(57)【要約】【課題】簡素な構成で盗難防止性を向上できる操舵装置を提供する。【解決手段】車両操舵装置１０は、車両を操舵するステアリングホイール１２と、車輪を転舵する転舵アクチュエータ２４と、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とを機械的に接続可能に構成されたバックアップクラッチ２０と、ステアリングホイール１２の操作範囲を規制可能に構成されたエンド規制機構１３とを備える。車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態のとき、バックアップクラッチ２０は、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とを機械的に接続するよう設定され、エンド規制機構１３は、ステアリングホイール１２の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定される。【選択図】図１
2014054916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操舵する操舵部材と、
車輪を転舵する転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続可能に構成されたクラッチと、
前記操舵部材の操作範囲を規制可能に構成されたエンド規制機構と、
を備え、
車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態のとき、前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続するよう設定され、前記エンド規制機構は、前記操舵部材の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定されることを特徴とする操舵装置。
【請求項２】
前記イグニッションスイッチがＯＮ状態のとき、前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵機構との接続を解除するよう設定され、前記エンド規制機構は、前記操舵部材の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定されることを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
当該操舵装置に失陥が発生したとき、前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続するよう設定され、前記エンド規制機構は、前記操舵部材の操作範囲の規制を解除するよう設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の操舵装置。
【請求項４】
前記操舵部材と前記転舵機構とが機械的に接続された非ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比が、前記操舵部材と前記転舵機構との接続が解除されたステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比よりも大きく設定されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の操舵装置。
【請求項５】
車両を操舵する操舵部材と、
車輪を転舵する転舵機構と、
前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続可能に構成されたクラッチと、
前記操舵部材の操作範囲を規制可能に構成されたエンド規制機構と、
を備え、
前記クラッチは、車両のイグニッションスイッチがＯＮとなったときに前記操舵部材と前記転舵機構との接続を解除し、当該操舵装置に失陥が発生したときおよび前記イグニッションスイッチがＯＦＦなったときに前記操舵部材と前記転舵機構とを接続するよう設定され、
前記エンド規制機構は、当該操舵装置に失陥が発生したときに前記操舵部材の操作範囲の規制を解除し、その他のときは前記操舵部材の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定されることを特徴とする操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の操舵装置に関し、特にステアバイワイヤ方式の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるステアバイワイヤシステムと称される自動車の操舵に関するシステムが実用化へ向けて種々開発されている。従来の車両は、ステアリングホイールと転舵輪がラックアンドピニオンのような機構を通じて機械的に結合されているものが一般的である。しかし、ステアバイワイヤシステムにおいては、これらの機械的接続はなく、運転者からの入力、例えばトルクや操舵角をセンサで検出し、また他の車両センサからの情報とあわせて、車両の走行状態に適した舵角を求め、その舵角指令値を操舵用アクチュエータに送り、実際に車輪の転舵を行うものである。
【０００３】
ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置は、通常、ステアリングホイールと転舵輪との間にバックアップクラッチを備えており、システムが失陥した場合であってもステアリングホイールと転舵装置を機械的に接続して操舵性能を確保できるようになっている。
【０００４】
