(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操作によって車輪を転舵させるためのステアリングシステムであって、
運転者によって操作される操作部材を有する操作装置と、
車輪を回転可能に保持しつつ、その車輪を転舵させる転舵装置と、
前記操作部材の操作に応じて前記転舵装置による前記車輪の転舵を実現させる操作依拠転舵実現手段と
を有し、
前記操作依拠転舵実現手段が、車両が直進する状態からの前記操作部材の操作量が、第１操作量と、その第１操作量よりも大きな第２操作量との間にある場合には、前記操作部材の操作に拘らず前記車輪を転舵させないように構成されたステアリングシステム。
【請求項２】
前記操作装置が、前記操作部材に連結されて前記操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトを有し、
前記転舵装置が、自身の回転によって前記車輪を転舵させる出力シャフトを有し、
前記操作依拠転舵実現手段が、
前記入力シャフトとともに回転する原動体と、前記出力シャフトとともに回転する従動体とを有し、それら原動体と従動体とが係合して前記入力シャフトの回転を前記出力シャフトに伝達させる回転伝達機構とされており、
その回転伝達機構が、前記操作量が前記第１操作量と前記第２操作量との間にある場合に、前記原動体と前記従動体との係合が解除されるように構成された請求項１に記載のステアリングシステム。
【請求項３】
前記原動体と前記従動体とが、それぞれの回転軸線が互いに平行になるようにして配設され、
前記原動体が、前記原動体の回転軸線からずれた位置でその回転軸線と平行な方向に延びて前記入力シャフトの回転に伴って前記原動体の回転軸線の周囲を回るピンを有し、
前記従動体が、その従動体の回転軸線を中心として放射状に形成されてそれぞれが前記従動体の外周部において開口する複数のスロットを有し、
前記回転伝達機構が、
前記ピンが、前記複数のスロットのうちの１つに進入することで前記原動体と前記従動体とが係合し、前記ピンが前記複数のスロットのうちの１つから脱出することで前記原動体と前記従動体との係合が解除されるように構成されており、かつ、
車両が直進する状態において前記ピンが前記複数のスロットのうちの１つの内部に位置し、前記操作部材が前記第１操作量まで操作された場合に、前記ピンが前記複数のスロットのうちの１つから脱出し、前記操作部材がさらに前記第２操作量まで操作された場合に、前記ピンが前記複数のスロットうちの１つとは別のスロットに進入するように構成された請求項２に記載のステアリングシステム。
【請求項４】
前記回転伝達機構が、前記操作量が前記第１操作量と第２操作量との間にある場合に前記出力シャフトの回転を禁止する出力シャフト回転禁止機構を有する請求項２または請求項３に記載のステアリングシステム。
【請求項５】
前記出力シャフト回転禁止機構が、前記原動体に設けられて前記原動体の回転軸線を中心とする円弧形状に形成された係止部と、前記従動体に設けられて前記係止部が嵌り合う曲線形状に形成された被係止部とを有し、
前記回転伝達機構が、前記操作量が前記第１操作量と第２操作量との間にある場合に、前記被係止部と前記係止部とが互いに向かい合うように前記原動体および前記従動体がそれぞれ回転させられるように構成されており、
前記出力シャフト回転禁止機構が、前記操作量が前記第１操作量と第２操作量との間にある場合に、前記被係止部を前記係止部に当接させることで前記出力シャフトの回転を禁止するように構成された請求項４に記載のステアリングシステム。
【請求項６】
前記回転伝達機構が、ジェネバ機構とされた請求項２ないし請求項５のいずれか１つに記載のステアリングシステム。
【請求項７】
前記転舵装置が車輪を転舵させるための動力源を有し、
前記操作依拠転舵実現手段が、前記操作部材の操作量を検出する操作量検出器と、前記操作量に基づいて前記動力源を制御する制御装置とによって構成されており、
前記制御装置が、前記操作量が前記第１操作量と前記第２操作量との間にある場合に、前記車輪を転舵させないように前記動力源を制御する請求項１に記載のステアリングシステム。
【請求項８】
前方に位置して転舵させられる１つの前方転舵輪と、後方に位置して転舵させられる１つの後方転舵輪と、それら前方転舵輪と後方転舵輪との中間において左右にそれぞれ配設される２つの非転舵輪とを備えた車両において、
前記前方転舵輪と前記後方転舵輪との少なくとも一方を転舵させるために前記車両に装備された請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載のステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載されるステアリングシステムには、運転者によって操作される操作部材の操作範囲を狭くするようにステアリング操作を制限するステアリングシステム、すなわち、車輪の転舵範囲を狭くするように車輪の転舵を制限するステアリングシステムが開発されている。例えば、下記特許文献に記載されるステアリングシステムでは、車輪の転舵範囲を車速等に応じて狭くすることで、車両の旋回時に車輪の転舵量が不必要に大きくなるのを防止し、それによって、車両が横滑り等の不安定な走行状態に陥るのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−５６１６９号公報
【特許文献２】特開平２−１１７４６７号公報
