(57)【要約】      （修正有）【課題】ギアボックス側の舵角を自由に制御することができ、故障時に操舵不能に陥ることのないステアリング装置を提供する。【解決手段】  ステアリングホイールが所定範囲のトルクで操舵されると、第１連結部材５２Ａの規制片５２ｂと第２連結部材５３Ａの規制片５３ｂとの間隔が徐々に開いて相対的な角度差が発生する。このような角度差が生じているときに、第１電動機および第２電動機を駆動することで、ステアリングホイールの操舵角に応じてギアボックス側を自由に制御することができる。また、第１電動機および第２電動機が故障して制御不能になったとしても、第１コイルばね５２Ｂおよび第２コイルばね５３Ｂのばね力によってステアリングホイールとギアボックスとを直接連結した状態で操舵可能になる。【選択図】図３
2006111065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のステアリングホイールからギアボックスに至る経路上において、前記ステアリングホイール側のシャフトと、前記ギアボックス側のシャフトとを連結するステアリング装置であって、
前記ステアリングホイールに所定範囲のトルクが与えられたときに前記ステアリングホイール側のシャフトと前記ギアボックス側のシャフトとの間で相対的な角度差を生じさせる相対角度差発生手段と、前記相対角度差発生手段に対して前記ステアリングホイール側を駆動する第１電動機と、前記相対角度差発生手段に対して前記ギアボックス側を駆動する第２電動機とが設けられ、前記相対的な角度差が生じるように前記ステアリングホイールが操作されているときに、前記ステアリングホイールの操舵角とは別の舵角で前記ギアボックス側の舵角を制御可能にすることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
前記相対角度差発生手段には、前記ステアリングホイール側のシャフトと前記ギアボックス側のシャフトとの間での前記相対的な角度差が所定値を超えたときに前記両シャフトを一体に回転させる係合手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
【請求項３】
前記相対角度差発生手段には、前記ステアリングホイールが前記相対的な角度差を生じさせないトルクで操舵されたときに、前記ステアリングホイール側のシャフトと前記ギアボックス側のシャフトとを一体に回転させる付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングホイールの操舵角とは別の舵角で車輪を制御できるステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置としては、従来から特許文献１〜３に示すような種々の装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載のステアリング装置は、パワーステアリング装置の一種であり、２つの電動機を有し、一方の電動機がステアリングホイールを支持するシャフト側に設けられ、他方が車輪を転舵させるギアボックス側に設けられているものである。このように複数の電動機を設けることで、一方の電動機が故障した場合でも残りの電動機でアシストを維持して、車両の操縦性が損なわれるのを回避できるようになっている。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載したようなステアリング装置は、ステアリングとギアボックスとがシャフトを介して一体に回転するように機械的に連結されているため、ステアリングホイールの操舵トルク（および操舵角）に基づいて車輪を転舵することしかできず、このため低速走行時にはステアリングホイールを大きな回転角度で操舵しなければならず操作性が損なわれるものであった。一方、高速走行時には、安定走行の面から、ステアリングホイールを大きな回転角で操舵しても、車輪の転舵角は小さいほうがよい。また、前記のように一体に回転するように機械的に連結されていると、車両の挙動が不安定となったときにその挙動を安定化させる方向へ自由に制御することが容易ではなかった。
