(57)【要約】【課題】  簡略化した構成により操作部の操作範囲を適切に設定できるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  連結装置３０は、第１遊星ギア機構３２と第２遊星ギア機構３３を備えている。そして、電子制御ユニット４４は、転舵アクチュエータ２４が正常であれば、ギア３２ａの回転を許容するとともに連結部３３ｃの回転を禁止し、操舵操作装置１０と転舵装置２０との機械的な連結を解除する。この場合、操舵ハンドル１１の回動操作範囲はギア３２ａに形成した当接部３２ｅによって決定される。一方、アクチュエータ２４に異常が発生すると、ユニット４４は、ギア３２ａの回転を禁止するとともに連結部３３ｃの回転を許容し、装置１０と装置２０とを機械的に連結する。この場合、ギア３２ａの回転は禁止されており、当接部３２ｅはハンドル１１の回動操作範囲を規制しない。【選択図】  図１
2010052672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作される操作部と、転舵輪を転舵させるための転舵手段と、前記操作部と前記転舵手段とを機械的に連結または機械的な連結を解除する連結手段とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記連結手段が、
車体に対して回転可能に設けられたリングギアと、前記リングギアに歯合して前記操作部の操作に伴う回転がキャリアを介して伝達されるプラネタリギアと、このプラネタリギアに歯合して前記転舵手段に対して回転を伝達するサンギアとを有する遊星ギア機構と、
前記リングギアの回転を禁止または許容する第１ロック機構と、
前記サンギアの回転を禁止または許容する第２ロック機構と、
前記第１ロック機構が前記リングギアの回転を許容し、かつ、前記第２ロック機構が前記サンギアの回転を禁止して前記操作部と前記転舵手段との機械的な連結を解除した状態で、前記リングギアの回転許容範囲を決定する回転許容範囲決定手段とを備えたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記連結手段は、
前記第１ロック機構が前記リングギアの回転を禁止し、かつ、前記第２ロック機構が前記サンギアの回転を許容して前記操作部と前記転舵手段とを機械的に連結することを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記連結手段の遊星ギア機構を、
車体に対して回転可能に設けられたリングギアと、前記リングギアに歯合して前記操作部の操作に伴う回転がキャリアを介して伝達されるプラネタリギアと、このプラネタリギアに歯合して回転を伝達するサンギアとを有する第１遊星ギア機構と、
車体に対して回転不能に設けられたリングギアと、前記リングギアに歯合して前記第１遊星ギア機構のサンギアの回転がキャリアを介して伝達されるプラネタリギアと、このプラネタリギアに歯合して前記転舵手段に対して回転を伝達するサンギアとを有する第２遊星ギア機構とで構成し、
前記第１ロック機構が前記第１遊星ギア機構のリングギアの回転を禁止または許容し、前記第２ロック機構が前記第２遊星ギア機構のサンギアの回転を禁止または許容することを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者によって操作される操作部と、転舵輪を転舵させるための転舵手段と、前記操作部と前記転舵手段とを機械的に連結または機械的な連結を解除する連結手段とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者によって操作される操作部と転舵輪との機械的な連結が解除されたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置の開発は盛んに行われている。この種の操舵装置においては、操作部と転舵輪との連結が解除されているため、操作部（例えば、操舵ハンドル）に対して入力された操作量を検出し、この操作量に操舵ゲイン（すなわち操作部の操作量と転舵輪の転舵量との比）を加味した転舵量（作動量）で転舵輪を転舵させることができる。これにより、転舵輪を大きく転舵させるために必要な操作部の操作量を小さくすることができ、運転時の負担を軽減することができる。
【０００３】
ここで、このステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置においては、上述したように、通常は操作部と転舵輪との機械的な連結が解除されているため、転舵輪の転舵動作に異常が発生した場合には、運転者による操作部の操作を直接的に転舵輪に伝達して転舵させる必要がある。このため、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置においては、転舵輪の転舵動作に異常が発生した場合に操作部と転舵輪とを機械的に連結するフェールセーフ機構が設けられている。
【０００４】
そして、このようなフェールセーフ機構すなわちバックアップ機構を採用したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置として、従来から、例えば、下記特許文献１に示す車両用操舵装置が知られている。この従来の車両用操舵装置においては、バックアップ機構を、遊星ギア機構と、この遊星ギア機構のリングギアまたはサンギアのうち操舵出力軸と連結していないギアと操舵出力軸との間に設けた電磁クラッチとから構成するようになっている。そして、この従来の車両用操舵装置は、システムに異常が発生したときに、電磁クラッチを締結することによって、操作部と転舵部とを機械的にリンクさせるようになっている。