【特許文献３】特開平６−１８３３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載されているステアリングシステムは、車両の使用されている状況に合わせてステアリング操作や車輪の転舵を制限している。したがって、別の状況や車両の特徴等を考慮してステアリング操作や車輪の転舵を制限すれば、それらの状況や特徴等に適合する実用性の高いステアリングシステムを得ることができる。本発明は、そのような実情に鑑み、実用性の高いステアリングシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明のステアリングシステムは、運転者によって操作される操作部材を有する操作装置と、車輪を回転可能に保持しつつ、その車輪を転舵させる転舵装置と、操作部材の操作に応じて転舵装置による車輪の転舵を実現させる操作依拠転舵実現手段とを有し、操作依拠転舵実現手段が、車両が直進する状態からの操作部材の操作量が、第１操作量と、その第１操作量よりも大きな第２操作量との間にある場合に、操作部材の操作に拘らず車輪を転舵させないように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のステアリングシステムでは、簡単に言えば、車両が直進する状態から操作部材を操作していくと、途中で、車輪の転舵が中断される状態が発生する。例えば、後で詳しく説明するが、４つの車輪が菱形の頂点に配置されているような車両は、前後輪をそれぞれ真横を向くように転舵させることで、その場で旋回することができるという特徴を持っている一方で、走行中に車輪が真横を向くまで転舵されてしまえば、横滑り等の不安定な走行状態に陥ってしまう。本ステアリングシステムによれば、このような車両において、車輪の転舵を途中で中断することで、車両の走行を不安定にさせてしまうような車輪の転舵を防止することができる。また、ステアリングシステムが、操作部材が第２操作量を超えて操作される場合に前後輪が真横を向くまで転舵されるように構成されていれば、必要に応じ、車輪が真横を向くまで前後輪を転舵させることができる。このように、本ステアリングシステムは、車両の特徴や使用される状況に適合し、実用性の高いものとなっている。
【発明の態様】
【０００７】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。そして、請求可能発明の態様のうちのいくつかのものが、特許請求の範囲に記載した請求項に係る発明に相当する。
【０００８】
なお、以下の各項において、（１）項から（８）項が請求項１から請求項８にそれぞれ相当する。
【０００９】
（１）運転者の操作によって車輪を転舵させるためのステアリングシステムであって、  運転者によって操作される操作部材を有する操作装置と、
車輪を回転可能に保持しつつ、その車輪を転舵させる転舵装置と、
前記操作部材の操作に応じて前記転舵装置による前記車輪の転舵を実現させる操作依拠転舵実現手段と
を有し、
前記操作依拠転舵実現手段が、車両が直進する状態からの前記操作部材の操作量が、第１操作量と、その第１操作量よりも大きな第２操作量との間にある場合には、前記操作部材の操作に拘らず前記車輪を転舵させないように構成されたステアリングシステム。
【００１０】
本発明のステアリングシステムでは、車両が直進する状態から操作部材を操作していくと、操作部材の操作量が第１操作量となるまでは車輪が転舵させられ、第１操作量から第２操作量になるまでは車輪が転舵させられず、第２操作量より大きくなると車輪が再び転舵させられることになる。したがって、車両が直進する状態から操作部材を操作していくと、車輪の転舵が許容される状態（以下、「転舵許容状態」と言う場合がある）の途中で、車輪の転舵が中断される状態（以下、「転舵中断状態」と言う場合がある）が発生することになる。換言すれば、本発明のステアリングシステムでは、第１操作量と第２操作量との間が、操作部材の操作に対して車輪を転舵させない不感帯とされている。したがって、本ステアリングシステムは、操作部材の操作の途中で車輪の転舵を制限することで、車輪の転舵量が不必要に大きくなるのを防止することができる。また、必要に応じ、操作部材を大きく操作することで車輪を再び転舵させることができるため、車輪を大きく転舵させることができる。したがって、本ステアリングシステムは、車両の特徴や使用される状況に適合し、実用性の高いものとなっている。
【００１１】
本ステアリングシステムは、一般的な車両、つまり、車体の四隅に車輪が配置されている車両に搭載されていてもよいが、例えば、４つの車輪が菱形の頂点に配置されているような車両、つまり、転舵輪とされた前後輪と、前後輪の中間において左右にそれぞれ配置された車輪とを有する車両に搭載されている場合を想定する。この車両は、前後輪をそれぞれ９０°、つまり、真横を向くように転舵させることで、その場で旋回することができるという特徴を持っている。一方、車両の走行中に、前後輪が真横を向くまで転舵されてしまえば、車両を、横滑り等の発生する不安定な走行状態にさせてしまうことになる。本ステアリングシステムによれば、車輪の転舵を途中で制限することで、そのような不安定な走行状態が発生するのを防止することができる。また、その場で旋回したい状況においては、操作部材を第２操作量を超えて操作することで、真横を向くまで前後輪を転舵させることができる。このように、本ステアリングシステムは、特に、４つの車輪が菱形の頂点に配置されている車両に対して、実用性の高いものとなっている。
【００１２】
（２）前記操作装置が、前記操作部材に連結されて前記操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトを有し、
前記転舵装置が、自身の回転によって前記車輪を転舵させる出力シャフトを有し、
前記操作依拠転舵実現手段が、
前記入力シャフトとともに回転する原動体と、前記出力シャフトとともに回転する従動体とを有し、それら原動体と従動体とが係合して前記入力シャフトの回転を前記出力シャフトに伝達させる回転伝達機構とされており、
その回転伝達機構が、前記操作量が前記第１操作量と前記第２操作量との間にある場合に、前記原動体と前記従動体との係合が解除されるように構成された(1)項に記載のステアリングシステム。
【００１３】
本ステアリングシステムでは、原動体と従動体とが係合することで、操作部材の操作によって車輪が転舵させられることになる。回転伝達機構は、それの構成が特に限定されているものではなく、操作量が第１操作量と第２操作量との間にない場合に、原動体と従動体とが係合するように構成されていればよい。例えば、回転伝達機構は、歯車機構やカム機構のように、原動体と従動体とが直に係合するような機構や、あるいは、ベルト機構やチェーン機構等のように、原動体と従動体とがベルトやチェーン等を介して間接的に係合するような機構とされていればよい。
【００１４】