また、ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置は、通常、ステアリングホイールと転舵装置とが機械的に接続されていないことから、ステアリング操作の便宜上、ステアリングホイールを設定された操作範囲に規制する機能（以下、適宜「エンド規制機能」と呼ぶ）を実現するためのエンド規制機構を備えている。
【０００５】
さらに、このようなエンド規制機構に加えて、車両が使用されていない状態、すなわち、イグニッションスイッチがＯＦＦとされている状態における盗難防止の観点から、ステアリングホイールの操作を禁止する機能（以下、適宜「ステアリングロック機能」と呼ぶ）を実現するステアリングロック機構が操舵装置を備えた操舵装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載されたステアリングシステムでは、エンド規制機能とステアリングロック機能の両方を実現するために、エンド規制機構とステアリングロック機構とが個別に設けられている。従って、そのような構造の操舵装置は、構造の簡素性の観点から改善の余地を有する。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成で盗難防止性を向上できる操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の操舵装置は、車両を操舵する操舵部材と、車輪を転舵する転舵機構と、前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続可能に構成されたクラッチと、前記操舵部材の操作範囲を規制可能に構成されたエンド規制機構と、を備える。車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態のとき、前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続するよう設定され、前記エンド規制機構は、前記操舵部材の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定される。
【００１０】
この態様によると、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態のときは、車両を移動させるために操舵部材を操作しようとしても、操舵部材の操作範囲がエンド規制機構により制限される。その結果、車両を移動させるための十分な転舵角が得られなくなるので、ステアリングロック機能を果たすことができ、車両の盗難防止性を向上できる。
【００１１】
前記イグニッションスイッチがＯＮ状態のとき、前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵機構との接続を解除するよう設定され、前記エンド規制機構は、前記操舵部材の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定されてもよい。
【００１２】
当該操舵装置に失陥が発生したとき、前記クラッチは、前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続するよう設定され、前記エンド規制機構は、前記操舵部材の操作範囲の規制を解除するよう設定されてもよい。
【００１３】
前記操舵部材と前記転舵機構とが機械的に接続された非ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比が、前記操舵部材と前記転舵機構との接続が解除されたステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比よりも大きく設定されてもよい。
【００１４】
本発明の別の態様もまた、操舵装置である。この装置は、車両を操舵する操舵部材と、車輪を転舵する転舵機構と、前記操舵部材と前記転舵機構とを機械的に接続可能に構成されたクラッチと、前記操舵部材の操作範囲を規制可能に構成されたエンド規制機構と、を備える。前記クラッチは、車両のイグニッションスイッチがＯＮとなったときに前記操舵部材と前記転舵機構との接続を解除し、当該操舵装置に失陥が発生したときおよび前記イグニッションスイッチがＯＦＦなったときに前記操舵部材と前記転舵機構とを接続するよう設定され、前記エンド規制機構は、当該操舵装置に失陥が発生したときに前記操舵部材の操作範囲の規制を解除し、その他のときは前記操舵部材の操作範囲を所定範囲に規制するよう設定される。
【００１５】
この態様によると、イグニッションスイッチがＯＦＦ状態のときは、車両を移動させるために操舵部材を操作しようとしても、操舵部材の操作範囲がエンド規制機構により制限される。その結果、車両を移動させるための十分な転舵角が得られなくなるので、ステアリングロック機能を果たすことができ、車両の盗難防止性を向上できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡素な構成で盗難防止性を向上できる操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両操舵装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】バックアップクラッチの軸に垂直な断面図である。
【図３】バックアップクラッチの軸に垂直な断面図である。
【図４】ステアリングホイールの操作範囲が規制されている状態におけるエンド規制機構の断面図である。
【図５】ステアリングホイールの操作範囲が規制されていない状態におけるエンド規制機構の断面図である。