【０００５】
また、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置においては、通常は操作部と転舵輪との機械的な連結が解除されているため、転舵輪の転舵範囲とは無関係に（際限なく）運転者は操作部を操作することができる。このため、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置においては、操作部の操作範囲を機械的に予め設定しておく必要がある。この点に関し、下記特許文献２には、ロック機構を用いて操舵ハンドルの操作範囲を設定（決定）する伝達比可変操舵装置が示されている。
【特許文献１】特開２００５−３３５４３３号公報
【特許文献２】特開２００８−６８７８２号公報
【発明の開示】
【０００６】
ところで、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置においては、操作部の操作範囲を設定するにあたり、操作部と転舵輪との機械的な連結が解除されている通常時は、上述した操舵特性を生かして操作部の操作範囲を小さく設定することが望ましい。しかし、操作部と転舵輪とを機械的に連結する異常時は、操作部の操作によって転舵輪を転舵させる必要があるため、通常時に比してより大きな操作範囲とする必要がある。このため、操作部の操作範囲は、通常時と異常時に対応して適切に変更できることが重要となる。また、通常時において、操作部の操作範囲を小さく設定した場合には、運転者によって操作部が勢い良く操作される可能性がある。このため、操作部の操作範囲を設定する部材には高強度が必要となる。そして、このように操作部の操作範囲を確実に設定する場合には、装置自体の複雑化や、大型化、コスト増大が伴う場合がある。
【０００７】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、操作部と転舵輪とを機械的に連結する連結手段を用いた簡略化した構成により操作部の操作範囲を適切に設定できるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を提供することにある。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、運転者によって操作される操作部と、転舵輪を転舵させるための転舵手段と、前記操作部と前記転舵手段とを機械的に連結または機械的な連結を解除する連結手段とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記連結手段が、車体に対して回転可能に設けられたリングギアと、前記リングギアに歯合して前記操作部の操作に伴う回転がキャリアを介して伝達されるプラネタリギアと、このプラネタリギアに歯合して前記転舵手段に対して回転を伝達するサンギアとを有する遊星ギア機構と、前記リングギアの回転を禁止または許容する第１ロック機構と、前記サンギアの回転を禁止または許容する第２ロック機構と、前記第１ロック機構が前記リングギアの回転を許容し、かつ、前記第２ロック機構が前記サンギアの回転を禁止して前記操作部と前記転舵手段との機械的な連結を解除した状態で、前記リングギアの回転許容範囲を決定する回転許容範囲決定手段とを備えたにある。
【０００９】
この場合、前記連結手段は、前記第１ロック機構が前記リングギアの回転を禁止し、かつ、前記第２ロック機構が前記サンギアの回転を許容して前記操作部と前記転舵手段とを機械的に連結するとよい。
【００１０】
また、この場合、前記連結手段の遊星ギア機構を、車体に対して回転可能に設けられたリングギアと、前記リングギアに歯合して前記操作部の操作に伴う回転がキャリアを介して伝達されるプラネタリギアと、このプラネタリギアに歯合して回転を伝達するサンギアとを有する第１遊星ギア機構と、車体に対して回転不能に設けられたリングギアと、前記リングギアに歯合して前記第１遊星ギア機構のサンギアの回転がキャリアを介して伝達されるプラネタリギアと、このプラネタリギアに歯合して前記転舵手段に対して回転を伝達するサンギアとを有する第２遊星ギア機構とで構成し、前記第１ロック機構が前記第１遊星ギア機構のリングギアの回転を禁止または許容し、前記第２ロック機構が前記第２遊星ギア機構のサンギアの回転を禁止または許容するとよい。
【００１１】
これらによれば、連結手段の遊星ギア機構を構成するリングギアの回転が第１ロック機構によって許容され、サンギアの回転が第２ロック機構によって禁止されることにより、操作部と転舵手段との機械的な連結を解除することができる。すなわち、この状態においては、操作部の操作に伴う回転がキャリアを介してプラネタリギアに伝達されると、サンギアの回転が禁止されているため、プラネタリギアはサンギアの回りを自転しながらリングギアとともに公転する。これにより、操作部の操作が転舵手段に伝達されることがなく、操作部と転舵手段との機械的な連結が解除される。なお、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置においては、操作部の操作に応じて、転舵アクチュエータが転舵手段に独立的に駆動力を伝達する。これにより、車両の転舵輪が転舵されて車両は運転者が要求する態様により旋回することができる。
