(57)【要約】【課題】反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができる操舵入力装置および操舵制御装置を提供することにある。【解決手段】反力付与機構である反力モータ８は、ステアリングハンドル２に操舵負荷を付与する。変速機構である第１減速手段９は、反力モータ８の出力回転速度を減速して操舵軸５に伝達する。断接機構であるクラッチ機構１０は、変速機構と転舵機構１５との間の回転力の伝達を断接する。転舵力付与機構である転舵モータ１３は、転舵機構に転舵力を付与する。制御部３０は、車両の運転状態に応じて反力モータ８および転舵モータ１３を制御すると共に、反力モータ８または転舵モータ１３の駆動を正常に行えるときクラッチ機構１０を切断し、正常に行えないときクラッチ機構１０を接続させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、
前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、
前記操舵軸の回転を転舵車輪に伝達する転舵機構と前記反力付与機構との間、または前記転舵機構と前記変速機構との間であって前記反力付与機構とは並列に設けられ、前記変速機構と前記転舵機構との間の回転力の伝達を断接する断接機構と
を備えることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項２】
請求項１記載の操舵入力装置において、
前記断接機構の前記転舵機構側に設けた減速機構を備えることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項３】
請求項２記載の操舵入力装置において、
前記減速機構は、前記転舵車輪の回転角度に対する前記ステアリングハンドルの回転角度の比が１２〜２２の範囲になるように減速することを特徴とする操舵入力装置。
【請求項４】
請求項１記載の操舵入力装置において、
前記変速機構で増速した前記反力付与機構と前記断接機構の回転速度分を前記転舵機構で減速することを特徴とする操舵入力装置。
【請求項５】
請求項２記載の操舵入力装置において、
前記減速機構の減速比は、前記変速機構の増速分を打ち消す程度であることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項６】
請求項１記載の操舵入力装置において、
前記ステアリングハンドルの操舵角度を検出する操舵角度検出手段を、前記変速機構と前記断接機構の間に備えることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項７】
請求項１記載の操舵入力装置において、
前記変速機構と前記反力付与機構と前記断接機構を同一のケース内に収容したことを特徴とする操舵入力装置。
【請求項８】
請求項２記載の操舵入力装置において、
前記変速機構と前記減速機構は複数の歯車から構成されており、少なくとも１つに樹脂でできた歯車を用いたことを特徴とする操舵入力装置。
【請求項９】
ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、
前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、
前記操舵軸の回転を転舵車輪に伝達する転舵機構と前記反力付与機構との間、または前記転舵機構と前記変速機構との間であって前記反力付与機構とは並列に設けられ、前記変速機構と前記転舵機構との間の回転力の伝達を断接する断接機構と、
前記転舵機構に転舵力を付与する転舵力付与機構と、
車両の運転状態に応じて前記反力付与機構および前記転舵力付与機構を制御すると共に、前記反力付与機構または前記転舵力付与機構の駆動を正常に行えるとき前記断接機構を切断し、正常に行えないとき前記断接機構を接続させる制御部と
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の操舵制御装置において、
前記断接機構の前記転舵機構側に減速機構を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１１】
請求項９記載の操舵制御装置において、
前記転舵力付与機構は、前記断接機構と前記減速機構の間に備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の操舵制御装置において、
前記変速機構と前記減速機構は複数の歯車から構成されており、少なくとも１つに樹脂でできた歯車を用いたことを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１３】
ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、
前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、
前記反力付与機構の前記変速機構とは反対側の出力軸と、または前記反力付与機構とは並列に前記変速機構の出力軸と接続され、前記入力軸の回転の許容または規制を切り換える断接機構と
を備えることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の操舵入力装置において、
前記断接機構の前記変速機構または前記反力付与機構が接続されていない出力側部材は、車両に直接または間接的に固定されることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の操舵入力装置において、
前記断接機構の前記変速機構または前記反力付与機構が接続されていない出力側部材は、車両に弾性部材を介して固定されることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項１６】
請求項１３記載の操舵制御装置において、
前記断接機構は、通電状態で接続することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１７】
ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、
前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、
前記反力付与機構の前記変速機構とは反対側の出力軸と、または前記反力付与機構とは並列に前記変速機構の出力軸と接続され、前記入力軸の回転の許容または規制を切り換える断接機構と、
転舵車輪に接続され且つ前記断接機構とは機械的に分離された転舵機構に転舵力を付与する転舵力付与機構と、
車両の運転状態に応じて前記反力付与機構および前記転舵力付与機構を制御すると共に、前記転舵車輪の転舵角度に応じて前記入力軸の回転の許容または規制を切り換え制御する制御部と
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の操舵制御装置において、
前記制御部は、前記転舵車輪の転舵角度に応じて前記断接機構の接続／切断を切り換えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の操舵制御装置において、
前記制御部は、前記転舵車輪が所定の転舵角度以上の場合に前記断接機構を接続することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２０】
請求項１７記載の操舵入力装置において、
前記制御部は、操舵入力装置がシステムＯＦＦ状態の時、前記断接機構を接続することを特徴とする操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸と出力軸の接続と切断を切り換え、動力の伝達／非伝達を切り換える断接機構によりステアリングハンドルから転舵機構を機械的に分離し、操舵量に応じて転舵機構を駆動するステア・バイ・ワイヤ式の操舵入力装置および操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングハンドルと転舵機構の間に断接機構としてのクラッチ機構を有するステア・バイ・ワイヤ式の操舵入力装置および操舵制御装置では、通常システム稼動時にはこのクラッチ機構が解放されているが、システム故障時にはクラッチ機構を締結し、ステアリングハンドルの動作が直接転舵機構に伝わり転舵車輪の向きを変えるようにしている。これにより、車両の安全性が確保できる。また、転舵機構がストロークエンドに到達した際、クラッチ機構を締結して運転者に転舵機構のストロークエンドを呈示することにより、運転者がステアリングハンドルを切り増す方向に回せないようにすることができる。これによりステアリングハンドルに設置されたケーブルリールが破断するのを防ぐことができる。