【０００５】
そこで、ステアリングホイールの操舵角と車輪の転舵角との関係を自由に制御できるようにする技術として、ステアリングとギアボックスとが機械的に連結されていない、いわゆるＳＢＷ（ステアバイワイヤ）方式のステアリング装置が提案されている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。このようにステアリングホイールとギアボックスとが機械的に連結されないことにより、ステアリングホイールの操舵角とは別の舵角でギアボックス側の舵角を制御できるようになるので、低速走行時に少ない操舵角で車輪を大きく転舵させることが可能になり、高速走行時は大きな操舵角でも車輪の転舵角を小さくさせることが可能になる。これにより、低速走行時はきびきびとした操舵が、高速走行時は安定した操舵が可能になる。また、機械的に連結されていないので、車両が不安定な状況に陥ったときに車輪を安定化させる方向に制御することが容易になる。
【特許文献１】特開２００４−８２７９８号公報（段落００２１，００２２、図１）
【特許文献２】特開２００３−２６１０４５号公報（段落００１５，００２１、図１）
【特許文献３】特開２０００−３５５２８１号公報（段落００２３、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２および特許文献３に記載のステアリング装置は、ステアリングホイールとギアボックスとが機械的に連結されていない。このため、ステアリングホイールやギアボックスを駆動する電動機が故障した場合でも操縦可能にする必要がある。
【０００７】
また、特許文献２および特許文献３に記載のステアリング装置では、高速走行時にステアリングホイールの操舵時のギア比が高い状態のままギヤ比の変更ができなくなった場合に、車速を落としていったときにハンドル操作が非常に困難になる問題がある。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、ステアバイワイヤ方式のようにステアリングホイールの操舵角とは別の舵角でギアボックス側の舵角を自由に制御することができ、しかも電動機が故障または制御不能に陥った場合であっても車両が操縦不能とならないようにすることができるステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、車両のステアリングホイールからギアボックスに至る経路上において、前記ステアリングホイール側のシャフトと、前記ギアボックス側のシャフトとを連結するステアリング装置であって、前記ステアリングホイールに所定範囲のトルクが与えられたときに前記ステアリングホイール側のシャフトと前記ギアボックス側のシャフトとの間で相対的な角度差を生じさせる相対角度差発生手段と、前記相対角度差発生手段に対して前記ステアリングホイール側を駆動する第１電動機と、前記相対角度差発生手段に対して前記ギアボックス側を駆動する第２電動機とが設けられ、前記相対的な角度差が生じるように前記ステアリングホイールが操作されているときに、前記ステアリングホイールの操舵角とは別の舵角で前記ギアボックス側の舵角を制御可能にすることを特徴とする。
【００１０】
前記本発明によれば、ステアリングホイールに所定のトルクが与えられたときに、ステアリングホイール側のシャフトとギアボックス側のシャフトとの間で相対的な角度差が生じ始め、さらに与えられるトルクが大きくなるにつれて前記角度差が拡大するようになっている。このように相対的な角度差が生じる機構を設けることにより、ステアリングホイール側のシャフトとギアボックス側のシャフトとが機械的に連結されていたとしても、ステアリングホイールの操舵角に基づいてギアボックス側の舵角を大きくしたりまたは小さくしたり、あるいはステアリングホイールの操舵角とは関係なくステアリングホイールの操舵方向とは逆向きに動作させるなど自由に制御することが可能になる。しかも、第１電動機や第２電動機が故障したり、制御不能となった場合でも、ステアリングホイール側のシャフトとギアボックス側のシャフトとは機械的に連結されているので車両が操縦不能に陥る心配がない。