【００１２】
このようにリングギアの回転が許容される状態では、回転許容範囲決定手段によってリングギアの回転許容範囲が決定される。そして、回転許容範囲決定手段によってリングギアの回転が規制された状態では、第２ロック機構によってサンギアの回転が禁止されているため、プラネタリギアのサンギア回りの自転および公転が規制される。これにより、この状態では、キャリアの回転も規制されるため、操作部の操作範囲が規制される。言い換えれば、回転許容範囲決定手段によって決定されるリングギアの回転許容範囲に対応させて、操作部の操作範囲を決定することができる。したがって、リングギアに回転許容範囲決定手段を設けてリングギアの回転許容範囲を決定することのみで操作部の操作範囲を決定（設定）することができるため、装置自体を簡略化した構造とすることができるとともに、小型化も可能となる。
【００１３】
また、操作部の操作に伴う回転がキャリアおよびプラネタリギアを介してリングギアに伝達されるため、回転許容範囲決定手段によってリングギアの回転が規制されるときの負荷（力）を低減することができる。これにより、回転許容範囲決定手段に要求される強度を低下させることができて、装置の製造コストを低減することができる。
【００１４】
また、連結手段の遊星ギア機構を構成するリングギアの回転が第１ロック機構によって禁止され、サンギアの回転が第２ロック機構によって許容されることにより、操作部と転舵手段とを機械的に連結することができる。すなわち、この状態においては、操作部の操作に伴う回転がキャリアを介してプラネタリギアに伝達されると、リングギアの回転が禁止されているため、プラネタリギアはサンギアの回りを自転しながらサンギアとともに公転する。これにより、操作部の操作が転舵手段に伝達されて、操作部と転舵手段とを機械的に連結することができて、運転者は、操作部を操作することにより、転舵手段を介して転舵輪を転舵させることができる。
【００１５】
ここで、このように操作部と転舵手段とが機械的に連結される状態では、リングギアの回転が第１ロック機構によって禁止されるため、操作部の操作が回転許容範囲決定手段によって制限されることがない。したがって、操作部と転舵手段とが機械的に連結される異常時には、操作部の操作範囲を通常時に比してより大きな操作範囲となるように、極めて簡単にかつ適切に変更するできる。また、この状態においては、操作部の操作に伴う回転がキャリアおよびプラネタリギアを介してサンギアに伝達されるため、操作部の操作に伴う回転が増速されて転舵手段に伝達される。これにより、運転者が転舵輪を転舵させるために入力する操作力を低減することができる。
【００１６】
また、連結手段の遊星ギア機構を操作部側に設けられる第１遊星ギア機構と転舵手段側に設けられる第２遊星ギア機構とで構成することによっても、上述したように、操作部と転舵手段とを機械的に連結したり、機械的な連結を解除することができる。そして、操作部と転舵手段とが機械的に連結された状態では、第１遊星ギア機構のサンギアから伝達された回転が第２遊星ギア機構によってより増速されるため、運転者が転舵輪を転舵させるために入力する操作力をより低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両の操舵装置の構成を概略的に示している。この車両の操舵装置は、運転者によって操作される操作部としての操舵操作装置１０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操作に応じて転舵させる転舵手段としての転舵装置２０と、操舵操作装置１０と転舵装置２０とを機械的に連結する連結手段としての連結装置３０とを備えている。
【００１８】
操舵操作装置１０は、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２はその中間部分に反力アクチュエータ１３が組み付けられている。反力アクチュエータ１３は、電動モータおよび減速機構から構成されており、運転者による操舵ハンドル１１の操作に応じて操舵入力軸１２（操舵ハンドル１１）に所定の反力を付与するものである。
【００１９】
転舵装置２０は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸２１を備えている。この転舵軸２１の両端部には、タイロッド２２ａ，２２ｂおよびナックルアーム２３ａ，２３ｂを介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。また、転舵軸２１の外周上には、転舵軸２１に所定の転舵力を伝達する転舵アクチュエータ２４が組み付けられている。
【００２０】
転舵アクチュエータ２４は、電動モータ、減速機構およびねじ送り機構から構成されている。そして、運転者による操舵ハンドル１１の操作に応じて、電動モータが回転駆動して所定の転舵力を発生すると、減速機構およびねじ送り機構によって電動モータの回転が減速されるとともに転舵軸２１の軸線方向の変位に変換される。これにより、転舵軸２１は伝達された転舵力によって軸線方向に変位し、この転舵軸２１の変位に伴って左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が左右に転舵される。