【０００３】
操舵入力装置および操舵制御装置のクラッチ機構のトルク容量を小さくできるものとして、操舵部とクラッチとの間の回転軸上に配置され、クラッチへの出力回転を増速する反力側ギヤと、クラッチと転舵部との間の回転軸上に配置され、転舵部への出力回転を減速する転舵側ギヤとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載のものでは、クラッチの小形化は検討されているが、ハンドルにタイヤが受ける路面反力を呈示する反力モータの小形化が検討されていない。反力モータで大きな力を出力するためにはモータは大きくなる。反力モータが大きい場合には、車両搭載性が悪化するばかりではなく、モータの消費電力も増加するため、省エネルギーの観点からも好ましいものではない。
【０００６】
本発明の目的は、反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができる操舵入力装置および操舵制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を解決するために、本発明は、ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、前記操舵軸の回転を転舵車輪に伝達する転舵機構と前記反力付与機構との間、または前記転舵機構と前記変速機構との間であって前記反力付与機構とは並列に設けられ、前記変速機構と前記転舵機構との間の回転力の伝達を断接する断接機構とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができるものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記断接機構の前記転舵機構側に設けた減速機構を備えるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記減速機構は、前記転舵車輪の回転角度に対する前記ステアリングハンドルの回転角度の比が１２〜２２の範囲になるように減速するものである。
【００１０】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記減速機構の減速比は、前記変速機構の増速分を打ち消す程度である。
（５）上記（１）において、好ましくは、前記変速機構で増速した前記反力付与機構と前記断接機構の回転速度分を前記転舵機構で減速するようにしたものである。
【００１１】
（６）上記（１）において、好ましくは、前記ステアリングハンドルの操舵角度を検出する操舵角度検出手段を、前記変速機構と前記断接機構の間に備えるようにしたものである。
【００１２】
（７）上記（１）において、好ましくは、前記変速機構と前記反力付与機構と前記断接機構を同一のケース内に収容したものである。
【００１３】
（８）上記（２）において、好ましくは、前記変速機構と前記減速機構は複数の歯車から構成されており、少なくとも１つに樹脂でできた歯車を用いるようにしたものである。
【００１４】
（９）また、上記目的を解決するために、本発明は、ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、前記操舵軸の回転を転舵車輪に伝達する転舵機構と前記反力付与機構との間、または前記転舵機構と前記変速機構との間であって前記反力付与機構とは並列に設けられ、前記変速機構と前記転舵機構との間の回転力の伝達を断接する断接機構と、前記転舵機構に転舵力を付与する転舵力付与機構と、車両の運転状態に応じて前記反力付与機構および前記転舵力付与機構を制御すると共に、前記反力付与機構または前記転舵力付与機構の駆動を正常に行えるとき前記断接機構を切断し、正常に行えないとき前記断接機構を接続させる制御部とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができるものとなる。
【００１５】
（１０）上記（９）において、好ましくは、前記断接機構の前記転舵機構側に減速機構を備えるようにしたものである。
【００１６】
（１１）上記（９）において、好ましくは、前記転舵力付与機構は、前記断接機構と前記減速機構の間に備えるようにしたものである。
【００１７】
（１２）上記（９）において、好ましくは、前記変速機構と前記減速機構は複数の歯車から構成されており、少なくとも１つに樹脂でできた歯車を用いたものである。
【００１８】
（１３）さらに、上記目的を解決するために、本発明は、ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、前記反力付与機構の前記変速機構とは反対側の出力軸と、または前記反力付与機構とは並列に前記変速機構の出力軸と接続され、前記入力軸の回転の許容または規制を切り換える断接機構とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができるものとなる。
【００１９】
（１４）上記（１３）において、好ましくは、前記断接機構の前記変速機構または前記反力付与機構が接続されていない出力側部材は、車両に直接または間接的に固定されるものである。
【００２０】
（１５）上記（１３）において、好ましくは、前記断接機構の前記変速機構または前記反力付与機構が接続されていない出力側部材は、車両に弾性部材を介して固定されるものである。
【００２１】
（１６）上記（１３）において、好ましくは、前記断接機構は、通電状態で接続するものである。
【００２２】
（１７）また、上記目的を解決するために、本発明は、ステアリングハンドルに操舵負荷を付与する反力付与機構と、前記ステアリングハンドルに接続された操舵軸と前記反力付与機構との間に設けられ、前記反力付与機構の出力回転速度を減速して前記操舵軸に伝達する変速機構と、前記反力付与機構の前記変速機構とは反対側の出力軸と、または前記反力付与機構とは並列に前記変速機構の出力軸と接続され、前記入力軸の回転の許容または規制を切り換える断接機構と、転舵車輪に接続され且つ前記断接機構とは機械的に分離された転舵機構に転舵力を付与する転舵力付与機構と、車両の運転状態に応じて前記反力付与機構および前記転舵力付与機構を制御すると共に、前記転舵車輪の転舵角度に応じて前記入力軸の回転の許容または規制を切り換え制御する制御部とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができるものとなる。
【００２３】
（１８）上記（１７）において、好ましくは、前記制御部は、前記転舵車輪の転舵角度に応じて前記断接機構の接続／切断を切り換えるようにしたものである。
【００２４】
（１９）上記（１７）において、好ましくは、前記制御部は、前記転舵車輪が所定の転舵角度以上の場合に前記断接機構を接続するようにしたものである。
【００２５】
（２０）上記（１７）において、好ましくは、前記制御部は、操舵入力装置がシステムＯＦＦ状態の時、前記断接機構を接続するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、反力モータおよびクラッチの小形化を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図１〜図３を用いて、本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００２８】
ステアリングハンドル２は、運転者が握り、車両を進ませたい方向に操舵を行なう。車両用ステアリング装置１は、操舵アクチュエータ１７と、転舵アクチュエータ３と、制御部３０とを有する。ステアリングハンドル２の側に設けられる操舵アクチュエータ１７と、転舵車輪４の側に設けられる転舵アクチュエータ３とは、クラッチ機構１０により機械的に分離されており、車両用ステアリング装置１は、ステアリングハンドル２の操舵量に応じて左右の転舵車輪４を転舵させる。操舵アクチュエータ１７と転舵アクチュエータ３は、それぞれ、図示しないケースに収められている。
【００２９】
操舵アクチュエータ１７は、ステアリングハンドル２の操舵量の検出および転舵車輪４に作用する力を操舵反力としてステアリングハンドル２に印加する。転舵アクチュエータ３は、ステアリングハンドル２の操舵量に応じて転舵車輪４を転舵させる。制御部３０は、反力制御部３２と、クラッチ制御部３４と、転舵力制御部３６とからなり、各種センサからの信号に基づいて、操舵アクチュエータ１７や、転舵アクチュエータ３を制御する。
