５０が発生させる操舵力によるトルク
は、そのブラシレスモータ５０の駆動電流値から求める
ことができる。

【００４３】制御装置６１は、その付加操舵力が、ドラ
イバーにより付加されたのか車両に外部から付加された
のかを判断する。すなわち、そのステアリングシャフト
のステアリングホイールＨ側での回転角の変化が、車輪
Ｗ側での回転角の変化に先行する時、その付加操舵力は
ドライバーにより付加されたと判断する。一方、そのス
テアリングシャフトの車輪Ｗ側での回転角の変化が、ス
テアリングホイールＨ側での回転角の変化に先行する
時、その付加操舵力は車両に外部から付加されたと判断
する。本実施形態では、そのステアリングシャフトのス
テアリングホイールＨ側での回転角速度と車輪Ｗ側での
回転角速度とを比較し、回転角速度の大きい方において
回転角の変化が先行していると判断する。

【００４４】制御装置６１は、その付加操舵力による操
舵方向において検知される障害物と車両との衝突可能性
の有無を判断する。本実施形態では、図５に示すよう
に、上記障害物検知センサ６６、６７、６８、６９は、
車両Ｖの左右側方と左右後側方における他車両やガード
レール等の障害物を検知するもので、車両からレーザや
超音波等のレーダ波を発射する発信器と、そのレーダ波
の受信器と、その受信したレーダ波の増幅器とを有す
る。制御装置６１は、そのレーダ波の発信から受信まで
の時間差に基づき障害物までの距離を演算し、また、上
記各レゾルバ５３、６５からの信号により上記付加操舵
力の操舵方向を判断し、その操舵方向において予め定め
た一定距離内に障害物が検知された場合は衝突可能性が
有ると判断する。

【００４５】制御装置６１は、その付加操舵力がドライ
バーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応する
値が第１設定値以上である時、自動操舵モードから通常
操舵モードに切り換える。また、その付加操舵力がドラ
イバーにより付加され、且つ、その付加操舵力に対応す
る値が前記第１設定値未満であって第２設定値以上であ
り、且つ、障害物と車両との衝突可能性のない時に、自
動操舵モードから通常操舵モードに切り換える。

【００４６】図６のフローチャートは、その制御装置６
１による操舵モードの切り換え制御手順を示す。その制
御装置６１は、まず、現時点が自動操舵モードか否かを
判断する（ステップ１）。自動操舵モードであれば、ブ
ラシレスモータ５０を駆動することで自動操舵を行う
（ステップ２）。その自動操舵時に、そのブラシレスモ
ータ５０が発生する操舵力以外の付加操舵力が、ドライ
バーにより付加されたのか車両に外部から付加された外
乱なのかを判断する（ステップ３）。その付加操舵力が
外乱である場合は自動操舵を継続する。その付加操舵力
がドライバーにより付加された場合、その付加操舵力に
基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクＴ
が第１設定値Ｔ１以上か否かを判断する（ステップ
４）。そのステアリングシャフトにより伝達されるトル
クＴが第１設定値Ｔ１未満である場合、第２設定値Ｔ２
以上か否かを判断する（ステップ５）。第２設定値Ｔ２
未満であれば自動操舵を継続する。そのステアリングシ
ャフトにより伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１未満
であって第２設定値Ｔ２以上である場合、障害物との衝
突可能性の有無を判断する（ステップ６）。障害物との
衝突可能性がある場合は自動操舵を継続する。ステップ
４において付加操舵力に基づきステアリングシャフトに
より伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１以上である場
合、すなわち、ドライバーが大きな操舵力を自動操舵に
抗して作用させている場合、ドライバーによる緊急操舵
の意思が大きいと考えられるので、ブラシレスモータ５
０の駆動電流を遮断することで自動操舵を解除する（ス
テップ７）。また、ステップ６において障害物との衝突
可能性がない場合、ドライバーによる緊急操舵の意思は
高くないが、自動操舵を解除しても危険性はないため、
自動操舵を解除する。あるいは、ステップ１において自
動操舵モードでない場合、自動操舵を解除する。その自
動操舵の解除により通常操舵モードに切り換えられる。
その第１設定値Ｔ１は、ドライバーによる操舵の緊急性
が高い時にドライバーが発生する操舵力に基づき設定す
ることができる。その第２設定値Ｔ２は、ドライバーが
操舵の意思を示す時にドライバーが発生する操舵力に基
づき設定することができる。