【００２１】
また、転舵軸２１には、転舵アクチュエータ２４の作動異常など操舵システムに異常が発生したときに、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作（より詳しくは、回動操作によって入力された回転力）を伝達するための伝達機構２５が組み付けられている。この伝達機構２５は、転舵軸２１の一部に形成されたラック歯２１ａと噛み合うピニオンギア２５ａと、このピニオンギア２５ａに対して回転を伝達する伝達軸２５ｂとから構成されている。そして、伝達機構２５の伝達軸２５ｂは、フレキシブルケーブルＫを介して、連結装置３０に接続されている。
【００２２】
連結装置３０は、操舵入力軸１２の下端にて反力アクチュエータ１３と一体的に組み付けられていて、操舵システム、特に、転舵装置２０の転舵アクチュエータ２４に異常が発生したときに、操舵操作装置１０と転舵装置２０とを機械的に連結するものである。この連結装置３０は、図１および図２に示すように、ハウジング３１を備えている。そして、このハウジング３１内には、第１遊星ギア機構３２および第２遊星ギア機構３３が組み付けられている。第１遊星ギア機構３２は、図２および図３に示すように、リングギア３２ａ、プラネタリギア３２ｂおよびサンギア３２ｃを備えるとともに、プラネタリギア３２ｂに連結されたキャリア３２ｄを備えている。なお、この第１遊星ギア機構３２において、プラネタリギア３２ｂは複数個（例えば、四個）であり、周方向において等間隔に配置されている。
【００２３】
リングギア３２ａは、ハウジング３１（車体）に対して同軸的に回転可能に組み付けられている。そして、リングギア３２ａの側周面上には、ハウジング３１内に形成された当接段部３１ａと当接する当接部３２ｅが一体的に形成されている。なお、当接部３２ｅと当接段部３１ａとが本発明の回転許容範囲決定手段を形成する。キャリア３２ｄは、操舵入力軸１２の下端に対して同軸的かつ一体的に回転可能に連結されている。また、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの外周面上には、後述する第１ロック機構３４のロックバー３４ｂと係合するロック溝３２ｆが形成されている。
【００２４】
第２遊星ギア機構３３も、リングギア３３ａを備えるとともに、このリングギア３３ａ内に図示を省略するがプラネタリギアおよびサンギアを備えている。また、第２遊星ギア機構３３は、リングギア３３ａに組み付けられたプラネタリギアに連結されたキャリア３３ｂを備えている。この第２遊星ギア機構３３においては、リングギア３３ａがハウジング３１（車体）に対して回転不能に組み付けられている。そして、キャリア３３ｂは、第１遊星ギア機構３２のサンギア３２ｃに一体的に連結されており、サンギア３２ｃとともに回転するようになっている。さらに、この第２遊星ギア機構３３のサンギアには、フレキシブルケーブルＫと連結された連結部３３ｃが一体回転可能に接続されている。そして、連結部３３ｃの外周面上には、後述する第２ロック機構３５のロックバー３５ｂと係合するロック溝３３ｄが形成されている。
【００２５】
また、連結装置３０は、第１遊星ギア機構３２におけるリングギア３２ａの回転を許容または禁止する第１ロック機構３４と第２遊星ギア機構３３における連結部３３ｃ（すなわち、後述するように第１遊星ギア機構３２のサンギア３２ｃ）の回転を許容または禁止する第２ロック機構３５とを備えている。第１ロック機構３４は、電気的に作動が制御されるアクチュエータ３４ａ（例えば、ソレノイド）を備えている。そして、アクチュエータ３４ａが図示しないばねの付勢力に抗して作動することによって、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａに形成したロック溝３２ｆに対して係合または離間するロックバー３４ｂを備えている。なお、この第１ロック機構３４は、アクチュエータ３４ａに対して通電されるとばねの付勢力に抗してロックバー３４ｂをリングギア３２ａに形成されたロック溝３２ｆから離間させ、アクチュエータ３４ａに対する給電が遮断されるとばねの付勢力によってロックバー３４ｂがロック溝３２ｆに係合するようになっている。
【００２６】
第２ロック機構３５も、電気的に作動が制御されるアクチュエータ３５ａ（例えば、ソレノイド）を備えている。そして、アクチュエータ３５ａが図示しないばねの付勢力に抗して作動することによって、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃに形成したロック溝３３ｄに対して係合または離間するロックバー３５ｂを備えている。なお、この第２ロック機構３５は、アクチュエータ３５ａに対して通電されるとばねの付勢力に抗してロックバー３５ｂを連結部３３ｃに形成されたロック溝３３ｄに係合させ、アクチュエータ３５ａに対する給電が遮断されるとばねの付勢力によってロックバー３５ｂをロック溝３３ｄから離間させするようになっている。
【００２７】