【００３０】
操舵アクチュエータ１７は、操舵軸５と操舵角センサ６とトルクセンサ７と反力モータ８と第１減速手段９と連結軸１６とクラッチ機構１０とからなる。操舵軸５は、ステアリングハンドル２に連結した入力軸である。操舵角センサ６は、ステアリングハンドル２の操舵角を検出する操舵角度検出手段である。反力モータ８は、ステアリングハンドル２に対する操舵反力（反力トルク）を発生する反力付与機構である。第１減速手段９は、反力モータ８のトルクを拡大する変速機構である。トルクセンサ７は、運転者がステアリングハンドル２から入力する操舵トルクを検出する。クラッチ機構１０は、ステアリングハンドル２の側である操舵側と、転舵車輪４の側である転舵側とを締結および解放を行なう断接機構である。
【００３１】
転舵アクチュエータ３は、転舵軸１１と転舵角センサ１２と転舵モータ１３と第２減速手段１４とラックアンドピニオン機構１５とからなる。連結軸１６は、反力モータ８とクラッチ機構１０を接続する。転舵軸１１は、転舵アクチュエータ３とクラッチ機構１０を連結する。転舵角センサ１２は、転舵車輪４の転舵角を検出する。転舵モータ１３は、左右の転舵車輪４を転舵させる動力源であり転舵軸１１を駆動する転舵力付与機構である。第２減速手段１４は、転舵モータ８のトルクを拡大し転舵軸１１に動力を伝達する。ラックアンドピニオン機構１５は、転舵軸１１の回転運動を直線運動に変換する。リンク機構２６は、ラックアンドピニオン機構１５に接続され転舵車輪４の向きを変えるタイロッドおよびナックルアームからなる。なお、上記したラックアンドピニオン機構１５とリンク機構２６が転舵機構である。
【００３２】
ここで、操舵軸５と反力モータ８と第１減速手段９とクラッチ機構１０とにより、本実施形態の操舵入力装置が構成される。また、操舵入力装置の構成に、転舵モータ１３と制御部３０を加えることで、本実施形態の操舵制御装置が構成される。
【００３３】
転舵アクチュエータ３には、転舵車輪４の転舵範囲を制限するメカ回転規制機構が設けられている。転舵アクチュエータ３のメカ回転規制機構は、例えばラックアンドピニオン機構１５のラック端に設けられたストッパーであるが、同様な効果が得られれば他のものであっても構わない。なお、この転舵範囲の端部をストロークエンドと称する。
【００３４】
運転者が操作するステアリングハンドル２に反力を付与する反力モータ８の駆動パターンは、以下の４つがある。第１は、ステアリングハンドル２の操舵方向と反対方向に反力モータ８を回転させる場合であり、運転者はステアリングハンドル２より抵抗力を感じる。第２は、操舵方向と同一方向に反力モータ８を回転させる場合であり、運転者がステアリングハンドル２を中立位置（車両が直進するステアリングハンドル２の位置）に戻すような場合であって、運転者はステアリングハンドル２からアシスト力を感じることができる。第３は、運転者がステアリングハンドル２を切った状態から手を離した時に作用するいわゆるセルフアライニングトルクに相当する力を反力モータ８で生成し、ステアリングハンドル２を中立位置に自動的に戻す。第４は、ステアリングハンドル２を任意の角度で停止保持させる場合である。以上のように、反力モータ８で生成した力を運転者はステアリングハンドル２から受けることができる。
【００３５】
ここで、図２を用いて、本実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置に用いる反力モータ８の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置に用いる反力モータの構成を示すブロック図である。
【００３６】
反力モータ８は両軸タイプの電動モータである。図２に示すように、モータ本体から上下に軸８ａ，８ｂを備えており、それぞれの軸８ａ，８ｂに反力モータ８の駆動力が伝達できる。また、軸８ａ，８ｂは同一の速度で回転する。
【００３７】
反力モータ８のステアリングハンドル２側の軸８ａには、第１減速手段９が接続されている。第１減速手段９は、出力軸９ａを有している。
【００３８】
図１に示すように、第１減速手段９の出力軸には、操舵軸５を介してステアリングハンドル２が取り付けられている。反力モータ８の転舵車輪４の側の軸８ｂ（図２）には、連結軸１６を介してクラッチ機構１０が接続されている。第１減速手段９のギヤ比をＮ１（Ｎ１＞１）、出力軸９ａの回転速度をω１とした場合、反力モータ８の軸８ａ，８ｂの回転速度ω２はＮ１×ω１となり、ステアリングハンドル２で回される操舵軸５の回転数より反力モータ８の軸８ａ，８ｂおよびクラッチ機構１０に接続される連結軸１６の方が高速回転となる。
【００３９】
第１減速手段９は、遊星歯車、平行軸歯車列等を用いた減速機構であり、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。また、第１減速手段９は、反力モータ８や操舵軸５に対して同軸でなくても構わない。なお、反力モータ８および第１減速手段９は、図示しない車両側のフレームに固定されている。
【００４０】
トルクセンサ７は、操舵軸５のねじれ角を検出することにより、操舵軸５に作用するトルクを検出する。
【００４１】
クラッチ機構１０は、連結軸１６と転舵軸１１を締結（接続）および解放（切断）する機構であり、車両用ステアリング装置１の操舵側と転舵側を接続および切断する機構である。通常システム稼動時はこのクラッチ機構１０は解放されているが、システム故障時にはクラッチ機構１０を締結し、ステアリングハンドル２の動作が直接転舵アクチュエータ３に伝わり転舵車輪４の向きを変えることができる。これにより、車両の安全性が確保できる。また、転舵アクチュエータ３がストロークエンドに到達した際、クラッチ機構１０を締結して運転者に転舵アクチュエータ３のストロークエンドを呈示することにより、ステアリングハンドル２を切り増す方向に回せないようにする。これは、ステアリングハンドル２に設置された図示しないケーブルリールが破断するのを防ぐためである。ケーブルリールは、ケーブルを引き出しおよび巻き取り可能なリール構造でできており、ステアリングハンドル２に設置されたスイッチ類のケーブルをステアリングハンドル２の動作によりケーブルを引き出したり、巻き取ったりできるようにしたものである。
【００４２】
なお、転舵アクチュエータ３がストロークエンドに到達した際、クラッチ機構１０を締結せず、反力モータ８で大きなトルクを発生することによりストロークエンド位置を運転者に伝えることも考えられるが、反力モータ８の大型化、コストアップになるため好ましくない。
【００４３】
クラッチ機構１０は、通電時に解放、非通電時に締結するようにしている。これは、電源または電源ラインが故障したような場合でも確実にクラッチ機構１０を締結するためである。イグニッションＯＦＦのようなシステム停止時には、クラッチ機構１０が非通電状態であり、クラッチ機構１０を締結できる。これにより、システム停止時には運転者がステアリングハンドル２を動かすことができなくなるので、システム停止時のステアリングハンドル２と転舵車輪４の位置ずれを防ぐことができる。
【００４４】
また、通常のシステム稼動時には、ステアリングハンドル２の操舵側と転舵車輪４の転舵側がクラッチ機構１０により切り離されているので、ステアリングハンドル２の操舵量に対する転舵車輪４の転舵量を車両の走行速度によって変えたり、ステアリングハンドル２からの操舵入力無しに転舵アクチュエータ３を駆動し、転舵車輪４の向きを変えたりすることもできる。このように車両用ステアリング装置１では車両の速度、車両の旋回程度や加減速の有無等といった車両の走行状態に応じて柔軟に転舵アクチュエータ３により転舵車輪４の向きを変えることができる。
【００４５】
以上のように、転舵アクチュエータ３は、通常システム稼動時には転舵モータ１３によって駆動され、システム故障時にはクラッチ機構１０を介してステアリングハンドル２によって駆動される。
【００４６】
転舵車輪４を転舵させる動力源である転舵モータ１３は、電動モータであり、第２減速手段１４を介して転舵軸１１に動力が伝達される。第２減速手段１４の設置により転舵モータ１３の小形化を実現できる。第２減速手段１４は、平行軸歯車列、ウォームギヤ等を用いた減速機構であり、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。
【００４７】