【図６】本実施形態に係る車両操舵装置の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図７】車両状態に応じたエンド規制機構およびバックアップクラッチの制御を説明するための表を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る車両操舵装置の概略構成を説明するための図である。本実施形態に係る車両操舵装置１０は、ステアバイワイヤシステムを採用した操舵装置である。
【００２０】
車両操舵装置１０は、ステアリングホイール１２と、エンド規制機構１３と、操舵角センサ１４と、操舵トルクセンサ１６と、ステアリングシャフト１７と、操舵反力アクチュエータ１８と、バックアップクラッチ２０と、ピニオンシャフト２１と、転舵トルクセンサ２２と、転舵アクチュエータ２４と、転舵角センサ２６と、操舵ＥＣＵ３０と、電源３２と、副電源３３とを備える。
【００２１】
ステアリングホイール１２は、車室内の運転席側に配置され、運転者が操舵量を入力するために回転させる操舵部材として機能する。ステアリングホイール１２には、操舵軸としてのステアリングシャフト１７が接続されている。ステアリングシャフト１７は、車体側に回転可能に支持されている。
【００２２】
ステアリングシャフト１７上には、エンド規制機構１３、操舵角センサ１４、操舵トルクセンサ１６、および操舵反力アクチュエータ１８が設けられている。
【００２３】
エンド規制機構１３は、ステアリングホイール１２の操作範囲を設定された所定の範囲（以下、適宜「設定操作範囲」と呼ぶ）に規制可能に構成されている。エンド規制機構１３は、ステアリングシャフト１７の回転範囲を設定操作範囲に規制しているとも言える。このエンド規制機構１３は、操舵ＥＣＵ３０からの指示に基づいて、ステアリングホイール１２の操作範囲を規制および規制解除する。
【００２４】
操舵角センサ１４は、ステアリングシャフト１７の回転角、すなわち運転者から入力されたステアリングホイール１２の操舵角を検出する。操舵角センサ１４により検出されたステアリングホイール１２の操舵角は、操舵ＥＣＵ３０に出力される。操舵トルクセンサ１６は、ステアリングシャフト１７の回転トルク、すなわち運転者により入力されたステアリングホイール１２の操舵トルクを検出する。操舵トルクセンサ１６により検出されたステアリングホイール１２の操舵トルクは、操舵ＥＣＵ３０に出力される。
【００２５】
操舵ＥＣＵ３０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い動作する。操舵ＥＣＵ３０は、入力された操舵角情報に基づいて、ステアリングホイール１２に付与すべき操舵反力を算出する。操舵ＥＣＵ３０は、算出した操舵反力をステアリングホイール１２に付与するよう操舵反力アクチュエータ１８を制御する。
【００２６】
操舵反力アクチュエータ１８は、例えば操舵反力モータおよび該モータの回転角を検出するレゾルバ等から構成される。操舵反力アクチュエータ１８は、操舵ＥＣＵ３０からの指示に基づいて、ステアリングシャフト１７を介して操舵反力をステアリングホイール１２に付与する。
【００２７】
ステアリングシャフト１７の車輪側端部には、バックアップクラッチ２０が設けられている。このバックアップクラッチ２０は、ステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１との間に配置され、操舵ＥＣＵ３０からの指示に基づいて、ステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１とを機械的に接続および分離可能に構成されている。
【００２８】
ピニオンシャフト２１上には、転舵トルクセンサ２２が設けられている。転舵トルクセンサ２２は、ピニオンシャフト２１の回転トルクを検出する。
【００２９】
ピニオンシャフト２１の車輪側端部には、転舵機構としての転舵アクチュエータ２４が接続されている。この転舵アクチュエータ２４は、ラックアンドピニオン機構を備える。転舵アクチュエータ２４は、ピニオンシャフト２１を回転駆動可能に構成されており、ラックアンドピニオン機構を介して、操舵ＥＣＵ３０からの指示に応じてステアリングラック２９を車幅方向に移動可能に構成されている。ステアリングラック２９の両端にはタイロッド（図示せず）を介して転舵輪（図示せず）が接続されており、ステアリングラック２９の移動に応じて転舵輪が転舵する。
【００３０】
転舵角センサ２６は、転舵アクチュエータ２４の変位量、すなわち転舵輪の転舵角を検出して、この検出値を操舵ＥＣＵ３０に対して出力する。
【００３１】
操舵ＥＣＵ３０は、ステアリングホイール１２の操舵角に応じた転舵輪の転舵角を算出し、転舵輪に該転舵角を付与するよう転舵アクチュエータ２４を制御する。
【００３２】
電源３２は、運転者によりイグニッションスイッチがＯＮされると、操舵ＥＣＵ３０に電力を供給する。電源３２から供給された電力は、操舵ＥＣＵ３０を介して車両操舵装置１０の各種センサおよび各アクチュエータに供給される。イグニッションスイッチがＯＦＦされると、電源３２から操舵ＥＣＵ３０への給電は停止される。一方、副電源３３は、システム失陥により電源３２が電力供給できない場合に操舵ＥＣＵ３０に電力を供給する。
【００３３】