（３）前記原動体と前記従動体とが、それぞれの回転軸線が互いに平行になるようにして配設され、
前記原動体が、前記原動体の回転軸線からずれた位置でその回転軸線と平行な方向に延びて前記入力シャフトの回転に伴って前記原動体の回転軸線の周囲を回るピンを有し、
前記従動体が、その従動体の回転軸線を中心として放射状に形成されてそれぞれが前記従動体の外周部において開口する複数のスロットを有し、
前記回転伝達機構が、
前記ピンが、前記複数のスロットのうちの１つに進入することで前記原動体と前記従動体とが係合し、前記ピンが前記複数のスロットのうちの１つから脱出することで前記原動体と前記従動体との係合が解除されるように構成されており、かつ、
車両が直進する状態において前記ピンが前記複数のスロットのうちの１つの内部に位置し、前記操作部材が前記第１操作量まで操作された場合に、前記ピンが前記複数のスロットのうちの１つから脱出し、前記操作部材がさらに前記第２操作量まで操作された場合に、前記ピンが前記複数のスロットうちの１つとは別のスロットに進入するように構成された(2)項に記載のステアリングシステム。
【００１５】
本ステアリングシステムでは、回転伝達機構が、言わば、歯車機構の一種として構成されている。本ステアリングシステムでは、入力シャフトの回転に伴って、原動体の有するピンが、原動体の回転軸線を中心とする円形の軌道上を周回すると考えることができる（以下、この軌道を「周回軌道」と言う場合がある）。また、複数のスロットは、出力シャフトの回転に伴って、周回軌道と交わるようにして従動体に設けられていると考えることができる。したがって、ピンが複数のスロットのいずれかの内部にある場合、ピンがスロットに引っ掛っている状態となっているため、原動体の回転に伴って従動体は回転することになる。つまり、原動体と従動体とが係合しており、入力シャフトの回転を出力シャフトに伝達させることができる。操作部材が第１操作量に操作されると、原動体および従動体の各々の回転に伴って、スロットの開口が周回軌道上に位置し、ピンはスロットから脱出する。そのため、原動体と従動体との係合が解除させられ、ステアリングシステムは転舵中断状態となる。操作部材がさらに操作されると、周回軌道上を回るピンは、従動体から離間して再び従動体へと接近してくる。本ステアリングシステムの回転伝達機構では、ピンが脱出した先のスロットとは別のスロットの開口が周回軌道上に位置するように、従動体が構成されている。そのため、操作部材が第２操作量に操作されると、その別のスロットにピンが進入することになるため、ピンが再びスロットに引っ掛かている状態となり、入力シャフトの回転を再び出力シャフトに伝達させることができる。なお、ピンとスロットとを利用する上記の回転伝達機構は、ジェネバ機構の一部を利用した機構と考えることができるものである。
【００１６】
（４）前記回転伝達機構が、前記操作量が前記第１操作量と第２操作量との間にある場合に前記出力シャフトの回転を禁止する出力シャフト回転禁止機構を有する(2)項または(3)項に記載のステアリングシステム。
【００１７】
本ステアリングシステムによれば、操作量が第１操作量と第２操作量との間にある場合、つまり、転舵中断状態において、例えば、車輪が段差等を通過したために車輪を転舵させようとする外力が車輪に作用しても、車輪が転舵してしまうことはない。また、出力シャフトの回転が禁止されると、従動体の回転も禁止されることになるため、例えば、複数のスロットを有する前述の従動体の場合には、転舵中断状態で従動体が回転し、２つのスロットの開口が周回軌道上からずれてしまうのを防止することができる。
【００１８】
（５）前記出力シャフト回転禁止機構が、前記原動体に設けられて前記原動体の回転軸線を中心とする円弧形状に形成された係止部と、前記従動体に設けられて前記係止部が嵌り合う曲線形状に形成された被係止部とを有し、
前記回転伝達機構が、前記操作量が前記第１操作量と第２操作量との間にある場合に、前記被係止部と前記係止部とが互いに向かい合うように前記原動体および前記従動体がそれぞれ回転させられるように構成されており、
前記出力シャフト回転禁止機構が、前記操作量が前記第１操作量と第２操作量との間にある場合に、前記被係止部を前記係止部に当接させることで前記出力シャフトの回転を禁止するように構成された(4)項に記載のステアリングシステム。
【００１９】
本ステアリングシステムでは、言わば、係止部は凸形状に形成され、被係止部がその凸形状に嵌り合う凹形状に形成されていると考えることができる。そのような形状とされた被係止部と係止部とが、転舵中断状態において互いに向かい合うように、原動体および従動体がそれぞれ回転させられると、凹形状の被係止部に凸形状の係止部が嵌り、従動体は回転することができなくなってしまう。つまり、従動体の回転が禁止され、それに伴って出力シャフトの回転が禁止されることになる。一方、被係止部と係止部とが互いに向かい合っている状態でも、係止部の被係止部に向かい合う面は、原動体の回転軸線を中心とする円弧形状に形成されているため、原動体は、係止部を被係止部に摺接させながら回転することができる。つまり、転舵中断状態においても、入力シャフトの回転は許容されることになる。したがって、例えば、複数のスロットを有する前述の従動体の場合、転舵中断状態、つまり、２つのスロットが周回軌道上でそれぞれ開口する状態において、従動体の回転が禁止されつつ、原動体の回転、つまり、ピンの周回軌道上での周回が許容されることになる。
【００２０】
また、転舵許容状態において従動体の回転を許容するために、原動体は、操作量が第１操作量と第２操作量との間にない場合に、ピンを除いて、従動体に接することがない形状とされているのが望ましい。そのような原動体であれば、転舵許容状態において、例えば、従動体の外周部が原動体の外周部に当接するため、従動体の回転が妨げられてしまうといったことはない。したがって、係止部が円弧形状とされている本ステアリングシステムの原動体の場合、係止部以外の部分が、切欠き部、つまり、円弧を切り欠いたような形状の部分とされているのが望ましい。原動体をそのような形状とすることで、転舵許容状態において、原動体はピンを除いて従動体に接することはなく、従動体の回転が妨げられることはない。なお、円弧形状の係止部とその係止部が嵌り合う曲線形状に形成された被係止部とを利用する上記の出力シャフト回転禁止機構は、ジェネバ機構の一部を利用した機構と考えることができるものである。