次に、反力アクチュエータ１３、転舵アクチュエータ２４、第１ロック機構３４および第２ロック機構３５の作動を電気的に制御する電気制御装置４０について説明する。電気制御装置４０は、図１に示すように、操舵角センサ４１、転舵角センサ４２および車速センサ４３を備えている。操舵角センサ４１は、操舵入力軸１２に組み付けられていて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ４２は、転舵軸２１の外周上にて図示しないハウジングに組み付けられていて、転舵軸２１の基準位置からの軸線方向の変位を検出して転舵角δとして出力する。なお、これらの操舵角θおよび転舵角δは、中立位置を「０」とし、右方向の角度を正の値で、左方向の角度を負の値でそれぞれ表す。車速センサ４３は、車両の車速を検出して車速Vとして出力する。
【００２８】
これらのセンサ４１〜４３は、図１に示すように、電子制御ユニット４４に接続されている。電子制御ユニット４４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、所定のプログラムの実行により反力アクチュエータ１３、転舵アクチュエータ２４、第１ロック機構３４および第２ロック機構３５の作動をそれぞれ制御する。このため、電子制御ユニット４４の出力側には、反力アクチュエータ１３、転舵アクチュエータ２４、第１ロック機構３４および第２ロック機構３５の作動を制御するための制御回路４５，４６，４７，４８がそれぞれ接続されている。制御回路４５，４６，４７，４８は、それぞれ、バッテリ５０に接続されており、反力アクチュエータ１３、転舵アクチュエータ２４，第１ロック機構３４および第２ロック機構３５に対して所定の駆動電流を供給することによって作動を制御するようになっている。
【００２９】
次に、上記のように構成した実施形態に係る車両の操舵装置の作動について説明する。運転者によって図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、電子制御ユニット４４は、操舵システムの作動チェック、より詳しくは、転舵アクチュエータ２４の作動チェックを繰り返し実行する。すなわち、電子制御ユニット４４は、図示しない予め設定されたチェックプログラムを実行し、制御回路４６を介して、例えば、転舵アクチュエータ２４の電動モータに流れる駆動電流を監視する。そして、この電動モータに流れる駆動電流に基づいて転舵アクチュエータ２４の作動が正常であれば、電子制御ユニット４４は、連結装置３０を作動させて操舵操作装置１０と転舵装置２０との機械的な連結を解除する。以下、この連結装置３０の作動について具体的に説明する。
【００３０】
操舵操作装置１０と転舵装置２０との機械的な連結を解除する状態（以下、この状態を通常状態という）とするにあたり、電子制御ユニット４４は、制御回路４７，４８を介して、連結装置３０の第１ロック機構３４のアクチュエータ３４ａおよび第２ロック機構３５のアクチュエータ３５ａに対して所定の駆動電流を供給する。このように、所定の駆動電流が供給されると、第１ロック機構３４のアクチュエータ３４ａはロックバー３４ｂを第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａに形成されたロック溝３２ｆから離間させる。一方、第２ロック機構３５のアクチュエータ３５ａはロックバー３５ｂを第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃに形成されたロック溝３３ｄに対して係合させる。
【００３１】
このように、第１ロック機構３４のアクチュエータ３４ａが作動することによって、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａはハウジング３１（車体）に対して回転可能な状態となる。一方、第２ロック機構３５のアクチュエータ３５ａが作動することによって、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃ（すなわち第２遊星ギア機構３３のサンギア）はハウジング３１（車体）に対して回転不能な状態となる。
【００３２】
ところで、第２遊星ギア機構３３においては、リングギア３３ａがハウジング３１（車体）に対して回転不能に組み付けられている。このため、連結部３３ｃの回転すなわち第２遊星ギア機構３３のサンギアの回転が第２ロック機構３５によって禁止された状態においては、第２遊星ギア機構３３を構成するプラネタリギアの自転および公転も禁止される。これにより、第２遊星ギア機構３３のキャリア３３ｂのハウジング３１（車体）に対する回転が禁止されるため、第１遊星ギア機構３２のサンギア３２ｃの回転も禁止される。
【００３３】
このように、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの回転が許容され、かつ、サンギア３２ｃの回転が禁止されている状態で、運転者により操舵ハンドル１１が回動操作されると、この回動操作に伴って操舵入力軸１２が回転し、その結果、第１遊星ギア機構３２のキャリア３２ｄも一体的に回転する。このキャリア３２ｄの回転により、プラネタリギア３２ｂがサンギア３２ｃの回りを自転しながら公転し、このプラネタリギア３２ｂの回転によってリングギア３２ａもハウジング３１に対して回転する。
【００３４】