上記のように構成された車両操舵装置１０においては、システムが正常な場合、バックアップクラッチ２０によりステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１とが機械的に分離されている（クラッチ接続解除状態）。ステアリングシャフト１７はステアリングホイール１２に連結されており、ピニオンシャフト２１は転舵アクチュエータ２４に連結されているので、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とが分離された状態である。ステアリングホイール１２と転舵輪とが分離された状態ということもできる。この状態で運転者がステアリングホイール１２を操作すると、操舵角センサ１４がステアリングホイール１２の操舵角を検出する。操舵ＥＣＵ３０は、該操舵角に応じた転舵角を算出し、算出した転舵角に基づいて転舵モータ２３を制御する。これにより、転舵輪の転舵角をステアリングホイール１２の操舵角に応じて変化させることができる。また、操舵ＥＣＵ３０は、検出されたステアリングホイール１２の操舵角に応じた操舵反力を算出し、該操舵反力に基づいて操舵反力アクチュエータ１８を制御する。これにより、ステアリングホイール１２に操舵反力が与えられ、運転者に操舵反力を感じさせることができる。以下においては、上記のような通常時の操舵制御を「ステアバイワイヤ制御」と呼ぶ。
【００３４】
一方、システムに失陥が発生した場合、バックアップクラッチ２０によりステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１とが機械的に接続される（クラッチ接続状態）。すなわち、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とが接続された状態であり、ステアリングホイール１２と転舵輪とが接続された状態ということもできる。この状態で運転者がステアリングホイール１２を操作すると、ステアリングシャフト１７の回転力がピニオンシャフト２１に直接伝達され、ステアリングホイール１２の操作により転舵輪を直接転舵することができる。以下においては、上記のような非常時の操舵制御を「非ステアバイワイヤ制御」と呼ぶ。
【００３５】
次に、バックアップクラッチ２０の構造について詳述する。図２は、バックアップクラッチ２０の軸に垂直な断面図である。
【００３６】
バックアップクラッチ２０は、環状のステアリングホイール側ハウジング３５と、環状の車輪側ハウジング３６と、車輪側ハウジング３６の径方向に移動できるように車輪側ハウジング３６に設けられている係合部としての複数のロックバー３７とを備える。
【００３７】
ステアリングホイール側ハウジング３５は、内周面に複数のロック溝３８が互いに間隔をもって周方向の形成されている。車輪側ハウジング３６は、ステアリングホイール側ハウジング３５と同軸となるように設けられており、バックアップクラッチ２０の側方から見て少なくとも一部がステアリングホイール側ハウジング３５と重なるように配置されている。
【００３８】
ステアリングホイール側ハウジング３５は、ステアリングシャフト１７（図１参照）と連結されており、ステアリングホイール１２の回転に連動して回転する。また、車輪側ハウジング３６は、ピニオンシャフト２１（図１参照）と連結されており、転舵輪の転舵に連動して回転する。バックアップクラッチ２０は、ロックバー３７をロック溝３８に向かう方向へ進退させる進退機構４０を更に備える。進退機構４０の詳細については後述する。
【００３９】
本実施形態に係るバックアップクラッチ２０においては、６つのロックバー３７が放射状に配置されている。各ロックバー３７は、環状の車輪側ハウジング３６の周面に形成された開口部３６ａに摺動可能に支持されている。
【００４０】
車輪側ハウジング３６には、バネ受け部材４１が固定されている。バネ受け部材４１は、その外周面上に、各ロックバー３７に対応するように複数の凸部が放射状に配置されている。該凸部は、付勢部材であるバネ４２がずれないようにその一端を支持する。また、バネ４２の他端は、ロックバー３７のバネ受け部材４１と対向する部分に形成されている凹部により支持されている。そして、バネ４２は、図２に示す状態では圧縮されている。
【００４１】
進退機構４０は、電気によって駆動するアクチュエータとしての回転型ソレノイドと、ロックバー３７をロック溝３８に向かって付勢するバネ４２と、ロックバー３７に作用することでロックバー３７の進退を制御するピン４３と、ピン４３が固定されている回転盤４４とを有している。
【００４２】
回転型ソレノイドは、通電時（クラッチ解除時）には軸４５が図２に示す矢印Ｒ３方向に回転し、非通電時（クラッチ接続時）には内部にある戻りバネの作用で図２に示す矢印Ｒ４方向に軸４５が回転するように構成されている。
【００４３】
ピン４３は、ロックバー３７の中央部から側面に向かって設けられた切り欠き溝３７ａに浸入した状態でロックバー３７と係合している。また、ピン４３は、図２に示すクラッチ解除状態でロックバー３７の切り欠き溝３７ａと当接し、後述するクラッチ接続状態でロックバー３７の切り欠き溝３７ａから退避する。
【００４４】
回転盤４４は、回転型ソレノイドの軸４５に固定されており、回転型ソレノイドへの通電状態に応じて時計回りまたは反時計回りに回転する。その際、ピン４３も時計回りまたは反時計回りに回転し、位置が変化する。
【００４５】
次に、バックアップクラッチ２０の動作を説明する。図２に示すように、バックアップクラッチ２０が解除状態、すなわち回転型ソレノイドに通電されている状態では、ロックバー３７とロック溝３８とが一切係合しない。そのため、ステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１とは切り離された状態であり、互いの間で回転力は伝達されない。
【００４６】
より詳細には、回転型ソレノイドに通電されると、回転型ソレノイドの軸４５とともに回転盤４４が図２に示す矢印Ｒ３方向に回転する。その際、ピン４３が切り欠き溝３７ａの側壁３７ａ１に当接しながら切り欠き溝３７ａの奥側に浸入することで、ロックバー３７が徐々に車輪側ハウジング３６の内側に引き込まれ、最終的にバックアップクラッチ２０が解除の状態となる位置にロックバー３７が規制される。
【００４７】