制御部３０において、反力制御部３２は、トルクセンサ７によって検出された操舵トルクや転舵モータ１３の駆動トルクに応じた反力が発生するように、アクチュエータである反力モータ８を制御する。クラッチ制御部３４は、操舵角センサ６によって検出された操舵角に基づき、転舵モータ１３を制御する。転舵力制御部３６は、転舵角センサ１２の情報、車両の速度、車両の旋回程度や加減速の有無等といった車両の走行状態の情報、車両用ステアリング装置１の異常情報や装置停止情報等に基づきクラッチ機構１０の締結／解放を切り替え制御する
クラッチ機構１０は、システム故障時に瞬時に締結し、締結時のステアリングハンドル２を時計回りから反時計回りに回転させたときの不感帯である遊び（がた）が少ないことが好ましい。また、クラッチ機構１０は、車両搭載性を考慮してコンパクトな構造で、低消費電力であることが望ましい。これらを考慮するとクラッチ機構１０にはツーウェイクラッチと呼ばれるローラを入力軸と出力軸で形成される楔部に係合するか否かにより締結／解放動作を行なうものが好ましいが、クラッチ機構１０はこれに限定されるものではなく、同様な効果が得られれば他のものであっても構わない。
クラッチ機構１０は、入力軸または出力軸に大きなトルクが印加された場合であっても破損しないように設計する必要がある。上記のようにクラッチ機構１０がツーウェイクラッチの場合、ローラが入力軸または出力軸に接触する際の接触応力が材料の許容応力より小さくなるように設計しなければならない。詳細は省略するが、この接触応力を小さくするためには入力軸直径、出力軸直径、ローラ直径等を大きくしなければならず、ツーウェイクラッチの大型化につながる。
そこで、本実施形態の操舵入力装置および操舵制御装置では、クラッチ機構１０の小形化を図るためにクラッチ機構１０に作用するトルクを小さくしている。その際、反力モータ８の小形化も考慮し、かつ、機械要素が増加しないように、反力モータ８を両軸モータとし、反力モータ８のステアリングハンドル２の側に第１減速手段９を設置している。これにより、反力モータ８の出力トルクは、第１減速手段９により増大されて操舵軸５に伝達されるため、反力モータ８を小型化することができる。一方、図３を用いて後述するように、反力モータ８の出力トルクは、減速手段を介することなく直接クラッチ機構１０に伝達されるため、クラッチ機構１０の入力トルクは小さくでき、クラッチ機構１０を小型化できる。
【００４８】
次に、図３を用いて、本実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置において、クラッチ機構１０に作用するトルクが小さくなる理由について説明する。  
図３は、本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置において、クラッチ機構１０に作用するトルクが小さくなる理由の説明図である。
【００４９】
第１減速手段９のギヤ比をＮ１、第２減速手段１４のギヤ比をＮ２、ラックアンドピニオン機構１５からリンク機構２６を介して転舵車輪４に伝達するまでのギヤ比（以下、「ラックアンドピニオン機構・転舵車輪間ギヤ比」と称する）をＮ３とする。ここで、各減速機構の機械効率は、簡単に考えるために１とする。また、図３に示すように、第１減速手段９は操舵軸５から反力モータ８の向きに増速し、第２減速手段１４は転舵軸１１から転舵モータ１３の向きに増速するようにしている。ラックアンドピニオン機構・転舵車輪間ギヤ比は、ラックアンドピニオン機構１５から転舵車輪４の向きに減速するように設定している。つまり、クラッチ機構１０に接続された連結軸１６および転舵軸１１が、ステアリングハンドル２および操舵車輪４より回転数（操舵車輪４の場合は転舵角度）が大きくなる。
ステアリングハンドル２の回転数をω１、印加トルクをＴ１とすると、連結軸１６およびクラッチ機構１０および転舵軸１１には回転数がＮ１・ω１、印加トルクがＴ１／Ｎ１となり、クラッチ機構１０に作用するトルクが小さくなるので、クラッチ機構１０を小さくすることができる。また、このとき反力モータ８のトルクもＴ１／Ｎ１となるので、反力モータ８によりステアリングハンドル２に反力を呈示する場合には小さな出力のモータでよくなるため、クラッチ機構１０と反力モータ８の小形化を第１減速手段９の設置で実現することができる。
【００５０】
クラッチ機構１０の転舵軸１１の側は、ラックアンドピニオン機構・転舵車輪間ギヤ比Ｎ３により減速できるので、ステアリングハンドル２での印加トルクがＴ１の場合には転舵車輪４でのトルクがＴ１・（Ｎ３/Ｎ１）となる。Ｎ３＞Ｎ１になるように設定する場合には、ステアリングハンドル２によって転舵車輪４を容易に転舵できるようになる。
【００５１】
また、仮に第１減速手段９を設置しない場合のステアリングハンドル２の回転に対する転舵車輪４の転舵角度のギヤ比をＮ３’とする。第１減速手段９を設置する場合のステアリングハンドル２の回転に対する転舵車輪４の転舵角度のギヤ比はＮ３／Ｎ１となるので、このギヤ比が第１減速手段９の有無によらず一定とした場合、Ｎ３’＜Ｎ３となる。つまり、第１減速手段９を反力モータ８のステアリングハンドル２側に設置することにより、第１減速手段９を設置しない場合に比べて転舵軸１１が高速回転になる。したがって、第２減速手段１４のギヤ比を小さくしたり、転舵モータ１３の出力を小さくしたりできるため、第２減速手段１４および転舵モータ１３の小形化もできるので車両用ステアリング装置１の全体の小形化を実現できる。
【００５２】
上記とは逆に転舵車輪４に印加トルクＴ２が作用した場合には、クラッチ機構１０に作用するトルクはＴ２／Ｎ３となる。上記と同様に考えるとＮ３’＜Ｎ３となるので、第１減速手段９の設置によりクラッチ機構１０に作用するトルクは小さくなる。
【００５３】
以上のようにクラッチ機構１０に作用するトルクを小さくできるので、クラッチ機構１０の小形化を実現できる。
【００５４】
なお、本例では、第１減速手段９で増速したクラッチ機構１０に接続された連結軸１６および転舵軸１１をラックアンドピニオン機構１５およびリンク機構２６で減速するようにしている。ラックアンドピニオン機構１５およびリンク機構２６の減速比は、転舵車輪４の回転角度に対するステアリングハンドル２の回転角度の比（いわゆるオーバオールギヤ比）が、１２から２２の範囲になるようにしている。これにより、運転者がステアリングハンドル２の操舵で転舵車輪４を容易に転舵できるようになる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態によれば、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００５６】
次に、図４を用いて、本発明の第２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図４は、本発明の第２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００５７】
本実施形態の車両用ステアリング装置１は、図１に示した車両用ステアリング装置１とは、反力モータ８の構成が異なる。図４の反力モータ８は片軸タイプの電動モータであり、１つの出力軸を持つ。第１減速手段９の出力軸は、反力モータ８とクラッチ機構１０が並列に接続できるようにしている。
【００５８】
なお、図４では、第１減速手段９として平行軸歯車列を用いて、出力軸の上下に反力モータ８とクラッチ機構１０を接続するようにしているが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。なお、上記の構成以外は第１の実施例と同様である。
【００５９】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００６０】
次に、図５を用いて、本発明の第３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図５は、本発明の第３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００６１】
本実施形態の車両用ステアリング装置１は、図１に示した車両用ステアリング装置１とは、第３減速手段２４を、転舵角センサ１２とラックアンドピニオン機構１５の間に設置した点が異なる。図１に示した実施形態では、第１減速手段９で増速した分をラックアンドピニオン機構１５およびリンク機構２６で減速していたが、本実施形態では、第３減速手段２４とラックアンドピニオン機構１５とリンク機構２６により、第１減速手段９の増速分を減速している。
【００６２】