【００２１】
（６）前記回転伝達機構が、ジェネバ機構とされた(2)項ないし(5)項のいずれか１つに記載のステアリングシステム。
【００２２】
本ステアリングシステムの回転伝達機構は、ジェネバ機構とされているため、前述の回転伝達機構が有する種々の構成を有していると考えることができる。つまり、本ステアリングシステムの回転伝達機構は、ピンがスロットに進入することで原動体と従動体とが係合し、また、ピンがスロットから脱出している場合には、被係止部を有する従動体の回転が禁止される一方で、係止部を有する原動体の回転が許容されるように構成されている。      
【００２３】
（７）前記転舵装置が車輪を転舵させるための動力源を有し、
前記操作依拠転舵実現手段が、前記操作部材の操作量を検出する操作量検出器と、前記操作量に基づいて前記動力源を制御する制御装置とによって構成されており、
前記制御装置が、前記操作量が前記第１操作量と前記第２操作量との間にある場合に、前記車輪を転舵させないように前記動力源を制御する(1)項に記載のステアリングシステム。
【００２４】
本ステアリングシステムは、所謂、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムになっていると考えることができる。つまり、本ステアリングシステムでは、例えば、センサ等の操作量検出器と、モータ等の動力源とが設けられており、制御装置が、操作量に基づいて、車輪を転舵させたり、車輪を転舵させないようにモータを作動させるように制御することになる。なお、転舵装置では、減速機等を介して、動力源が車輪を転舵させるように構成されていてもよい。減速機を使用する場合、それの減速比が比較的大きく、つまり、逆効率が比較的大きくされているのが望ましい。そのような減速機であれば、転舵中断状態において、車輪を転舵させようとする外力が車輪に作用した場合でも、比較的小さな動力で車輪の転舵を禁止することができる。
【００２５】
（８）前方に位置して転舵させられる１つの前方転舵輪と、後方に位置して転舵させられる１つの後方転舵輪と、それら前方転舵輪と後方転舵輪との中間において左右にそれぞれ配設される２つの非転舵輪とを備えた車両において、
前記前方転舵輪と前記後方転舵輪との少なくとも一方を転舵させるために前記車両に装備された前記(1)項ないし(7)項のいずれか１つに記載のステアリングシステム。
【００２６】
本項の態様によれば、４つの車輪が菱形の頂点に配置されているような前述の車両の２つの転舵輪の少なくとも一方が、前述のステアリングシステムのいずれかによって転舵されることになる。２つの転舵輪の他方は、前述のステアリングシステムのいずれかによって転舵されてもよいし、あるいは、一方の転舵輪を転舵するステアリングシステムと連動して作動する機構のようなものによって転舵されてもよい。上記の車両がそのような構成とされていれば、この車両は、その場で旋回することができ、また、車両の走行を不安定にさせるような車輪の転舵を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施例のステアリングシステムが搭載された車両を示す平面図である。
【図２】第１実施例のステアリングシステムを示す斜視図である。
【図３】第１実施例のステアリングシステムが有する回転伝達機構の状態が、操作部材の操作に伴って変化する様子を示す図である。
【図４】第１実施例のステアリングシステムにおいて、操作部材の操作量の変化に対する車輪の転舵量の変化を示すグラフである
【図５】第２実施例のステアリングシステムを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、請求可能発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記の実施例および変形例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【実施例１】
【００２９】
≪ステアリングシステム搭載車両の構成≫
図１には、実施例のステアリングシステム１０を搭載する車両１２が模式的に示されている。本車両１２は、４つの車輪１４を有しており、それら４つの車輪１４は、それぞれ、菱形の頂点に位置するようにして配置されている。詳しく言えば、車両１２は、車両の前方側に配設された前輪１４Ｆと、車両の後方側に配設された後輪１４Ｒと、前輪１４Ｆと後輪１４Ｒとの中間において車両の左側に配設された左輪１４ＭＬと、右側に配設された右輪１４ＭＲとを有している。詳しい説明は省略するが、車両１２には、４つの車輪１４の各々に対応して、サスペンション装置およびブレーキ装置が設けられている。４つの車輪１４のうちの左輪１４ＭＬおよび右輪１４ＭＲは、本車両における駆動輪とされている。左輪１４ＭＬおよび右輪１４ＭＲの各々には、駆動源としてのモータを有する駆動装置が設けられている。詳しい説明は省略するが、駆動装置は、運転者のアクセル操作に応じたモータ力により、左輪１４ＭＬおよび右輪１４ＭＲを駆動する。また、駆動装置は、左輪１４ＭＬおよび右輪１４ＭＲを、それぞれ、独立して駆動することができるように構成されている。前輪１４Ｆ，後輪１４Ｒは、それぞれ、本車両１２における転舵輪とされている。なお、図１は、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒが転舵されていない状態、つまり、車両１２が直進する状態を示している。
【００３０】
本車両１２は、前輪１４Ｆ，後輪１４Ｒをそれぞれ９０°、つまり、真横を向くように転舵させれば、その場で旋回することができるという特徴を持っている。なお、そのように旋回する場合、左輪１４ＭＬおよび右輪１４ＭＲを互いに異なる方向に回転駆動する必要があり、車両１２には、左輪１４ＭＬおよび右輪１４ＭＲをそれぞれそのように回転させるためのスイッチが、運転席の近傍に設けられている。一方、車両１２が走行している際に、前輪１４Ｆ，後輪１４Ｒが真横を向くまで、あるいは、相当に大きく転舵された場合には、車両１２は、横滑り等の不安定な走行状態に陥ってしまう危険性がある。