図３は、バックアップクラッチ２０（クラッチ接続状態）の軸に垂直な断面図である。
【００４８】
バックアップクラッチ２０は、システムの故障などで通電が行われない状態となると、回転型ソレノイドの戻りバネの働きで、それまでロックバー３７を規制していた回転盤４４が図３に示す矢印Ｒ４方向へ回転する。その結果、ロックバー３７の切り欠き溝３７ａの内部でのピン４３の位置が変化し、ピン４３が切り欠き溝３７ａの内部から退避することになる。その結果、ピン４３により位置が規制されていたロックバー３７は、ステアリングホイール側ハウジング３５のロック溝３８に向かって移動できるようになる。
【００４９】
このように、各ロックバー３７は、バネ４２の付勢力によってステアリングホイール側ハウジング３５のロック溝３８に向かって車輪側ハウジング３６の径方向に移動する力が働くが、図３に示すように、バックアップクラッチ２０では、すべてのロックバー３７がそのままロック溝３８に入るようには構成されていない。
【００５０】
つまり、各ロックバー３７（以下、適宜ロックバー３７＿１〜３７＿６と称する場合がある。）と各ロック溝３８との位置関係、つまりステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６との位置関係によっては、ロック溝３８に入り込むロックバーの組合せは種々変わりうる。図３に示すバックアップクラッチ２０では、ロック溝３８に入り込むロックバー３７＿１〜３７＿３と、ロック溝３８に入り込まずにロック溝３８同士の間の突起部４６の上面と当接しているロックバー３７＿４〜３７＿６とが存在することになる。
【００５１】
図３に示す状態は、バックアップクラッチ２０が完全にクラッチ接続状態となった場合であるが、回転型ソレノイドへの通電が解除されたと同時に、常にこの状態に至る訳ではない。以下では、通常のステアリングホイール１２の操作によってバックアップクラッチ２０が完全にクラッチ接続状態となるまでの動作について更に詳述する。
【００５２】
例えば、図３に示す状態からステアリングホイール側ハウジング３５が矢印Ｒ４方向へわずかに回転した位置にある場合（車輪側ハウジング３６は図３に示す状態のまま）、ロックバー３７＿２，３７＿３は、ロック溝３８に入り込むものの、ロックバー３７＿１，３７＿４〜３７＿６は、ステアリングホイール側ハウジング３５の内周壁にある突起部４６の上面に当接した状態である。また、この場合には、ロック溝３８に入り込んだロックバー３７＿２，３７＿３は、いずれもロック溝３８の側面３８ａ，３８ｂに当接していない。そのため、ステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６との間には、回転方向において遊びが存在している。
【００５３】
そして、この状態からステアリングホイール側ハウジング３５を矢印Ｒ３方向へ回転すると、ロックバー３７＿３がロック溝３８の一方の側面３８ａに当接し係合した際に、ロックバー３７＿１がロック溝３８に入り、ロック溝３８の他方の側面３８ｂと係合する。その結果、図３に示すように、ロック溝３８＿１に入り込んで側面３８ｂと係合するロックバー３７＿１と、ロック溝３８＿３に入り込んで側面３８ａと係合するロックバー３７＿３とにより、ステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６との間の回転方向の遊びがほぼなくなり（ロック状態）、ステアリングシャフト１７の回転力をピニオンシャフト２１へ確実に伝達することができる。
【００５４】
このように、本実施形態に係るバックアップクラッチ２０において、複数のロックバー３７は、回転型ソレノイドを含む進退機構４０によって複数のロック溝３８に向かって移動した場合、ステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６との回転位相差にかかわらず、複数のロック溝３８のうちいずれか一つのロック溝３８＿３に入るロックバー３７＿３と、ロックバー３７＿３がロック溝３８＿３に入った状態で左回りの回転方向（図３に示す矢印Ｒ４方向）へ移動し、ロック溝３８＿３の２つの側面３８ａ，３８ｂのうち一方の回転方向（矢印Ｒ４方向）側の側面３８ａに係合した際に、ロック溝３８＿３と異なるロック溝３８＿１に入るロックバー３７＿１とを有する。ロックバー３７＿１は、ロック溝３８＿１に入った際に、ロック溝３８＿１の２つの側面３８ａ，３８ｂのうち他方の回転方向（矢印Ｒ３方向）側の側面３８ｂに係合するように構成されている。
【００５５】
これにより、バックアップクラッチ２０は、進退機構４０により各ロックバー３７をロック溝３８から退避させることで、車両操舵装置１０をステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１との間で回転力の伝達がない分離状態（クラッチ解除状態）にできる。一方、バックアップクラッチ２０は、進退機構４０によりステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６とが接続されている状態（ロック状態）では、ステアリングホイール側ハウジング３５が一方の回転方向（例えば矢印Ｒ３方向）に回転した場合は、ロックバー３７＿３がロック溝３８＿３の２つの側面のうち他方の回転方向（矢印Ｒ４方向）側の側面３８ａに係合しているため、遊びがほとんどない状態で回転力を車輪側ハウジング３６に伝達できる。また、ステアリングホイール側ハウジング３５が他方の回転方向（例えば矢印Ｒ４方向）に回転した場合は、ロックバー３７＿１がロック溝３８＿１の２つの側面のうち一方の回転方向（矢印Ｒ３方向）側の側面３８ｂに係合しているため、遊びがほとんどない状態で回転力を車輪側ハウジング３６に伝達できる。