【００４７】また、その制御装置６１は、そのポンプ駆
動用モータ６４の回転速度を、操舵補助の必要時に操舵
補助速度にし、操舵補助を必要としない時に待機速度に
する。すなわち、上記操舵トルクが設定値以上であれ
ば、その制御装置６１はポンプ駆動用モータ６４の回転
速度を操舵補助速度とする指示信号を出力する。その操
舵補助速度は、そのポンプ３７から送り出される圧油の
流量が操舵補助に必要な流量になるように予め設定され
る速度である。その操舵補助速度は、車速センサ７０に
より検知される車速に応じて変化するものとされる。す
なわち、低車速では操舵補助力を大きくして車両の旋回
性能を向上し、高車速では操舵補助力を小さくして車両
の走行安定性を向上できるように、その操舵補助速度は
決定される。これにより、通常操舵モードおよび自動操
舵モードの双方において、操舵補助力が発生する。ま
た、その操舵トルクの値が設定値未満であれば、制御装
置６１はポンプ駆動用モータ６４の回転速度を待機速度
とする指示信号を出力する。その待機速度は、上記操舵
補助速度よりも小さな予め設定される速度であって、本
実施形態では零とされるが、零よりも大きな値であって
もよい。これにより、省エネルギー化を図ることができ
る。

【００４８】上記構成によれば、自動操舵中にドライバ
ーが操舵力を付加するだけで、実際の舵角を変化させる
ことなく、通常操舵モードに切り換えることができる。
これにより、緊急事態等において迅速に自動操舵モード
から通常操舵モードに切り換えることができる。しか
も、その自動操舵中に付加される操舵力が、ドライバー
により付加されたのか、車両に外部から付加されたのか
を判断するので、外乱により自動操舵モードから通常操
舵モードに誤って切り換えられるのを防止できる。ま
た、自動操舵中におけるドライバーの付加操舵力に対応
する値Ｔが第１設定値Ｔ１以上になると、その付加操舵
力による操舵方向において障害物と車両Ｖとの衝突可能
性があっても、自動操舵モードから通常操舵モードに切
り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバーに
よる操舵の必要性が大きくなった場合、例えば前方障害
物を避けるためにドライバーが大きな操舵力を付加した
ような場合、たとえ付加操舵力による操舵方向において
別の障害物との衝突可能性があっても、ドライバーによ
る操舵を行って前方障害物の回避等を行うことで、大き
な事故等を防止できる。また、その自動操舵中における
ドライバーの付加操舵力に対応する値Ｔが第１設定値Ｔ
１未満であって第２設定値Ｔ２以上になると、その付加
操舵力による操舵方向において障害物と車両との衝突可
能性がなければ、自動操舵モードから通常操舵モードに
切り換えられる。これにより、自動操舵中にドライバー
が操舵力を付加することで通常操舵モードに切り換える
際に、安全を確保することができる。その自動操舵中に
おいてブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外の付
加操舵力が、ステアリングシャフトのステアリングホイ
ールＨ側での回転角の変化と、車輪Ｗ側での回転角の変
化の何れが先行するかに基づき、ドライバーにより付加
されたのか車両に外部から付加されたのかを確実に判断
できる。その自動操舵モードにおいて操舵力を発生させ
るブラシレスモータ５０のロータ５１は、ステアリング
シャフトと同心に同行回転するので、制御装置６１によ
る制御に対する応答が迅速で、コンパクトでシンプルな
構造になる。また、そのブラシレスモータ５０の第１レ
ゾルバ５３により、そのステアリングシャフトのステア
リングホイールＨ側での回転角の変化に対応する値を時
系列に求めることができるので、専用の検出器が不要に
なる。また、その第１レゾルバ５３と第２レゾルバ６５
の出力から、付加操舵力に対応するトルクを求めるの
で、専用のトルクセンサが不要になる。これにより、構
造をシンプルでコンパクトにして、製造コストを低減で
きる。また、各レゾルバ５３、６５は、固定子５３ｂ、
６５ｂに対して回転子５３ａ、６５ａを回転させるだけ
で出力調節できるので、組み付けが容易である。