【００３１】
≪ステアリングシステムの構成≫
図２には、前輪１４Ｆを転舵させるためのステアリングシステム１０が概略的に示されている。ステアリングシステム１０は、大まかには、運転者による操作が入力される操作装置１６と、前輪１４Ｆを回転可能に保持しつつ、その前輪１４Ｆを転舵させる前輪転舵装置１８と、操作装置１６に入力された操作を前輪転舵装置１８に伝達する伝達装置２０とによって構成されている。
【００３２】
操作装置１６は、車体に固定されるハウジング２２と、そのハウジング２２に回転可能に保持された操作シャフト２４と、その操作シャフト２４の一端部に固定されたステアリングホイール２６とを含んで構成されている。ステアリングホイール２６は、運転者によって操作される操作部材とされており、その操作に応じて操作シャフト２４は回転することになる。また、操作装置１６は、操作シャフト２４の他端部に自身の一端部が連結された中間シャフト２８と、その中間シャフト２８の他端部に自身の一端部が連結され、伝達装置２０に他端部が連結された伝達シャフト３０とを有している。なお、これらのシャフトの連結には、ユニバーサルジョイントが用いられている。ハウジング２２の前方には、ステアリングホイール２６の回転を助勢するための助勢装置３４が取り付けられている。詳しい説明は省略するが、助勢装置３４は、モータを有しており、運転者のステアリングホイール２６を操作する力に応じたモータ力を発生させる。そのモータ力は操作シャフト２４に付与され、運転者によるステアリングホイール２６の回転操作が助勢される。つまり、助勢装置３４によって、所謂パワーステアリング装置が構成されているのである。
【００３３】
前輪転舵装置１８は、一端部においてアクスルシャフトを保持する一対の車輪保持コラム３６と、その車輪保持コラム３６の各々の他端部を保持するブリッジ３８と、一端部がブリッジ３８の中央部に立設されたコラムシャフト４０とを含んで構成されている。前輪１４Ｆは、一対の車輪保持コラム３６に渡されたアクスルシャフトによって回転可能に保持されている。コラムシャフト４０は、車体に固定されたシャフト保持器４２によって回転可能に保持されている。このように構成された前輪転舵装置１８によって、前輪１４Ｆは、コラムシャフト４０が回転させられると転舵することになる。また、詳しい説明は省略するが、車輪保持コラム３６の各々には、圧縮コイルスプリングとオイルダンパとが内蔵されており、前輪転舵装置１８は、前輪１４Ｆを車体に対して弾性的に支持するためのサスペンション装置としての機能も有している。なお、コラムシャフト４０の他端部には、径方向に飛び出す２つの被係止ピン４４が設けられており、それら２つの被係止ピン４４は、コラムシャフト４０が回転すると、シャフト保持部４２に設けられた係止板４６に当接する。その当接のため、コラムシャフト４０は、前輪１４Ｆが直進する状態から９０°を超えて転舵するように回転することはない。言わば、２つの被係止ピン４２と係止板４６とによって、前輪１４Ｆの過度の転舵を禁止するストッパ機構が構成されているのである。
【００３４】
また、車両１２には、後輪１４Ｒを転舵させる後輪転舵装置４８も設けられている。後輪転舵装置４８は、前輪転舵装置１８と同様の構成とされており、後輪１４Ｒはコラムシャフト５０が回転させられると転舵することになる。この後輪転舵装置４８は、前輪転舵装置１８に連結されることで、前輪転舵装置１８と連動して後輪１４Ｒを転舵させることが可能となっている。具体的に説明すると、前輪転舵装置１８のコラムシャフト４０には、ワイヤを掛けることが可能な溝が周囲に形成された前輪側プーリ５２が固定されている。一方、後輪転舵装置４８のコラムシャフト５０には、前輪側プーリ５２と同じ大きさの後輪側プーリ５４が固定されている。前輪側プーリ５２には、前輪転舵装置１８と後輪転舵装置４８とを連結する２つのワイヤ５６の一端が、それぞれ、コラムシャフト４０を挟んで左右に固定されている。後輪側プーリ５４には、先の２つのワイヤ５６の他端が、それぞれ、コラムシャフト５０を挟んで左右に固定されている。なお、２つのワイヤ５６は、途中で互いに交差するようにして前輪側プーリ５２および後輪側プーリ５４にそれぞれ固定されている。このようにして２つのワイヤ５６によって連結された前輪側プーリ５２および後輪側プーリ５４によって、前輪転舵装置１８のコラムシャフト４０が回転すると、後輪転舵装置４８のコラムシャフト５０は、コラムシャフト４０の回転方向とは逆の方向へと回転することになる。言わば、車両１２では、前輪側プーリ５２，後輪側プーリ５４，２つのワイヤ５６によって、前輪１４Ｆと連動して後輪１４Ｒを転舵させる機構が構成されているのである。
【００３５】
伝達装置２０は、所謂、ジェネバ機構と考えることができるものとなっている。伝達装置２９は、操作装置１６の伝達シャフト３０に固定された操作側ギヤ６０と、前輪転舵装置１８のコラムシャフト４０に固定された転舵側ギヤ６２とを含んで構成されている。操作側ギヤ６０は、言わば、形状の異なる２つの板を重ね合わせたような構造とされており、自身の中心を伝達シャフト３０の回転軸線が貫く円板形状とされた下方板部６４と、その下方板部６４の上面に重なるようにして設けられた上方板部６６とを有している。上方板部６６は、伝達シャフト３０の回転軸線を中心とする円弧形状に形成されつつ、一部がその円弧を切り欠くような形状に形成されている。また、操作側ギヤ６０の上方板部６６の側方かつ下方板部６４の上面、換言すれば、操作側ギヤ６０の回転軸線からずれた位置には、その回転軸線と平行な方向に延びるピン６８が立設されている。
【００３６】
一方、転舵側ギヤ６２には、自身の回転軸線を中心として放射状に形成された４つのスロット７４が、周方向において等間隔、つまり、９０°間隔でそれぞれ形成されている。各スロット７４は、転舵側ギヤ６２の外周部において開口しており、各スロット７４の幅は、ピン６８の直径よりも若干大きくされている。また、転舵側ギヤ６２の外周部は、４つのスロット７４の開口が形成される部分以外では、転舵側ギヤ６２の中心方向に凹むようにして形成されている。したがって、転舵側ギヤ６２は、各スロット７４の開口が径方向において突出するような形状とされている。なお、転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分は、それぞれ、上方板部６６の円弧形状の部分が嵌る曲線形状に形成されている。