ここで、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの側周面上には、ハウジング３１内に形成された当接段部３１ａと当接する当接部３２ｅが形成されている。したがって、リングギア３２ａは操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の回転に伴って、当接部３２ｅが当接段部３１ａと当接するまで回転する。そして、リングギア３２ａの回転が当接部３２ｅおよび当接段部３１ａとによって禁止された状態では、上述したように、第２ロック機構３５によってサンギア３２ｃの回転が禁止されているため、プラネタリギア３２ｂのサンギア３２ｃ回りの自転および公転が禁止される。したがって、プラネタリギア３２ｂに連結されたキャリア３２ｄの回転も禁止され、その結果、操舵入力軸１２および操舵ハンドル１１の回転も禁止される。
【００３５】
すなわち、通常状態における操舵ハンドル１１の回動操作可能範囲は、当接部３２ｅと当接段部３１ａとが互いに当接するまでの回転許容範囲（例えば、操舵ハンドル１１の中立位置から左右方向に１８０°以下）に機械的に制限される。これにより、ステアリングバイワイヤ方式を採用した車両の操舵装置において、操舵ハンドル１１の回動操作範囲を機械的に決定するためのストッパを別途設ける必要がない。また、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃの回転が第２ロック機構３５によって禁止されているため、通常状態においては運転者による操舵ハンドル１１の回転が転舵装置２０に伝達されない、言い換えれば、操舵操作装置１０と転舵装置２０ｔの機械的な連結状態が解除された状態となる。
【００３６】
このように、車両の操舵装置が通常状態である場合には、電子制御ユニット４４は、運転者による操舵ハンドル１１の回答操作に応じて、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２４を通常の作動態様で制御する。
【００３７】
具体的に説明すると、電子制御ユニット４４は、操舵角センサ４１から出力された検出操舵角θを入力すると、同入力した検出操舵角θに基づいて所定の反力を決定する。すなわち、電子制御ユニット４４は、検出操舵角θと予め設定された所定の関係（例えば、比例関係や指数関係など）を用いて、検出操舵角θに対応する反力を決定する。そして、電子制御ユニット４４は、操舵ハンドル１１に付与される反力が前記決定した反力と一致するように、制御回路４５を介して所定の駆動電流を供給し、反力アクチュエータ１３の電動モータの回転を駆動制御する。これにより、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に応じた反力が付与される。したがって、運転者は、この付与された反力を知覚しながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。
【００３８】
また、電子制御ユニット４４は、操舵角センサ４１から出力された検出操舵角θを入力すると、同入力した検出操舵角θに応じた左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δfを、例えば、下記式１に従って計算する。
δf＝θ・G  …式１
ただし、前記式１中のGは、操舵角θに対する転舵角δの比すなわち操舵ゲインである。ここで、操舵ゲインGは、図５に示すように、車速センサ４３によって検出された車速Vに応じて、その大きさが変化するように決定される。すなわち、車速Vが小さい場合には、操舵ゲインGは大きく設定されるため、前記式１に従い検出操舵角θに対して大きな目標転舵角δfが計算される。また、車速Vが大きい場合には、操舵ゲインGは小さく設定されているため、前記式１に従い検出操舵角θに対して小さな目標転舵角δfが計算される。
【００３９】
そして、電子制御ユニット４４は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が前記計算した目標転舵角δfと一致するように、制御回路４６を介して転舵アクチュエータ２４の電動モータの回転を駆動制御する。具体的には、電子制御ユニット４４は、転舵角センサ４２によって検出される実転舵角δが計算した目標転舵角δfと一致するまで、電動モータに対して所定の駆動電流を供給する。これにより、転舵軸２１に所定の転舵力が伝達され、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が計算された目標転舵角δfに転舵される。このため、運転者は、通常状態においては、操舵ハンドル１１を持ち替えることなく小さな回動操作で車両を容易に旋回させることができる。
【００４０】
一方、電子制御ユニット４４は、転舵アクチュエータ２４の電動モータに流れる駆動電流に基づいて、転舵アクチュエータ２４の作動に異常が発生していれば、連結装置３０による操舵操作装置１０と転舵装置２０とを機械的に連結する。そして、転舵アクチュエータ２４の作動に異常が発生している場合には、電子制御ユニット４４は、転舵アクチュエータ２４の電動モータへの電力の供給を遮断して、同アクチュエータ２４の作動を停止させる。以下、この連結装置３０の作動について具体的に説明する。
【００４１】