【００４９】図７は本発明の第１変形例のフローチャー
トを示す。上記実施形態のフローチャートとの相違は、
ドライバーの付加操舵力に基づきステアリングシャフト
により伝達されるトルクＴが第１設定値Ｔ１未満であっ
て第２設定値Ｔ２以上である場合、障害物との衝突可能
性が有れば、自動操舵を解除して通常操舵モードへ切り
換え（ステップ８）、しかる後に操舵を抑制し（ステッ
プ９）、衝突可能性がなくなるまで操舵抑制を継続する
点にある。この場合、その操舵抑制は、ブラシレスモー
タ５０により、ドライバーによる付加操舵力による操舵
方向と反対方向の操舵力を付与したり、ポンプ駆動用モ
ータ６４の回転数を低下させることで行える。他は上記
実施形態と同様である。そのドライバーの操舵力に対応
する値Ｔが第１設定値Ｔ１未満であって第２設定値Ｔ２
以上の場合、ドライバーによる操舵の緊急性は低い。よ
って、その付加操舵力による操舵方向において障害物と
車両との衝突可能性があれば、自動操舵モードから通常
操舵モードへ切り換えると共にドライバーの操舵を抑制
することで、ドライバーに障害物の存在を認識させるこ
とができる。

【００５０】図８、図９は本発明の第２変形例を示す。
上記実施形態との相違は、第２レゾルバ６５に代えて、
トルクセンサ１０７をブラシレスモータ５０と制御弁２
３との間に設けた点にある。

【００５１】そのトルクセンサ１０７は、バルブハウジ
ング１０ａにより保持される第１、第２検出コイル１３
３、１３４と、制御弁２３の第１バルブ部材２４に同行
回転可能に連結部材１４０を介して連結される磁性材製
の第１検出リング１３６と、入力シャフト２に同行回転
可能に連結される磁性材製の第２検出リング１３７とを
有する。その第１検出リング１３６の一端面と第２検出
リング１３７の一端面とは互いに対向するように配置さ
れ、各検出リング１３６、１３７の対向端面に、それぞ
れ歯１３６ａ、１３７ａが周方向に沿って複数設けられ
ている。その第２検出リング１３７の他端側は一端側よ
りも外径の小さな小径部１３７ｂとされている。その第
１検出コイル１３３は第１検出リング１３６と第２検出
リング１３７の対向間を覆うように配置され、第２検出
コイル１３４は第２検出リング１３７を覆うように配置
され、各検出コイル１３３、１３４は、バルブハウジン
グ１０ａに取り付けられる基板に形成される信号処理回
路１４１に接続される。その信号処理回路１４１におい
て、第１検出コイル１３３は抵抗１４５を介して発振器
１４６に接続され、第２検出コイル１３４は抵抗１４７
を介して発振器１４６に接続され、各検出コイル１３
３、１３４は差動増幅回路１４８に接続される。これに
より、ステアリングシャフトにより伝達されるトルクに
よりトーションバー３が捩れ、両検出リング１３６、１
３７が弾性的に相対回転すると、各検出リング１３６、
１３７の歯１３６ａ、１３７ａの対向面積が変化する。
その面積変化により、その歯１３６ａ、１３７ａの対向
間における第１検出コイル１３３の発生磁束に対する磁
気抵抗が変化することから、その変化に応じ第１検出コ
イル１３３の出力が変化し、その出力に対応した伝達ト
ルクが検出される。そのトルク検出信号は制御装置６１
に入力される。また、第２検出コイル１３４は第２検出
リング１３７の小径部１３７ｂに対向する。その小径部
１３７ｂの外径は、操舵抵抗の作用していない状態で、
第２検出コイル１３４の発生磁束に対する磁気抵抗と第
１検出コイル１３３の発生磁束に対する磁気抵抗とが等
しくなるように設定されている。これにより、温度変動
による第１検出コイル１３３の出力変動は、温度変動に
よる第２検出コイル１３４の出力変動に等しくなるので
差動増幅回路１４８により打ち消され、操舵トルクの検
出値の温度による変動が補償される。また、上記実施形
態における入力シャフト２とバルブハウジング１０ａと
の間のオイルシール１４に代えて、連結部材１４０と入
力シャフト２との間と、連結部材１４０とバルブハウジ
ング１０ａとの間にオイルシール１１４が配置される。
他は上記実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示
す。