運転者がステアリングハンドル２の操舵で転舵車輪４を容易に転舵できるようにするには、転舵車輪４の回転角度に対するステアリングハンドル２の回転角度の比（オーバオールギヤ比）が、１２から２２の範囲になるように設定する必要がある。第３減速手段２４を設置したのは、車両側のスペースの制約によりラックアンドピニオン機構１５およびリンク機構２６で転舵車輪４の回転角度に対するステアリングハンドル２の回転角度の比（オーバオールギヤ比）を１２から２２の範囲に設定できない場合があるからである。したがって、第３減速手段２４とラックアンドピニオン機構１５とリンク機構２６によって転舵車輪４の回転角度に対するステアリングハンドル２の回転角度の比（オーバオールギヤ比）を１２から２２の範囲になるように設定することにした。なお、第３減速手段２４の減速比は、第１減速手段９の増速分を打ち消す程度の減速比であってもよい。
また、第３減速手段２４を転舵角センサ１２とラックアンドピニオン機構１５の間に設置したのは、回転速度が速い転舵軸１１に転舵角センサ１２を設置することにより転舵車輪４の微少な動きに対しても転舵角センサ１２で検出できるようになるからである。これにより、転舵角センサ１２はより粗い分解能のものを使用できるようになるので、コスト低減を図ることができる。
操舵アクチュエータ１７は、操舵軸５と操舵角センサ６とトルクセンサ７と反力モータ８と第１減速手段９と連結軸１６とクラッチ機構１０とからなる。転舵アクチュエータ３は、転舵軸１１と転舵角センサ１２と転舵モータ１３と第２減速手段１４と第３減速手段２４とラックアンドピニオン機構１５とからなる。操舵アクチュエータ１７と転舵アクチュエータ３は、それぞれ図示しないケースに収められている。
第１減速手段９と第２減速手段１４と第３減速手段２４は、上記のように複数の歯車から構成される。第１減速手段９と第２減速手段１４と第３減速手段２４の歯車列は、それぞれ少なくとも１つが樹脂でできた歯車を用いるようにしてもよい。これにより、第１減速手段９と第２減速手段１４と第３減速手段２４の低騒音化が図れる。なお、上記の構成以外は第１の実施形態と同様である。
【００６３】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００６４】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【００６５】
次に、図６を用いて、本発明の第４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図６は、本発明の第４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００６６】
本実施形態は、図４に示した車両用ステアリング装置１とは、第３減速手段２４を、転舵角センサ１２とラックアンドピニオン機構１５の間に設置した点が異なる。第３減速手段２４を設置した効果は図５に示した第３の実施形態と同様である。
【００６７】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００６８】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【００６９】
次に、図７を用いて、本発明の第５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図７は、本発明の第５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００７０】
本実施形態は、図１に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるピニオンアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつ車両用ステアリング装置１である。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５を図示しない１つのケースに収めた構造である。上記以外は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００７１】
なお、図７とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２の側に別体構造にしたものであっても構わない。
【００７２】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００７３】
次に、図８を用いて、本発明の第６の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図８は、本発明の第６の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００７４】
本実施形態は、図４に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるピニオンアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつ車両用ステアリング装置１である。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５を図示しない１つのケースに収めた構造である。上記以外は、図４に示した第２の実施形態と同様である。
【００７５】
なお、図８とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２の側に別体構造にしたものであっても構わない。
【００７６】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００７７】
次に、図９を用いて、本発明の第７の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図９は、本発明の第７の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００７８】
本実施形態は、図５に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるピニオンアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつ車両用ステアリング装置１である。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、第３減速手段２４、ラックアンドピニオン機構１５を図示しない１つのケースに収めた構造である。上記以外は、図５に示した第３の実施形態と同様である。
【００７９】
なお、図９とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２側に別体構造にしたものであっても構わない。
【００８０】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００８１】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【００８２】
次に、図１０を用いて、本発明の第８の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１０は、本発明の第８の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００８３】
本実施形態は、図６に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるピニオンアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつ車両用ステアリング装置１である。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、第３減速手段２４、ラックアンドピニオン機構１５を図示しない１つのケースに収めた構造である。上記以外は、図６に示した第４の実施形態と同様である。
【００８４】
なお、図１０とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２の側に別体構造にしたものであっても構わない。
【００８５】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００８６】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【００８７】