【００５６】
また、バックアップクラッチ２０は、回転型ソレノイドに通電した際の動作によりバネ４２の付勢力より大きな力でロックバー３７をロック溝３８から退避させるとともに、回転型ソレノイドに通電されていない場合にはバネ４２の付勢力によりロックバー３７＿２やロックバー３７＿３がロック溝３８に入るように構成されている。これにより、回転型ソレノイドへの通電が行われなくなった非常時には、ロックバー３７＿２やロックバー３７＿３がロック溝３８に入ることでステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６との接続が即座に行われる。
【００５７】
ここで、バックアップクラッチ２０の特性を表すパラメータとして「ズレ角度」を規定する。クラッチ接続状態を達成するために必要な最大回転角度である。ステアリングホイール側ハウジング３５と車輪側ハウジング３６との相対的な位相がどんな場合であっても、このズレ角度だけ一方を他方に対して回転させれば、クラッチ接続状態が達成される。ズレ角度は、ロック溝３８の数、幅、およびピッチ、ロックバー３７の数、幅およびピッチなどによって決まる。例えば図２および図３に示したバックアップクラッチ２０では、ズレ角度＝約５度である。ズレ角度を小さく設定すれば、システム失陥時においてもわずかなステアリングホイール１２の操作でステアリングシャフト１７とピニオンシャフト２１とが機械的に連結されることとなり、車両操舵装置１０のフェールセーフの応答性の向上が図られる。
【００５８】
次に、エンド規制機構１３の構造について詳述する。図４は、ステアリングホイール１２の操作範囲が規制されている状態におけるエンド規制機構１３の断面図（ステアリングシャフト１７の回転軸線に垂直な断面図）である。ステアリングシャフト１７には、径方向に突出する凸部４８が形成されている。この凸部４８の幅は、ステアリングホイール１２の設定操作範囲を考慮して設定されている。
【００５９】
エンド規制機構１３は、機構本体４９と、蓋５０と、その機構本体４９に回動可能に取り付けられたクランプ部材５１とを有しており、ボルト５２によって機構本体４９とクランプ部材５１とを締結することで、それらによって車両操舵装置１０のハウジング５３を掴むようにして固定される。また、エンド規制機構１３は、機構本体４９と蓋５０とに囲まれた内部空間において、回動部材５４と、それに連結されて概して円柱形状をなす第２係合ピン５５とを有している。機構本体４９には、ステアリングシャフト１７の径方向に延びるガイド穴５６が設けられており、また、ハウジング５３には、穴５７が設けられている。第２係合ピン５５は、穴５７を挿通してハウジング５３内に入り込むことが可能な状態で、ステアリングシャフト１７の径方向に移動可能となっている。したがって、第２係合ピン５５の先端（ステアリングシャフト１７に近い側の端部）部は、ハウジング５３内において、凸部４８の側面と係合可能とされている。
【００６０】
回動部材５４は、第１アーム部５８、第２アーム部５９、バランスウェイト部６０、軸受部６１を含んで一体的に形成されており、軸受部６１において、機構本体４９に固定された軸６２に、回動可能に取り付けられている。回動部材５４について詳しく説明すれば、第２係合ピン５５の一端部（ステアリングシャフト１７から遠い側の端部）は、第１アーム部５８の先端部に回動可能に連結されている。また、第２アーム部５９の先端部は、機構本体４９に取り付けられているソレノイド６３の可動子であるソレノイドピン６４に連結されている。ソレノイド６３は自己保持型ソレノイドであり、プル側もしくはプッシュ側にそれぞれ通電することでソレノイドピン６４が動作し、通電をやめるとその位置を保持する。
【００６１】
このように構成されるエンド規制機構１３において、操舵ＥＣＵ３０によりソレノイド６３がプル側に通電されると、ソレノイド６３はソレノイドピン６４を引き込むため、回動部材５４は回動させられる（ＯＮ状態）。それによって、第２係合ピン５５は、ステアリングシャフト１７の径方向において、ステアリングシャフト１７に接近するように移動させられる。一方、操舵ＥＣＵ３０によりソレノイド６３がプッシュ側に通電されると、ソレノイドピン６４が押し出されるため、回動部材５４は回動させられ、第２係合ピン５５は、ステアリングシャフト１７の径方向において、ステアリングシャフト１７から離間する方向に移動させられる（ＯＦＦ状態）。
【００６２】
第２係合ピン５５の動作に関して、それらがステアリングシャフト１７に接近する場合を前進、離間する場合を後退と称すれば、図４に示す状態では、第２係合ピン５５は前進端に位置する（ＯＮ状態）。この第２係合ピン５５の位置を係合位置と呼べば、その係合位置において、凸部４８の側面は、第２係合ピン５５に当接することができる位置にある。つまり、ステアリングホイール１２の操作によってステアリングシャフト１７が回転させられると、凸部４８の側面は、第２係合ピン５５の先端部に当接する。したがって、この状態において、ステアリングホイール１２の操作範囲が規制されている。
【００６３】
図５は、ステアリングホイール１２の操作範囲が規制されていない状態におけるエンド規制機構１３の断面図である。図５に示す状態では、第２係合ピン５５は後退端に位置する。この第２係合ピン５５の位置を非係合位置と呼べば、その非係合位置において、凸部４８の側面は第２係合ピン５５に当接することができない位置にある（ＯＦＦ状態）。つまり、ステアリングホイール１２の操作によってステアリングシャフト１７が回転させられても、凸部４８の側面は第２係合ピン５５の先端部に当接することができない。したがって、この状態において、ステアリングホイール１２の操作範囲の規制が解除されている。