操舵操作装置１０と転舵装置２０とを機械的に連結する状態（以下、この状態を異常状態という）とするにあたり、電子制御ユニット４４は、制御回路４７，４８を介して、連結装置３０の第１ロック機構３４のアクチュエータ３４ａおよび第２ロック機構３５のアクチュエータ３５ａへの駆動電流の供給を遮断する。このように、所定の駆動電流の供給が遮断されると、第１ロック機構３４のロックバー３４ｂは、ばねの付勢力によって第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａに形成されたロック溝３２ｆと係合する。一方、第２ロック機構３５のロックバー３５ｂは、ばねの付勢力によって第２遊星ギア機構３３のサンギアに接続された連結部３３ｃに形成されたロック溝３３ｄから離間する。
【００４２】
このように、第１ロック機構３４のロックバー３４ｂが作動することによって、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａはハウジング３１（車体）に対して回転不能な状態となる。一方、第２ロック機構３５のロックバー３５ｂが作動することによって、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃ（すなわち第２遊星ギア機構３３のサンギア）はハウジング３１（車体）に対して回転可能な状態となる。
【００４３】
ところで、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの回転が禁止された状態において、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵入力軸１２およびキャリア３２ｄが一体的に回転し、プラネタリギア３２ｂの回転がサンギア３２ｃに伝達される。そして、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃの回転が許容されているため、サンギア３２ｃの回転は、第２遊星ギア機構３３のキャリア３３ｂを介してプラネタリギアに伝達されるとともにこのプラネタリギアの回転がサンギアすなわち連結部３３ｃに伝達される。
【００４４】
その結果、連結部３３に連結されたフレキシブルケーブルＫに対して、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の回転が伝達される。これにより、異常状態においては、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対応して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は直接的に転舵することができる。ここで、異常状態においては、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの回転が禁止されるため、当接部３２ｅと当接段部３１ａとの当接が防止される。言い換えれば、異常状態においては、当接部３２ｅと当接段部３１ａとによって操舵ハンドル１１の回動操作範囲が規制されることがなく、通常状態に比して、運転者は操舵ハンドル１１をより多く回動操作することができる。
【００４５】
すなわち、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、同操作に伴う回転（回転力）は、操舵入力軸１２、第１遊星ギア機構３２、第２遊星ギア機構３３およびフレキシブルケーブルＫを介して、伝達機構２５に伝達される。これにより、伝達軸２５ｂおよびピニオンギア２５ａが一体的に回転し、ピニオンギア２５ａの回転がラック歯２１ａを介して伝達された転舵軸２１は軸線方向に変位する。したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、操舵ハンドル１１の回動操作に対応して直接的に転舵するようになる。ここで、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に伴う回転（回転力）は、第１遊星ギア機構３２および第２遊星ギア機構３３を介して転舵装置２０に伝達されるため、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作の負担を大幅に軽減することができる。したがって、転舵アクチュエータ２４の作動が停止されて操舵操作装置１０と転舵装置２０とが機械的に連結される異常状態であっても、運転者は極めて容易に操舵ハンドル１１を回動操作して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵することができる。
【００４６】
以上の説明からも理解できるように、この実施形態によれば、通常状態においては、連結装置３０の第１遊星ギア機構３２を構成するリングギア３２ａの回転が第１ロック機構３４によって許容され、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃ（すなわち第１遊星ギア機構３２のサンギア３２ｃ）の回転が第２ロック機構３５によって禁止される。これにより、フレキシブルケーブルＫを介した操舵操作装置１０（より具体的には操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２））と転舵装置２０との機械的な連結を解除することができる。
【００４７】