【００３７】
伝達装置２０では、上記の操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とが、各々の一部が重なるようにして配置されている。より詳しく言うと、操作側ギヤ６０の下方板部６４の上方かつ上方板部６６の側方において、操作側ギヤ６０の一部と転舵側ギヤ６２の一部とが重なるように、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とは配置されている。また、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒが転舵されていない場合に、ピン６８が、伝達シャフト３０の中心軸線とコラムシャフト４０の中心軸線とを結ぶ線上に位置し、かつ、転舵側ギヤ６２の４つのスロット７４のいずれか１つの内部に位置する状態（図１，２に示す状態）となるように、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とは、それぞれ、伝達シャフト３０とコラムシャフト４０とに固定されている。
【００３８】
このように配設された操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とにおいて、ステアリングホイール２６が操作されて伝達シャフト３０が回転すると、ピン６８がスロット７４に引っ掛っているため、コラムシャフト４０が回転させられることになる。つまり、その引っ掛かりによって、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とは互いに係合しており、伝達シャフト３０の回転がコラムシャフト４０に伝達されることになる。つまり、伝達装置２０では、操作側ギヤ６０が入力シャフトである伝達シャフト３０とともに回転する原動体に、転舵側ギヤ６２が出力シャフトであるコラムシャフト４０とともに回転する従動体になっており、伝達装置２０は、それら操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とが係合して伝達シャフト３０の回転をコラムシャフト４０に伝達させる回転伝達機構となっている。そのため、運転者がステアリングホイール２６を操作すると、前輪１４Ｆは転舵させられることになる。したがって、伝達装置２０は、ステアリングホイール２６の操作に応じて前輪転舵装置１８による前輪１８の転舵を実現させる操作依拠転舵実現手段になっているのである。なお、コラムシャフト４０の回転に伴って前輪側プーリ５２が回転させられると、ワイヤ５６が引っ張られるため、後輪側プーリ５４が回転させられる。つまり、前輪１４Ｆの転舵とともに、後輪１４Ｒが転舵させられることになる。
【００３９】
図３は、ステアリングホイール２６を操作されていない状態から左方向に回転させていく場合の操作側ギヤ６０および転舵側ギヤ６２の各々の回転する様子を示す図である。図３（ａ）は、前輪１４Ｆが転舵されていない状態、つまり、ステアリングホイール２６が中立位置にある際の状態を示している。中立位置からステアリングホイール２６を左回転させていくと、ピン６８は、操作側ギヤ６０の回転軸線を中心とする円形の周回軌道（図３では破線で示されている）上を移動することになる。したがって、操作側ギヤ６０および転舵側ギヤ６２の回転に伴って、ピン６８は、図３（ｂ）に示すように、自身が内部に位置するスロット７４の開口に向かって移動していくことになる。ステアリングホイール２６をさらに左回転させると、ピン６８は、図３（ｃ）に示すように、自身が内部に位置していたスロット７４の開口に到達し、そのスロット７４から脱出することになる。つまり、操作側ギヤ６０および転舵側ギヤ６２が、それぞれ、図３（ｃ）に示す回転位置となった状態で、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２との係合が解除されることになる。したがって、ステアリングホイール２６がさらに左回転させられても、図３（ｄ）に示すように、転舵側ギヤ６２の回転位置は図３（ｃ）に示す回転位置から変化せず、操作側ギヤ６０だけが回転することになる。さらに、図３（ｅ）に示す状態となるまでステアリングホイール２６が左回転させられると、ピン６８は、先の図３（ｃ）に示す状態で脱出したスロット７４とは別のスロット７４の開口に移動させられる。したがって、ステアリングホイール２６がさらに左回転させられると、図３（ｆ）に示すように、ピン６８はその別のスロット７４内に進入し、ピン６８がその別のスロット７４に引っ掛っている状態となる。つまり、伝達シャフト３０の回転がコラムシャフト４０に再び伝達されることになり、ステアリングホイール２６の操作によって、前輪１４Ｆ，後輪１４Ｒを再び転舵させることができるのである。
【００４０】
また、図３（ｃ）から（ｅ）に示す状態では、操作側ギヤ６０の上方板部６６の円弧形状の部分と転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分とが互いに向かい合うように、操作側ギヤ６０および転舵側ギヤ６２はそれぞれ回転させられている。操作側ギヤ６０の円弧形状の部分は、転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分に嵌まる凸形状とされた部分と考えることができ、操作側ギヤ６０の円弧形状の部分と転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分とが互いに向かい合う状態で、操作側ギヤ６０の円弧形状の部分は転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分に嵌まることになる。