次に、図１１を用いて、本発明の第９の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１１は、本発明の第９の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００８８】
図１１に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０は、図示しないケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。上記以外は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００８９】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００９０】
次に、図１２を用いて、本発明の第１０の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１２は、本発明の第１０の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００９１】
図１２に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０は、図示しないケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。上記以外は、図４に示した第２の実施形態と同様である。
【００９２】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００９３】
次に、図１３を用いて、本発明の第１１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１３は、本発明の第１１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００９４】
図１３に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、第３減速手段２４は、図示しないケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。
【００９５】
ラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３は、転舵モータ１３により直接ラックに転舵力を作用するため、第３減速手段２４はクラッチ機構１０とラックアンドピニオン機構１５の間に設けた。上記以外は、図５に示した第３の実施形態と同様である。
【００９６】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【００９７】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【００９８】
次に、図１４を用いて、本発明の第１２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１４は、本発明の第１２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【００９９】
図１４に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、第３減速手段２４は、図示しないケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。図１３に示した第１１の実施形態と同様に、第３減速手段２４は、クラッチ機構１０とラックアンドピニオン機構１５の間に設けている。上記以外は、図６に示した第４の実施形態と同様である。
【０１００】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１０１】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【０１０２】
次に、図１５を用いて、本発明の第１３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１５は、本発明の第１３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１５に示した車両用ステアリング装置１は、図１１に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。上記以外は、図１１に示した第９の実施形態と同様である。なお、図１５とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２側に別体構造にしたものであっても構わない。
【０１０４】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１０５】
次に、図１６を用いて、本発明の第１４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１６は、本発明の第１４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１０６】
図１６に示した車両用ステアリング装置１は、図１２に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。転舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。上記以外は、図１２に示した第１０の実施形態と同様である。なお、図１６とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２側に別体構造にしたものであっても構わない。
【０１０７】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１０８】
次に、図１７を用いて、本発明の第１５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１７は、本発明の第１５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１０９】
図１７に示した車両用ステアリング装置１は、図１３に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、第３減速手段２４、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。上記以外は、図１３に示した第１１の実施形態と同様である。なお、図１７とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２側に別体構造にしたものであっても構わない。
【０１１０】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１１１】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【０１１２】
次に、図１８を用いて、本発明の第１６の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１８は、本発明の第１６の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１１３】
図１８に示した車両用ステアリング装置１は、図１４に示した車両用ステアリング装置１と同様にいわゆるラックアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、第３減速手段２４、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、ラックアンドピニオン機構１５は、図示しない１つのケースに収めている。上記以外は、図１４に示した第１２の実施形態と同様である。なお、図１８とは異なり操舵角センサ６のみステアリングハンドル２側に別体構造にしたものであっても構わない。
【０１１４】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１１５】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【０１１６】
次に、図１９を用いて、本発明の第１７の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図１９は、本発明の第１７の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１１７】