また、このように第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの回転が許容される状態では、リングギア３２ａに設けた当接部３２ｅとハウジング３１内に形成した当接段部３１ａとが互いに当接することによって、リングギア３２ａの回転許容範囲を決定することができる。これにより、リングギア３２ａの回転許容範囲に対応させて、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の回動操作範囲を決定することができる。したがって、リングギア３２ａに当接部３２ｅを設けるとともにハウジング３１に当接段部３１ａを形成することのみで操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の操作範囲を機械的に決定することができるため、装置自体を簡略化した構造とすることができるとともに、小型化も可能となる。
【００４８】
また、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の回動操作に伴う回転がキャリア３２ｄおよびプラネタリギア３２ｂを介してリングギア３２ａに伝達されるため、当接部３２ｅと当接段部３１ａとが当接することによってリングギア３２ａの回転が規制されるときの負荷（トルク）を低減することができる。これにより、当接部３２ｅおよび当接段部３１ａに要求される強度を低下させることができて、装置の製造コストを低減することができる。
【００４９】
一方、異常状態においては、連結装置３０の第１遊星ギア機構３２を構成するリングギア３２ａの回転が第１ロック機構３４によって禁止され、第２遊星ギア機構３３の連結部３３ｃ（すなわち第１遊星ギア機構３２のサンギア３２ｃ）の回転が第２ロック機構３５によって許容される。これにより、操舵操作装置１０と転舵装置２０とを機械的に連結することができる。そして、この状態においては、操舵ハンドル１１（操舵入力軸１２）の回動操作に伴う回転が第１遊星ギア機構３２のサンギア３２ｃから伝達され第２遊星ギア機構３３によってより増速されるため、運転者が左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させるために入力する操作力（操舵トルク）をより低減することができる。
【００５０】
さらに、このように異常状態では、第１遊星ギア機構３２のリングギア３２ａの回転が第１ロック機構３４によって禁止されるため、操舵ハンドル１１の回動操作範囲が当接部３２ｅと当接段部３１ａとによって制限されることがない。したがって、異常状態においては、操舵ハンドル１１の回動操作範囲を通常状態に比してより大きな操作範囲となるように、極めて簡単にかつ適切に変更するできる。
【００５１】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５２】
例えば、上記実施形態においては、転舵装置２０と連結装置３０との接続を、フレキシブルケーブルＫを用いて実施した。これにより、操舵装置の車両への搭載性を良好に確保しつつ、異常発生時に運転者による操舵ハンドル１１の回動操作を転舵装置２０に確実に伝達できるようにした。しかし、フレキシブルケーブルＫに代えて、例えば、剛性を有するシャフトを用いてもよいし、その他、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作を転舵装置２０に伝達できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。これによっても、異常発生時に運転者による操舵ハンドル１１の回動操作を転舵装置２０に確実に伝達できる。
【００５３】
また、上記実施形態においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【００５４】
さらに、上記実施形態においては、転舵アクチュエータ２４が転舵軸２１に組み付けられており、この転舵軸２１をリニアに変位させることによって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにした。しかしながら、これに代えて、転舵軸２１をラックバーで構成するとともに、上記各実施形態の構成に加えて、同転舵軸２１に設けたラック歯に噛み合うピニオンギアを下端に固定した転舵入力軸を設け、この転舵入力軸に対して転舵アクチュエータ２４が回転を伝達するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係るステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置の概略図である。
【図２】図１の連結装置の構成を説明するための断面図である。
【図３】図２の連結装置における第１遊星ギア機構の構成を説明するための断面図である。
【図４】図１の電子制御ユニットによって決定される操舵ゲインを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…反力アクチュエータ、２０…転舵装置、２１…転舵軸、３０…連結装置、３１…ハウジング、３２…第１遊星ギア機構、３２ａ…リングギア、３２ｅ…当接部、３３…第２遊星ギア機構、３３ｃ…連結部、３４…第１ロック機構、３５…第２ロック機構、４０…電気制御装置、４４…電子制御ユニット、４５，４６，４７，４８…制御回路
【図１】
2010052672.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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