【００５２】上記第２変形例によれば、自動操舵時に、
ブラシレスモータ５０が発生する操舵力以外に付加され
る操舵力に対応する値として、ステアリングシャフトに
より伝達されるトルクをトルクセンサ１０７により求め
る。そのトルクセンサ１０７により検出されるトルク
は、ステアリングシャフトの車輪Ｗ側での回転角に対応
する。制御装置６１は、そのトルクセンサ１０７により
検出されるトルクを時系列に求める。制御装置６１は、
第１レゾルバ５３により求められるステアリングシャフ
トのステアリングホイールＨ側での回転角の変化が、ト
ルクセンサ１０７により検出されるトルクの変化に先行
する時、その付加操舵力はドライバーにより付加された
と判断する。一方、そのトルクセンサ１０７により検出
されるトルクの変化が、ステアリングホイールＨ側での
回転角の変化に先行する時、その付加操舵力は車両に外
部から付加されたと判断する。この第２変形例において
は、制御弁２３とトルクセンサ１０７はトーションバー
３を共用しているので、トーションバー３の剛性低下を
防止できる。

【００５３】図１０は本発明の第３変形例を示す。上記
第２変形例との相違は、ブラシレスモータ５０に代えて
ブラシ付モータ１５０を用い、そのモータ１５０の回転
を電磁クラッチ１５１と減速機構１５２とを介して入力
シャフト２に伝達している。また、第１レゾルバ５３に
代えて、舵角センサ１５３をステアリングホイールＨと
減速機構１５２との間に設けている。この場合、自動操
舵モードの解除は、その電磁クラッチ１５１による回転
伝達の遮断、または、その電磁クラッチ１５１による回
転伝達の遮断とモータ１５０の駆動停止とにより行われ
る。また、そのステアリングシャフトのステアリングホ
イールＨ側での回転角を、その舵角センサ１５３の出力
により時系列に求める。他は第２変形例と同様とされて
いる。

【００５４】図１１は本発明の第４変形例を示す。上記
第２変形例との相違は、操舵補助力を油圧アクチュエー
タに代えて電動アクチュエータを用いて付与する点にあ
る。すなわち、トルクセンサ１０７により検知されるト
ルクに応じた操舵補助力を付与できるように、制御装置
６１からの信号に基づきモータ１６０の出力を電磁クラ
ッチ１６１と減速機構１６２とを介して出力シャフト４
に伝達する。他は第２変形例と同様とされている。

【００５５】なお、本発明は上記実施形態や変形例に限
定されない。例えば、付加操舵力に対応する値は、上記
実施形態では付加操舵力に基づきステアリングシャフト
により伝達されるトルクとしたが、特に限定されるもの
ではなく、例えば、そのトルクの変化加速度や、そのト
ルクの時間積分値としてもよい。また、ステアリングホ
イールと操舵力発生用アクチュエータとの間に、ステア
リングシャフトにより伝達されるトルクを検出するトル
クセンサを設けてもよい。この場合、付加操舵力に基づ
きステアリングシャフトにより伝達されるトルクを、上
記のようにステアリングシャフトにより伝達される全ト
ルクからアクチュエータにより発生されるトルクを差し
引くことなく、直接に求めることができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、自動操舵モードと通常
操舵モードとを選択できる車両のステアリング装置にお
いて、自動操舵モードにおいて緊急事態が生じたような
場合、外乱の影響を受けることなくドライバーの意思に
応じて迅速に通常操舵モードに切り換えることができ、
また、障害物との衝突の危険性を回避でき、さらに構造
をコンパクトでシンプルにして低コスト化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の
断面図

【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線断面図

【図３】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の
油圧回路図

【図４】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の
ステアリングシャフトの回転角に対する（１）は第１レ
ゾルバの出力の関係、（２）は第２レゾルバの出力の関
係を示す図

【図５】本発明の実施形態の車両の障害物検知センサの
配置説明用平面図

【図６】本発明の実施形態の車両のステアリング装置の
制御手順を示すフローチャート

【図７】本発明の第１変形例の車両のステアリング装置
の制御手順を示すフローチャート

【図８】本発明の第２変形例の車両のステアリング装置
の断面図

【図９】本発明の第２変形例の車両のステアリング装置
のトルクセンサの出力処理回路図

【図１０】本発明の第３変形例の車両のステアリング装
置の断面図

【図１１】本発明の第４変形例の車両のステアリング装
置の構成説明図

【符号の説明】

２ 入力シャフト ４ 出力シャフト １８ 油圧シリンダ ２３ 制御弁 ５０ ブラシレスモータ ５１ ロータ ５２ ステータ ５３ 第１レゾルバ ６１ 制御装置 ６５ 第２レゾルバ ６６、６７、６８、６９ 障害物検知センサ １０７ トルクセンサ １５０ モータ １５３ 舵角センサ １６０ モータ Ｈ ステアリングホイール Ｖ 車両 Ｗ 車輪