図１９に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるコラムアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。ラックアンドピニオン機構１５を除く操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２は、図示しない１つのケースに収め、ステアリングハンドル２近傍に設置している。上記以外は図１に示した第１の実施形態と同様である。
【０１１８】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１１９】
次に、図２０を用いて、本発明の第１８の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２０は、本発明の第１８の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１２０】
図２０に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるコラムアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。ラックアンドピニオン機構１５を除く操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２は、図示しない１つのケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。上記以外は、図４に示した第２の実施形態と同様である。
【０１２１】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１２２】
次に、図２１を用いて、本発明の第１９の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２１は、本発明の第１９の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１２３】
図２１に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるコラムアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。ラックアンドピニオン機構１５を除く操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、第３減速手段２４は、図示しない１つのケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。上記以外は、図５に示した第３の実施形態と同様である。
【０１２４】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１２５】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【０１２６】
次に、図２２を用いて、本発明の第２０の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２２は、本発明の第２０の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１２７】
図２２に示した車両用ステアリング装置１は、いわゆるコラムアシストタイプの転舵アクチュエータ３をもつものである。ラックアンドピニオン機構１５を除く操舵軸５、操舵角センサ６、トルクセンサ７、第１減速手段９、反力モータ８、連結軸１６、クラッチ機構１０、転舵軸１１、転舵モータ１３、第２減速手段１４、転舵角センサ１２、第３減速手段２４は、図示しない１つのケースに収めてステアリングハンドル２近傍に設置している。上記以外は、図６に示した第４の実施形態と同様である。
【０１２８】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１２９】
また、オーバオールギヤ比を１２から２２の範囲に容易に設定できる。
【０１３０】
次に、図２３を用いて、本発明の第２１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２３は、本発明の第２１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１３１】
図２３は、図１に示した車両用ステアリング装置１と転舵軸１１がないという点が異なる。また、操舵角センサ６と転舵角センサ１２は複数個備えることで、冗長性を持たせた構成としている。なお、アクチュエータである反力モータ８と転舵モータ１３を複数個備えるようにすることもできる。
【０１３２】
このように、センサやアクチュエータに冗長性を持たせることで、システムの一部に異常が発生した場合でもステアリングハンドル２の操舵角を検出して確実に転舵アクチュエータ３で転舵車輪４を転舵できる。
【０１３３】
また、図２３の車両用ステアリング装置１は、クラッチ機構１０のステアリングハンドル２の側でない出力軸を車両本体に接続した構成としている。クラッチ機構１０のステアリングハンドル２の側でない出力軸は、車両本体に直接接続してもよく、また、別部材を介して、間接的に接続してもよいものである。
【０１３４】
本実施形態の車両用ステアリング装置１は、転舵角センサ１２で検出する転舵角に応じてクラッチ機構１０を締結するようにしている。制御部３０は、転舵車輪４があらかじめ設定した転舵角以上になったときクラッチ機構１０を締結するようにしている。この設定角度は、転舵アクチュエータ３がストロークエンド近傍に到達したことを示す角度である。本実施形態ではシステム故障時にクラッチ機構１０を締結してステアリングハンドル２を転舵アクチュエータ３に接続する必要がないが、転舵アクチュエータ３がストロークエンド近傍に到達した場合にクラッチ機構１０を締結することにより、運転者に転舵アクチュエータ３のストロークエンドを呈示することができる。これにより、大型の反力モータ８を設置することなく、低消費電力のクラッチ機構１０を設置することでステアリングハンドル２の回転を停止することができるので、コードリールを破損することがなくなる。
【０１３５】
上記のようにクラッチ機構１０は、通電時に解放、非通電時に締結するようにしている。イグニッションＯＦＦのようなシステム停止時には、クラッチ機構１０が非通電状態であり、クラッチ機構１０を締結できる。これにより、システム停止時には運転者がステアリングハンドル２を動かすことができなくなるので、システム停止時のステアリングハンドル２と転舵車輪４の位置ずれを防ぐことができる。
【０１３６】
なお、第１の実施形態から第２０の実施形態では、システム故障時に確実にクラッチ締結できるように、通電によりクラッチを解放していた。しかし、図２３に示す冗長性を持たせたシステムではクラッチ機構１０は転舵アクチュエータ３のストロークエンド呈示を行うために使用するので、通電時にクラッチ締結するようにして、消費電力を抑えることもできる。この場合は、システム停止時のステアリングハンドル２のロックを図示しない他の機構で行なうことにする。上記以外の構成は、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【０１３７】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１３８】
次に、図２４を用いて、本発明の第２２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２４は、本発明の第２２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１３９】
図２４は、図２３に示した車両用ステアリング装置１とクラッチ機構１０のステアリングハンドル２側でない出力軸を車両本体に弾性部材２５を介して接続するという点が異なる。弾性部材２５の設置により、転舵アクチュエータ３がストロークエンドに到達した時の車両ステアリング装置１および車両本体への衝撃を緩和することができる。弾性部材２５は、ばね又はゴムを用いたものであるが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。上記以外の構成は、図２３に示した第２１の実施形態と同様である。