そのため、図３（ｃ）から（ｅ）に示す状態では、転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分が操作側ギヤ６０の円弧形状の部分に当接し、コラムシャフト４０の回転は禁止されることになる。言わば、操作側ギヤ６０の円弧形状の部分は係止部になっており、転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分は、操作側ギヤ６０の円弧形状の部分に係止される被係止部になっていると考えることができる。また、伝達装置２０では、転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分と操作側ギヤ６０の円弧形状の部分とによって、出力シャフトであるコラムシャフト４０の回転を禁止する出力シャフト回転禁止機構が構成されていると考えることができる。したがって、図３（ｃ）から（ｅ）に示す状態では、例えば、前輪１４Ｆが段差等を通過し、前輪１４Ｆを転舵させるように作用する外力が発生しても、前輪１４Ｆが回転させられることはなく、それに伴って、後輪１４Ｒが回転させられることもない。
【００４１】
一方、図３（ｃ）から（ｅ）に示す状態、つまり、転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分に操作側ギヤ６０の円弧形状の部分が向かい合っている状態においても、操作側ギヤ６０は、円弧形状の部分を転舵側ギヤ６２の凹んでいる部分に摺接させながら回転することができる。つまり、ステアリングホイール２６の操作は許容されることになる。また、図３（ｂ）および（ｆ）に示すような状態、つまり、ピン６８がスロット７４内に位置する状態で、操作側ギヤ６０の切り欠かれた部分は、転舵側ギヤ６２のスロット７４の開口が位置する部分、つまり、操作側ギヤ６０の径方向において突出する部分から離間するように形成されている。したがって、ピン６８がいずれかのスロット７４内に位置する場合には、操作側ギヤ６０は、ピン６８を除いて転舵側ギヤ６２に接することはなく、転舵側ギヤ６２の回転が妨げられることはない。
【００４２】
なお、ステアリングホイール２６を操作されていない状態から右回転させていくと、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とは、左回転の場合と同様に、それらの係合が解除され、再び係合することになる。
【００４３】
図４は、横軸がステアリングホイール２６の操作量とされ、縦軸が前輪１４Ｆの転舵量とされた座標において、本ステアリングシステム１０によって実現される操作量と転舵量との関係を示すグラフである。このグラフが示すように、伝達装置２０では、車両１２が直進する状態の近辺において、転舵許容状態、つまり、ステアリングホイール２６の操作に応じて前輪１４Ｆの転舵が許容される状態が実現される。ステアリングホイール２６が第１操作量、つまり、図３（ｃ）に示すように、ピン６８がスロット７４の開口に位置する状態まで操作されると、伝達装置２０では、転舵中断状態、つまり、ステアリングホイール２６の操作に対する前輪１４Ｆの転舵が中断される状態が実現される。そして、ステアリングホイール２６が第１操作量よりも大きな操作量である第２操作量、つまり、図３（ｅ）に示すように、ピン６８が先のスロット７４とは別のスロット７４の開口に位置する状態まで操作されると、伝達装置２０では、再び転舵許容状態が実現される。換言すれば、本ステアリングシステム１０では、第１操作量と第２操作量との間が、ステアリングホイール２６の操作に対して前輪１４Ｆを転舵させない不感帯とされているのである。なお、転舵許容状態において、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とが共に回転すると、ピン６８がスロット７４内でスロット７４の延びる方向に移動することになる。したがって、ピン６８の移動に伴って、操作側ギヤ６０と転舵側ギヤ６２とが係合する位置は変化することになる。そのため、操作側ギヤ６０の回転量と転舵ホイール６２の回転量との比、つまり、ステアリングホイール２６の操作量と前輪１４Ｆの転舵量との比は、図４の転舵許容状態において示すように、ステアリングホイール２６の操作量に応じて変化することになる。
【００４４】
したがって、本ステアリングシステム１０は、ステアリングホイール２６が第１操作量まで操作された段階で、前輪１４Ｆの転舵を制限することになる。そのため、本ステアリングシステム１０によれば、車両の走行中に、運転者が第１操作量を超えてステアリングホイール２６を操作しても、車両１２の走行を不安定にさせるような前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒの転舵を防止することができる。また、必要に応じ、ステアリングホイール２６を第２操作量を超えて操作すれば、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒを再び転舵させることができ、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒを９０°、つまり、真横を向くまで転舵させることができる。したがって、本車両１２をその場で旋回させたい状況においては、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒを真横を向くまで転舵させ、車両１２をその場で旋回させることができる。
【実施例２】
【００４５】
≪ステアリングシステム搭載車両の構成≫
図５には、変形例のステアリングシステム８０が概略的に示されている。ステアリングシステム８０は、第１実施例のステアリングシステム１０と同様に、車両１２の前輪１４Ｆを転舵させるためのステアリングシステムとなっている。ステアリングシステム８０は、それの構成の多くが第１実施例のステアリングシステム１０と同じとなっている。そのため、以下のステアリングシステム８０に関する説明において、第１実施例のステアリングシステム１０と同様の機器や構成等については、明細書の簡略化のため、説明を省略する。
【００４６】
≪ステアリングシステムの構成≫