【００１１】
また、前記相対角度差発生手段には、前記ステアリングホイール側のシャフトと前記ギアボックス側のシャフトとの間での前記相対的な角度差が所定値を超えたときに前記両シャフトを一体に回転させる係合手段が設けられている構成にできる。
【００１２】
このように係合手段を設けることにより、第１電動機や第２電動機が故障したりまたは制御不能になったとしても、ステアリングホイールのシャフトとギアボックスのシャフトとを一体に回転させることが可能になり、ステアリングホイールの操作力がギアボックス側のシャフトに直接に伝達されるようになり、車両が制御不能に陥るのを防止することができる。よって、例えば車両を大きく旋回させる必要があるときに、ステアリングホイール側のシャフトがギアボックス側のシャフトに係合した後に、さらにステアリングホイールを操舵することにより、車輪を大きく転舵させることが可能になる。
【００１３】
さらに、前記相対角度差発生手段には、前記ステアリングホイールが前記相対的な角度差を生じさせないトルクで操舵されたときに、前記ステアリングホイール側のシャフトと前記ギアボックス側のシャフトとを一体に回転させる付勢手段が設けられている構成にできる。
【００１４】
このように付勢手段を設けることにより、ステアリングホイールの操舵力が所定トルク以下であれば、ステアリングホイール側のシャフトとギアボックス側のシャフトとが直結されている状態と同じように操舵できるようになるので、システムの信頼性を高度化する必要性がなく、コスト高となるのを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ステアリングホイールの操舵角に基づいてギアボックス側の舵角を大きくしたり小さくしたりすることができるので、車両の操作性を向上させることができる。また、ステアリングホイールの操舵角とは関係なく自由な舵角でギアボックス側の舵角を制御することができるので、車両の挙動が不安定になったとしてもその挙動を安定化させる方向に能動的に制御することが可能になる。しかも、電動機が制御不能に陥ったとしても、ステアリングホイールのシャフトとギアボックスのシャフトとが機械的に連結されているので操舵不能に陥ることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は本実施形態のステアリング装置の全体構成を模式的に示す構成図、図２はステアリング装置における相対角度差発生手段を示す斜視図、図３は相対角度差発生手段を示す分解斜視図、図４は図３のＩＶ矢視図、図５は図２のＶ−Ｖ断面図、図６は操舵トルクと相対角との関係を示すグラフ、図７はステアリングホイール側の操舵角とギアボックス側の実舵角との関係を示すグラフである。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態のステアリング装置１は、ハンドルと称されるステアリングホイール２と、ギアボックス２０と、第１電動機３０と、第２電動機４０と、相対角度差発生手段５０とを備えている。
【００１８】
前記ステアリングホイール２は、車両に設けられた車輪（例えば、前輪）Ｗ，Ｗの転舵角を変化させるものであり、ギアボックス２０側に延びてステアリングホイール２と一体に回転するシャフト３が連結されている。このシャフト３には、前記第１電動機３０とともに、ステアリングホイール２から入力される操舵力を検出する操舵トルクセンサＴＳと、ステアリングホイール２の操舵角を検出する第１舵角センサＤＳ１とが設けられている。
【００１９】
前記ギアボックス２０は、ステアリングホイール２側に延びるシャフト２１が連結されている。このシャフト２１には、前記第２電動機４０とともに、シャフト２１の実舵角（車輪Ｗ，Ｗの転舵角）を検出する第２舵角センサＤＳ２が設けられている。また、シャフト２１には、第２電動機４０と第２舵角センサＤＳ２との間にユニバーサルジョイント２５が設けられて、このユニバーサルジョイント２５を介して第２舵角センサＤＳ２側の駆動力が第２電動機４０側に伝達されるようになっている。なお、ユニバーサルジョイント２５の位置は、第２電動機４０と第２舵角センサＤＳ２との間に限定されるものではない。