フロントページの続き (72)発明者 前田 直樹 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御装置からの指令信号に基づきアクチ
   ュエータが操舵力を発生させる自動操舵モードと、ドラ
   イバーが操舵力を発生させる通常操舵モードとの間で操
   舵モードを切り換え可能な車両のステアリング装置にお
   いて、 その自動操舵時に、前記アクチュエータが発生する操舵
   力以外に付加される操舵力に対応する値を検知する手段
   と、 その付加操舵力が、ドライバーにより付加されたのか車
   両に外部から付加されたのかを判断する手段と、 その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、そ
   の付加操舵力に対応する値が設定値以上である時に、自
   動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手段とが
   設けられていることを特徴とする車両のステアリング装
   置。
2. 【請求項２】 その付加操舵力による操舵方向において
   検知される障害物と車両との衝突可能性の有無を判断す
   る手段と、 その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、そ
   の付加操舵力に対応する値が第１設定値以上である時
   に、自動操舵モードから通常操舵モードに切り換える手
   段と、 その付加操舵力がドライバーにより付加され、且つ、そ
   の付加操舵力に対応する値が前記第１設定値未満であっ
   て第２設定値以上であり、且つ、障害物と車両との衝突
   可能性のない時に、自動操舵モードから通常操舵モード
   に切り換える手段とが設けられている請求項１に記載の
   車両のステアリング装置。
3. 【請求項３】 その付加操舵力がドライバーにより付加
   され、且つ、その付加操舵力に対応する値が前記第１設
   定値未満であって第２設定値以上であり、且つ、障害物
   と車両との衝突可能性のある時に、自動操舵モードから
   通常操舵モードに切り換えると共にドライバーの操舵を
   抑制する手段が設けられている請求項２に記載の車両の
   ステアリング装置。
4. 【請求項４】 ドライバーが発生させる操舵力は、ステ
   アリングホイールからステアリングシャフトを介して車
   輪に伝達され、 その付加操舵力に対応する値として、その付加操舵力に
   基づきステアリングシャフトにより伝達されるトルクが
   求められ、 そのステアリングシャフトのステアリングホイール側と
   車輪側とは、そのトルクに応じて弾性的に相対回転可能
   とされ、 そのステアリングシャフトのステアリングホイール側で
   の回転角に対応する値を時系列に求める手段と、 そのステアリングシャフトの車輪側での回転角に対応す
   る値を時系列に求める手段とが設けられ、 そのステアリングシャフトのステアリングホイール側で
   の回転角の変化が、車輪側での回転角の変化に先行する
   時、その付加操舵力はドライバーにより付加されたと判
   断し、そのステアリングシャフトの車輪側での回転角の
   変化が、ステアリングホイール側での回転角の変化に先
   行する時、その付加操舵力は車両に外部から付加された
   と判断する請求項１〜３の何れかに記載の車両のステア
   リング装置。
5. 【請求項５】 前記アクチュエータは、そのステアリン
   グシャフトと同心に同行回転するロータと、そのロータ
   を囲むステータと、そのロータの回転角の検出器とを有
   するブラシレスモータとされ、 そのロータの回転角の検出器により、そのステアリング
   シャフトのステアリングホイール側での回転角に対応す
   る値が時系列に求められ、 操舵補助力発生用の油圧アクチュエータと、その油圧ア
   クチュエータにポンプから供給される圧油の油圧を、そ
   のステアリングシャフトにより伝達されるトルクに応じ
   て制御する制御弁とが設けられ、その制御弁は前記ブラ
   シレスモータよりも車輪側に配置され、 その制御弁よりも車輪側におけるステアリングシャフト
   の回転角の第２検出器が設けられ、 その第２検出器により、そのステアリングシャフトの車
   輪側での回転角に対応する値が時系列に求められ、 そのロータの回転角の検出器により求められるステアリ
   ングシャフトの回転角と、その第２検出器により求めら
   れるステアリングシャフトの回転角との差から、前記ト
   ルクが求められる請求項４に記載の車両のステアリング
   装置。