ステアリングシステム８０は、大まかには、運転者による操作が入力される操作装置８２と、前輪１４Ｆを回転可能に保持しつつ、その前輪１４Ｆを転舵させることができる前輪転舵装置８４と、操作装置８２に入力された操作に応じて前輪転舵装置８４を作動させるように制御するステアリングＥＣＵ８６とによって構成されている。
【００４７】
操作装置８２は、ハウジング２２の前方において、反力付与モータ８８を有している。ステアリングホイール２６と反力付与モータ８８とは、ハウジング２２内で回転可能に保持される入力シャフトによって連結されている。詳細な説明は省略するが、反力付与モータ８８は、ステアリングホイール２６が操作されると、ステアリングホイール２６に抗する回転力を発生させる。その回転力は、入力シャフトを介してステアリングホイール２６に付与される。つまり、回転力は、ステアリングホイール２６の操作に対する操作反力としてステアリングホイール２６に付与されることになる。
【００４８】
前輪転舵装置８４は、動力源として車体に固定された転舵モータ９０と、転舵モータ９０のモータ軸に固定されたウォーム９２と、ウォーム９２と噛み合う状態でコラムシャフト４０に固定されたウォームホイール９４とを有している。つまり、前輪転舵装置８４では、ウォーム９２とウォームホイール９４とによってウォームギヤ機構が構成されている。ウォームギヤ機構は減速機として機能し、転舵モータ９０の回転は、減速されてコラムシャフト４０に伝達される。つまり、コラムシャフト４０は、転舵モータ９０の回転する速度に対して減速された速度で回転し、前輪１４Ｆは、その回転に伴って転舵することになる。なお、ウォーム９２とウォームホイール９４とによって構成されるウォームギヤ機構は、逆効率が比較的大きくされている。そのため、前輪１４Ｆを転舵させようとする外力が前輪１４Ｆに作用しても、転舵モータ９０において比較的小さなモータ力を発生させるだけで、その外力による前輪１４Ｆの転舵を禁止することができる。なお、図示を省略するが、後輪１４Ｒを回転可能に保持する後輪転舵装置は、前輪転舵装置８４と同様の構成とされており、後輪転舵装置の有する転舵モータの回転によって後輪１４Ｒは転舵させられる。
【００４９】
ステアリングシステム８０は、ステアリングホイール２６の操作量を検出するための操作量センサ９６を有しており、その操作量センサ９６はステアリングＥＣＵ８６に接続されている。操作量センサ９６は、操作装置８２のハウジング２２に設けられており、操作量検出器として、入力シャフトの回転位置に基づいてステアリングホイール２６の操作量を検出する。また、ステアリングＥＣＵ８６は、前輪転舵装置８４の転舵モータ９０にも接続されており、制御装置として、操作量センサ９６から出力される信号に基づいて、転舵モータ９０にそれを作動させるための信号を出力する。つまり、操作量センサ９６とステアリングＥＣＵ８６とによって、ステアリングホイール２６の操作に応じて前輪転舵装置８４による前輪１４Ｆの転舵を実現させる操作依拠転舵実現手段が構成されている。ちなみに、後輪転舵装置の有する転舵モータもステアリングＥＣＵ８６に接続されており、その転舵モータには、後輪１４Ｒを前輪１４Ｆとは逆の方向に同じ量だけ転舵させるように作動させるための信号が出力される。また、反力付与モータ８８もステアリングＥＣＵ８６に接続されており、ステアリングホイール２６の操作に応じた操作反力を発生させるように、反力付与モータ８８にそれを作動させるための信号を出力する。
【００５０】
上述のように構成されたステアリングシステム８０では、操作量センサ９６の検出する検出量に基づいて、ステアリングホイール２６の操作量と前輪１４の転舵量とが、図４のグラフに示す関係となるように、ステアリングＥＣＵ８６は、転舵モータ９０に信号を出力する。つまり、車両１２が直進する状態の近辺では、転舵許容状態が実現され、ステアリングホイール２６が第１操作量に操作されると転舵中断状態が実現され、第１操作量よりも大きな操作量である第２操作量に操作されると再び転舵許容状態が実現されるように、転舵モータ９０は作動させられる。
【００５１】
したがって、本ステアリングシステム８０は、ステアリングホイール２６が第１操作量まで操作された段階で、前輪１４Ｆの転舵を制限することになる。そのため、本ステアリングシステム８０によれば、車両１２の走行中に、運転者が第１操作量を超えてステアリングホイール２６を操作しても、車両１２の走行を不安定にさせるような前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒの転舵を防止することができる。また、必要に応じ、ステアリングホイール２６を第２操作量を超えて操作すれば、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒを再び転舵させることができ、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒを９０°、つまり、真横を向くまで転舵させることができる。したがって、本車両１２をその場で旋回させたい状況においては、前輪１４Ｆおよび後輪１４Ｒを真横を向くまで転舵させ、車両１２をその場で旋回させることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０：ステアリングシステム    １４：車輪    １６：操作装置    １８：前輪転舵装置（転舵装置）    ２０：伝達装置（回転伝達機構，操作依拠伝達手段）    ２６：ステアリングホイール（操作部材）    ３０：伝達シャフト（入力シャフト）    ４０：コラムシャフト（出力シャフト）    ６０：操作側ギヤ（原動体）    ６２：転舵側ギヤ（従動体）    ６８：ピン    ７４：スロット    ８０：ステアリングシステム    ８２：操作装置    ８４：前輪転舵装置（転舵装置）    ８６：ステアリングＥＣＵ（制御装置，操作依拠伝達手段）    ９０：転舵モータ（動力源）    ９６：操作量センサ（操作量検出器，操作依拠伝達手段）
【図１】
0005626110.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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