【００２０】
また、ギアボックス２０は、前記シャフト２１の基端（図１における下端）に設けられたピニオン軸２２と、このピニオン軸２２のピニオン歯に噛合するラック歯を有するラック軸２３とで構成されている。ラック軸２３は、車輪Ｗ，Ｗのナックルアーム（図示せず）に連結されたタイロッド２４に設けられている。これにより、ピニオン軸２２が回転するときの回転運動が、ラック軸２３の軸方向への直線運動に変換されて、車輪Ｗ，Ｗの転舵角がタイロッド２４およびナックルアームを介して設定されるようになっている。
【００２１】
図２に示すように、前記第１電動機３０は、ステアリングホイール２側のシャフト３に設けられている。この第１電動機３０は、その駆動力（反力）がステアリングホイール２の操舵方向とは逆方向の力を与える反力モータであり、反力モータの出力軸に固定されたピニオン３１と、このピニオン３１と噛合する歯車３２とを介してシャフト３に伝達されるようになっている。なお、この第１電動機３０は、反力を発生させる用途に限定して用いられるものではない。
【００２２】
前記第２電動機４０は、図示していないが、ギアボックス２０側のシャフト２１に設けられ、前記第１電動機３０と同様にモータと歯車で構成され、シャフト２１に対して車輪Ｗ，Ｗの転舵角を指示された方向に駆動して転舵できるようになっている。
【００２３】
図２および図３に示すように、前記相対角度差発生手段５０は、前記ステアリングホイール２側に設けられたシャフト３と前記ギアボックス２０側に設けられたシャフト２１との連結部分に設けられている。
【００２４】
前記シャフト３は、その先端部に連結穴３ａが軸方向基端側に向けて所定の深さで形成されている。また、シャフト３の外周面には、連結穴３ａと連通するピン挿入穴３ｃが形成されている。
【００２５】
前記シャフト２１は、その先端部に、基端より小径の連結軸２１ａが一体に突出形成されている。この連結軸２１ａの外周面には、１本の凹溝２１ｂが周方向に沿って形成されている。また、シャフト２１の先端には、その外周面の一部に矩形状に切り取られた切欠凹部２１ｃが形成されている。この切欠凹部２１ｃは、その先端側に向く面が開放している。この切欠凹部２１ｃは、その深さ寸法が後記するスライド部材５４の厚み寸法の約２分の１程度に形成されている。また、シャフト２１には、切欠凹部２１ｃよりも基端寄りに上下方向に貫通するピン挿通孔２１ｄが形成されている。
【００２６】
前記シャフト２１の連結軸２１ａが前記シャフト３の連結穴３ａに回転自在に連結される。そして、連結後、抜け止めピン５６をピン挿入穴３ｃに挿入することにより、連結穴３ａ内に突出したピン挿入穴３ｃの先端が凹溝２１ｂ内に入り込むことで連結穴３ａから連結軸２１ａが抜け出ないようになっている。
【００２７】
図３に示すように、相対角度差発生手段５０は、作動部材５１と、第１連結部材５２Ａと、第２連結部材５３Ａと、第１コイルばね５２Ｂと、第２コイルばね５３Ｂとを有している。なお、第１コイルばね５２Ｂと第２コイルばね５３Ｂとで本実施形態の付勢手段が構成されている。
【００２８】
前記作動部材５１は、前記シャフト３の先端部に円形のリング状の回転体５１ａを有し、この回転体５１ａの周縁部の一部に作動片５１ｂが一体に形成されている。作動片５１ｂは、回転体５１ａの面に沿って外側（軸方向に直交する方向）に延びる扇形の延出部５１ｂ１と、この延出部５１ｂ１の先端縁部からシャフト２１側に向けて延びる挿入部５１ｂ２とを含んで構成されている。前記回転体５１ａの内径は、シャフト３の径よりも大きく形成されて、シャフト３の先端面に凹状の段差部３ｂが形成されるようになっている。
【００２９】