【００６４】
図６は、本実施形態に係る車両操舵装置１０の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００６５】
図６に示すように、操舵ＥＣＵ３０には、イグニッションスイッチ７２からのＯＮ／ＯＦＦ信号、操舵角センサ１４からの操舵角信号、操舵トルクセンサ１６からの操舵トルク信号、転舵トルクセンサ２２から転舵トルク信号、転舵角センサ２６からの転舵角信号などが入力される。
【００６６】
操舵ＥＣＵ３０は、操舵反力算出部６６と、操舵反力アクチュエータ制御部６７と、転舵角算出部６８と、転舵アクチュエータ制御部６９と、バックアップクラッチ制御部７０と、エンド規制機構制御部７１とを備える。
【００６７】
操舵反力算出部６６は、操舵角センサ１４からの操舵角信号に基づいて、ステアリングホイール１２（図１参照）に付与すべき操舵反力を算出する。操舵反力アクチュエータ制御部６７は、操舵反力算出部６６で算出した操舵反力をステアリングホイール１２に付与するよう操舵反力アクチュエータ１８を制御する。
【００６８】
転舵角算出部６８は、ステアリングホイール１２の操舵角に応じた転舵角を算出する。転舵アクチュエータ制御部６９は、転舵角センサ２６からの転舵角信号に基づいて、転舵角算出部６８で算出された転舵角を転舵輪に付与するよう転舵アクチュエータ２４を制御する。
【００６９】
バックアップクラッチ制御部７０は、バックアップクラッチ２０を制御する。上述したように、バックアップクラッチ制御部７０からバックアップクラッチ２０に通電すると、バックアップクラッチ２０が接続解除状態となり、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とが機械的に分離される。一方、バックアップクラッチ制御部７０からバックアップクラッチ２０への通電がなくなると、バックアップクラッチ２０が接続状態となり、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とが機械的に接続される、あるいは接続可能状態となる。本実施形態において、バックアップクラッチ制御部７０は、イグニッションスイッチ７２からオン信号が入力された後、バックアップクラッチ２０に通電して該クラッチを接続解除状態とする。
【００７０】
エンド規制機構制御部７１は、エンド規制機構１３を制御する。上述したように、エンド規制機構制御部７１からエンド規制機構１３にＯＮ側に通電すると、エンド規制機構１３がＯＮ状態となり、ステアリングホイール１２の操作範囲が設定操作範囲に規制される。一方、エンド規制機構制御部７１からエンド規制機構１３へＯＦＦ側に通電すると、エンド規制機構１３がＯＦＦ状態となり、ステアリングホイール１２に対する操作範囲の規制が解除される。
【００７１】
本実施形態では、上述したように、通常時は電源３２から操舵ＥＣＵ３０に電力が供給され、システム失陥により電源３２が電力供給できない場合は副電源３３から操舵ＥＣＵ３０に電力が供給される。従って、エンド規制機構制御部７１は、電源３２が失陥により電力供給できない場合も、エンド規制機構１３のＯＮ／ＯＦＦを制御できる、すなわちステアリングホイール１２の操作範囲を規制／規制解除できる。本実施形態では、操舵ＥＣＵ３０のエンド規制機構制御部７１から動作指示がない限り、ステアリングホイール１２の操作範囲の規制／規制解除が切り替わらないように構成されている。なお、このような規制／規制解除の切替が行われるよう構成されていれば、エンド規制機構の構成は特に限定されない。例えば、副電源を用いずにこのような規制／規制解除の切替が行われるよう構成されてもよい。
【００７２】
図７は、車両状態に応じたエンド規制機構１３およびバックアップクラッチ２０の制御を説明するための表である。
【００７３】
イグニッションスイッチ７２がＯＮ状態のとき、図７に示すように、エンド規制機構１３は、ステアリングホイール１２の操作範囲を所定の設定操作範囲に規制するよう設定され（ＯＮ状態）、バックアップクラッチ２０は、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４との接続を解除するよう設定される。これにより、通常のステアバイワイヤ制御が行われる。
【００７４】
車両操舵装置１０のステアバイワイヤシステムに失陥が生じたとき、図７に示すように、エンド規制機構１３は、ステアリングホイール１２の操作範囲の規制を解除するよう設定され（ＯＦＦ状態）、バックアップクラッチ２０は、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とを機械的に接続するよう設定される。これにより、非常時の非ステアバイワイヤ制御が行われる。
【００７５】
イグニッションスイッチ７２がＯＦＦ状態のとき、図７に示すように、エンド規制機構１３は、ステアリングホイール１２の操作範囲を所定の設定操作範囲に規制するよう設定され（ＯＮ状態）、バックアップクラッチ２０は、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とを機械的に接続するよう設定される。これにより、車両を移動させるためにステアリングホイール１２を操作しようとしても、ステアリングホイール１２の操作範囲がエンド規制機構１３により制限される。その結果、車両を移動させるための十分な転舵角が得られなくなるので、ステアリングロック機能を果たすことができ、車両の盗難防止性を向上できる。
【００７６】