【０１４０】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１４１】
次に、図２５を用いて、本発明の第２３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２５は、本発明の第２３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１４２】
図２５に示した車両用ステアリング装置１は、図２４に示した車両用ステアリング装置１とは、反力モータ８の構成が異なる。反力モータ８は片軸タイプの電動モータであり、１つの出力軸を持つ。第１減速手段９の出力軸は、反力モータ８とクラッチ機構１０を並列に接続できるようにしている。図２５では、第１減速手段９に平行軸歯車列を用いて、出力軸の上下に反力モータ８とクラッチ機構１０を接続するようにしているが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。また、上記の構成以外は、図２３に示した第２１の実施形態と同様である。
【０１４３】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１４４】
次に、図２６を用いて、本発明の第２４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２６は、本発明の第２４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１４５】
図２６に示した車両用ステアリング装置１は、図２５に示した車両用ステアリング装置１とクラッチ機構１０のステアリングハンドル２側でない出力軸を車両本体に弾性部材２５を介して接続するという点が異なる。弾性部材２５の設置により、転舵アクチュエータ３がストロークエンドに到達した時の車両ステアリング装置１および車両本体への衝撃を緩和することができる。上記以外の構成は、図２４に示した第２２の実施形態と同様である。
【０１４６】
なお、上記のように操舵入力装置および操舵制御装置の複数の実施形態を記載したが、これらは共通して操舵軸５の回転速度を増速する第１減速手段９で増速された軸に反力モータ８およびクラッチ機構１０を設置したものである。これにより、クラッチ機構１０に作用するトルクおよび反力モータ８の必要な出力を小さくすることができる。なお、図１、図４〜図２６に示す車両用ステアリング装置１は、車両の大きさや搭載スペースやステアバイワイヤシステムの方式により選択することができる。
【０１４７】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【０１４８】
次に、図２７を用いて、本発明の第２５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置の構成及び動作について説明する。  
図２７は、本発明の第２５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【０１４９】
本実施形態では、操舵角センサ６の設置位置を反力モータ８とクラッチ機構１０の間に設置し、連結軸１６の回転角度を検出するようにしている。なお、操舵角センサ６の設置位置以外は、図１に示した車両用ステアリング装置１と同様である。
【０１５０】
図２７に示す車両用ステアリング装置１は、操舵軸５より連結軸１６の回転速度が速いのでステアリングハンドル２の微少な動きに対しても操舵角センサ６で検出できるようになる。したがって、操舵角センサ６はより粗い分解能５のものを使用できるようになるので、コスト低減を図ることができる。なお、図４〜図２６に示した車両用ステアリング装置１においても操舵角センサ６を連結軸１６の回転角度を検出することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
本実施形態によっても、１つの減速機構を配置することにより反力モータおよびクラッチ機構の回転速度を入力軸より速くすることができるので、反力モータとクラッチ機構の小形化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置に用いる反力モータの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置において、クラッチ機構１０に作用するトルクが小さくなる理由の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第６の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第１１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第１２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第１３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第１４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第１６の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第１７の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第１８の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第１９の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第２０の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第２１の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第２２の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第２３の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の第２４の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の第２５の実施形態による操舵入力装置および操舵制御装置を備えた車両用ステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１５３】
１…車両用ステアリング装置
２…ステアリングハンドル
３…転舵アクチュエータ
４…転舵車輪
５…操舵軸
６…操舵角センサ
７…トルクセンサ
８…反力モータ
８ａ，８ｂ…軸
９…第１減速手段
９ａ…出力軸
１０…クラッチ機構
１１…転舵軸
１２…転舵角センサ
１３…転舵モータ
１４…第２減速手段
１５…ラックアンドピニオン機構
１６…連結軸
１７…操舵アクチュエータ
２４…第３減速手段
２５…弾性部材
２６…リンク機構
３０…制御部
３２…反力制御部
３４…クラッチ制御部
３６…転舵力制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010188930.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010188930.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2010188930.tif 000016
【図１５】
2010188930.tif 000017
【図１６】
2010188930.tif 000018
【図１７】
2010188930.tif 000019
【図１８】
2010188930.tif 000020
【図１９】
2010188930.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2010188930.tif 000023
【図２２】
2010188930.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2010188930.tif 000026
【図２５】
2010188930.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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