前記第１連結部材５２Ａは、円形の回転板５２ａを有し、この回転板５２ａの周縁部の一部に回転板５２ａの面に沿って外側へ延びる扇形状の規制片５２ｂが一体に形成されている。また、回転板５２ａには、規制片５２ｂとは別の位置の周縁部に、山型の膨出部５２ｃが形成され、この膨出部５２ｃに軸方向に貫通する小孔５２ｃ１が形成されている。さらに、回転板５２ａには、図４に示すように、その中心部に円筒形状の小円筒体５２ｄが一体に形成されて、この小円筒体５２ｄのシャフト３側の一端面が回転板５２ａの一面側から若干突出し、他端が回転板５２ａの他面側と同一面となるように形成されている（図３参照）。さらに、回転板５２ａには、小円筒体５２ｄの外周縁部の一部に、回転板５２ａを軸方向に貫通する湾曲したスリット状のスライド穴５２ｅが形成されている。このスライド穴５２ｅには、後記するスライド部材５４が周方向にがたつきなく摺動可能となる寸法に設定されている。なお、スライド穴５２ｅは、その一端５２ｅ１（図４参照）が小孔５２ｃ１と対向する位置に、他端５２ｅ２が規制片５２ｂと小孔５２ｃ１との間に位置している。
【００３０】
前記第２連結部材５３Ａは、円形の回転板５３ａを有し、この回転板５３ａの周縁部の一部に回転板５３ａの面に沿って外側へ延びる扇形状の規制片５３ｂが一体に形成されている。この規制片５３ｂの外周縁部には、軸方向に貫通する小孔５３ｂ１が形成されている。また、回転板５３ａの中心には、円筒体５３ｃが回転板５３ａを貫通するようにして一体に形成されている（図３および図４参照）。この円筒体５３ｃは、シャフト３側の一端が回転板５３ａの面と同じに形成され、他端が回転板５３ａから大きく突出して形成されている。さらに、回転板５３ａには、図４に示すように、円筒体５３ｃの貫通穴５３ａ２の内面に凹状のスライド溝５３ｄが所定角度範囲内に形成されている。このスライド溝５３ｄは、回転板５３ａのシャフト３側に向く面が開放するように形成され、回転板５３ａと同じ厚み分の幅Ｄで形成されている。
【００３１】
なお、前記作動部材５１、第１連結部材５２Ａの回転板５２ａ、および第２連結部材５３Ａの回転板５３ａは、いずれも同径で互いに重ねられたときに外周縁が互いに一致するようになっている（図２および図５参照）。
【００３２】
図３に示すように、前記第１コイルばね５２Ｂは、金属線を円形に巻回して形成したものであり、前記第１連結部材５２Ａ側の一端にシャフト３側に向くように直角に短く折り曲げられた係止部５２ｆが、他端に環状に折り曲げられた掛止部５２ｇがそれぞれ形成されている。係止部５２ｆと掛止部５２ｇとは、互いに最も接近する位置（図２における上側の位置）に形成されている。なお、第１コイルばね５２Ｂの内径寸法は、前記第２連結部材５３Ａの回転板５３ａの外径寸法よりも若干大きく形成されている。
【００３３】
前記第２コイルばね５３Ｂは、前記第１コイルばね５２Ｂと同様に、金属線を円形に巻回して形成したものであり、前記第２連結部材５３Ａ側の一端に係止部５３ｆが、他端に掛止部５３ｇがそれぞれ形成されている。係止部５３ｆと掛止部５３ｇとは、互いに最も離れる位置（図２における上側と下側）に形成されている。なお、第２コイルばね５３Ｂの内径寸法は、第２連結部材５３Ａの円筒体５３ｃの外径寸法よりも若干大きく形成されている。
【００３４】
本実施形態における相対角度差発生手段５０では、図３に示すように、作動部材５１が設けられたシャフト３側から、順番に、第１連結部材５２Ａ、第２連結部材５３Ａ、第２コイルばね５３Ｂ、および第１コイルばね５２Ｂと重ねられて、各連結部材５２Ａ，５３Ａおよび各コイルばね５２Ｂ，５３Ｂの内側をシャフト２１が挿通されるようにしてシャフト２１の連結軸２１ａとシャフト３の連結穴３ａとが連結される。このとき、第１連結部材５２Ａの規制片５２ｂが前記作動片５１ｂに対して図示手前側に、第２連結部材５３Ａの規制片５３ｂが作動片５１ｂに対して前記とは逆側の図示奥側に位置するように作動部材５１に対して第１連結部材５２Ａおよび第２連結部材５３Ａが重ねられる。このようにして組み付けた状態が図２に示されている。またこのとき、第１連結部材５２Ａの小円筒体５２ｄの突出部分（図４参照）が、シャフト３の先端に形成された段差部３ｂに回転自在に挿入される。