上記の制御をまとめると、バックアップクラッチ２０は、イグニッションスイッチ７２がＯＮとなったときにステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４との接続を解除し、車両操舵装置１０に失陥が発生したときおよびイグニッションスイッチ７２がＯＦＦなったときにステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とを接続するよう構成される。また、エンド規制機構１３は、車両操舵装置１０に失陥が発生したときにステアリングホイール１２の操作範囲の規制を解除し、その他のときはステアリングホイール１２の操作範囲を所定の設定操作範囲に規制するよう構成される。
【００７７】
本実施形態においては、転舵アクチュエータ２４は、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４とが機械的に接続された非ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比が、ステアリングホイール１２と転舵アクチュエータ２４との接続が解除されたステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比よりも大きく設定される。言い換えると、転舵アクチュエータ２４は、ステアバイワイヤ制御時にピニオンシャフト２１の回転数がステアリングホイール１２の回転数に対して所定量多くなるように比ストロークが設定される。
【００７８】
また、本実施形態においては、エンド規制機構１３の設定操作範囲は、ＯＮ状態となった場合に操舵角が適正になるよう設定される。例えば、低車速の取り回しを重視した車両の場合、エンド規制機構１３の設定操作範囲は、ステアリングホイール１２が例えば片側０．５回転ずつしか回らないように設定される（すなわち、ロックトゥロックで１回転）。
【００７９】
本実施形態に係る車両操舵装置１０では、イグニッションスイッチ７２がＯＦＦ状態となると、エンド規制機構１３がＯＮ状態（規制状態）となり、バックアップクラッチ２０が接続状態になる。このとき、ステアリングホイール１２の操舵角が、転舵アクチュエータ２４におけるピニオンシャフト２１の回転角になる。ここで、上記のように非ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比が、ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比よりも大きく設定されていると、エンド規制機構１３によりステアリングホイール１２の操作範囲が設定操作範囲（例えばロックトゥロックで１回転）に規制されているので、車両を移動させるのに十分な転舵角を得ることができない。
【００８０】
例えば、ステアバイワイヤ制御時に片側にステアリングホイール１２を片側に０．５回転させれば転舵輪を最大転舵角まで転舵できていたとすると、イグニッションスイッチＯＦＦ時にはステアリングホイール１２を片側に０．５回転させても転舵輪を最大転舵角まで転舵させることができない。例えば、非ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比が、ステアバイワイヤ操舵時のステアリングギヤ比の４倍であるとすると、イグニッションスイッチＯＦＦ時にステアリングホイール１２を片側に０．５回転させても転舵輪を最大転舵角の１／４しか転舵することができない。これでは車両を移動させるのは難しく、ステアリングホイール１２をロックしているのと実質的に同等の盗難防止効果が得られる。
【００８１】
転舵アクチュエータ２４のステアリングギヤ比（比ストローク）およびエンド規制機構１３の設定操作範囲は、エンド規制機構１３がＯＮ且つバックアップクラッチ２０が接続の状態で盗難防止効果が発揮されるのであれば、特に限定されない。例えば、エンド規制機構１３の設定操作範囲をロックトゥロックで１８０°、転舵アクチュエータ２４におけるピニオンシャフト２１の可動範囲をロックトゥロックで７２０°に設定されてもよい。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態に係る車両操舵装置１０によれば、ステアバイワイヤシステムを構成する上で通常必要なエンド規制機構１３およびバックアップクラッチ２０の動作を制御することで、車両の盗難防止性を向上できる。別途ステアリングロック機構を設けずとも盗難防止を図ることができるので、装置構造を簡素化でき、またコストを低減できる。なお、本実施形態に係る車両操舵装置１０にステアリングロック機構がさらに設けられてもよい。この場合、盗難防止性をより向上できる。
【００８３】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００８４】
１０  車両操舵装置、  １２  ステアリングホイール、  １３  エンド規制機構、  １４  操舵角センサ、  １６  操舵トルクセンサ、  １７  ステアリングシャフト、  １８  操舵反力アクチュエータ、  ２０  バックアップクラッチ、  ２１  ピニオンシャフト、  ２２  転舵トルクセンサ、  ２３  転舵モータ、  ２４  転舵アクチュエータ、  ２６  転舵角センサ、  ２９  ステアリングラック、  ３０  操舵ＥＣＵ、  ３２  電源、  ３３  副電源、  ６６  操舵反力算出部、  ６７  操舵反力アクチュエータ制御部、  ６８  転舵角算出部、  ６９  転舵アクチュエータ制御部、  ７０  バックアップクラッチ制御部、  ７１  エンド規制機構制御部、  ７２  イグニッションスイッチ。
【図１】
2014054916.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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