【００３５】
また、作動部材５１に第１連結部材５２Ａおよび第２連結部材５３Ａを重ねて組み付ける際に、スライド部材５４を第１連結部材５２Ａのスライド穴５２ｅに挿通し、第２連結部材５３Ａのスライド溝５３ｄに挿入する。このとき、図５に示すように、スライド部材５４のシャフト３側の一端が回転体５１ａの端面に当接し、他端がスライド溝５３ｄ内に当接するとともに前記シャフト２１に形成された切欠凹部２１ｃに当接する。なお、前記したスライド部材５４と、スライド穴５２ｅと、スライド溝５３ｄと、切欠凹部２１ｃとで、本実施形態の係合手段が構成されている。
【００３６】
そして、第２コイルばね５３Ｂの一端に形成された係止部５３ｆが第２連結部材５３Ａの小孔５３ａ１に挿入され、第１コイルばね５２Ｂの一端に形成された係止部５２ｆが第１連結部材５２Ａの小孔５２ｃ１に挿入される。また、棒状の支持ピン５５がシャフト２１のピン挿通孔２１ｄにシャフト２１の一方に溝部５５ａが位置するように、他方に溝部５５ｂが位置するように挿入され、支持ピン５５の一方の溝部５５ａに掛止部５２ｇが掛止され、他方の溝部５５ｂに掛止部５３ｇが掛止される。そして、前記したように、抜け止めピン５６がピン挿入穴３ｃに挿入される。
【００３７】
次に、本実施形態における相対角度差発生手段５０の動作について説明する。図２に示す状態がステアリングホイール２の中立位置であり、作動片５１ｂが規制片５２ｂと規制片５３ｂとの間に位置して釣り合っている。この状態が、図６の操舵トルクと相対角との関係を示すグラフのゼロ点の状態である。なお、図６では、紙面右側がステアリングホイール２が右方向に操舵されたときの状態を示し、紙面左側がステアリングホイール２が左方向に操舵されたときの状態を示す。このように、右方向に操舵されたときの相対角および操舵トルクを正、左方向に操舵されたときの相対角および操舵トルクを負としているが、右方向に操舵したときと左方向に操舵したときとで符号が異なるだけで動作は同じであるので、以下の説明では、右方向にステアリングホイール２を操舵した場合のみについて説明する。
【００３８】
図６に示すように、操舵トルクセンサＴＳによってステアリングホイール２に作用する所定値Ｔ１以下の操舵トルクが検出された場合には、相対角すなわちシャフト３とシャフト２１との間での相対的な角度差（相対角）Ｑは発生しない。例えば、図２に示す状態において、ステアリングホイール２が右方向に操舵されて作動片５１ｂが右方向と同じ時計回り方向に回転した場合には、作動片５１ｂが第１コイルばね５２Ｂの付勢力に反発しながら規制片５２ｂを右回転方向へ回転するとともに、規制片５３ｂが第２コイルばね５３Ｂの付勢力を受けながら作動片５１ｂと接しながら右方向へ回転する。したがって、トルクが所定値Ｔ１以下の場合には、作動片５１ｂが規制片５２ｂ，５３ｂと一緒に回転して、ステアリングホイール２側のシャフト３とギアボックス２０側のシャフト２１とが一体に回転する。
【００３９】
また、操舵トルクセンサＴＳによって検出される操舵トルクがＴ１〜Ｔ２の範囲内では、操舵トルクが増加するにしたがって相対角Ｑが比例的に増加する。つまり、この操舵トルクＴ１〜Ｔ２の範囲内でステアリングホイール２が右方向に操舵された場合には、規制片５２ｂと規制片５３ｂとの相対的な角度差(相対角)Ｑ（図２参照）が拡大するようにして作動片５１ｂが動作する。つまり、この範囲の操舵トルクが検出されている場合には、ステアリングホイール２が大きな操舵角で操作されたとしても、ギアボックス２０側のシャフト２１は大きく回転しないようになっている。このようにステアリングホイール２側のシャフト３とギアボックス２０側のシャフト２１との間で相対的な角度差を生じさせる機構を設けることにより、ステアリングホイール２の操舵角や操舵トルクセンサＴＳのトルクに基づいて第２電動機４０を所定の操舵トルクの範囲内（Ｔ１〜Ｔ２）で適宜駆動することができ、つまりギアボックス２０側の実舵角（舵角の伝達比）を大きくしたり小さくしたり自由に制御することが可能になる。また、ステアリングホイール２の操舵角や操舵方向に関係なく、ギアボックス２０側の実舵角を自由に設定することも可能になる。
【００４０】
また、操作トルクセンサＴＳから検出される操舵トルクがＴ２を超えると、シャフト３とシャフト２１とが前記係合手段によって係合して互いに一体に回転するようになって、相対角Ｑはそれ以上増加しなくなる。すなわち、この場合、スライド部材５４が、前記スライド穴５２ｅ内（図３参照）の一端５２ｅ１と、スライド溝５３ｄ内（図４参照）の一端５３ｄ１とで挟まれた状態で、切欠凹部２１ｃによってシャフト２１に位置決めされているため、操舵トルクがＴ１〜Ｔ２の範囲では、規制片５２ｂが右方向に回転されると、スライド部材５４がスライド溝５３ｄ内ではそのままの状態で、スライド穴５２ｅ内を他端５２ｅ２（図３参照）に向けて摺動する。スライド部材５４が他端５２ｅ２に当接した状態でさらに右方向に回転されると、スライド部材５４が他端５２ｅ２に当接した状態でスライド溝５３ｄ内を他端５３ｄ２に向けて摺動する。操舵トルクがＴ２を超えると、スライド部材５４が他端５３ｄ２に当接して、スライド部材５４がスライド穴５２ｅの他端５２ｅ２とスライド溝５３ｄの他端５３ｅ２との間に挟まされた状態で、規制片５２ｂと規制片５３ｂとが一体に回転する。よって、それ以降は、規制片５２ｂと規制片５３ｂとが最大の相対角を維持した状態で、シャフト３とシャフト２１とが直接に連結されて一体に回転するようになる。
【００４１】
図７は、ステアリングホイール側の操舵角とギアボックス側の実舵角との関係を示すグラフである。なお、実線で示す直線は、ステアリングホイール２側の操舵角に対してギアボックス２０側の実舵角が同一舵角で回転する場合を示し、破線は、ステアリングホイール側の操舵角に対してギアボックス２０側を回転させることができる範囲を示すものである。したがって、前記した相対角度差発生手段５０を設けて、第１電動機３０および第２電動機４０を制御することにより、図７において曲線で示すようにステアリングホイール２側の操舵角とギアボックス２０側の実舵角との間の関係を自由に設定できるようになる。ただし、図７に曲線で示す特性はその一例である。
【００４２】
次に、本実施形態のステアリング装置に搭載された制御装置について図８ないし図１１を参照して説明する。図８は本実施形態のステアリング装置に搭載された制御装置を示すブロック図である。図９は操舵力設定手段を設定するためのマップ、図１０は第１駆動力制御手段で目標電流値を設定するためのマップ、図１１は目標伝達比設定手段を設定するためのマップである。
【００４３】
図８に示すように、制御装置１００は、操舵力設定手段１０１、偏差演算手段１０２、第１駆動力制御手段１０３、目標伝達比設定手段１０４、挙動安定化制御手段１０５および第２駆動力制御手段１０６を備えている。また、第１駆動力制御手段１０３は、前記第１電動機３０と第１電動機駆動手段１０７を介して接続され、第２駆動力制御手段１０６は、第２電動機４０と第２電動機駆動手段１０８を介して接続されている。また、本実施形態のステアリング装置１には、前記した操舵トルクセンサＴＳ、第１舵角センサＤＳ１、第２舵角センサＤＳ２の他に、車両の速度を検出する車速センサＳＳ、および車両が回転（自転）する速度を検出するヨーレートセンサＹＳが設けられている。
【００４４】
前記操舵力設定手段１０１は、操舵トルクセンサＴＳ、第１舵角センサＤＳ１および車速センサＳＳから得られる各検出値に基づいて目標操舵力（目標反力）を設定するものである。この目標反力は、図９に示すマップに基づいて決められる。このマップによれば、操舵トルクが大きくなると目標操舵力を大きくし、車速センサＳＳから得られる車速が大きくなると目標反力を大きくし、車速が小さくなると目標反力を小さくする。つまり、反力トルクに応じた大きさにしつつ、高速走行時には、反力を大きくしてステアリングホイール２の操作感触を重くして安定化を図ることができ、低速走行時には、反力を小さくしてステアリングホイール２の操作感触を軽くしてクイックな操作感を得ることができるようになる。また、第１舵角センサＤＳ１から得られる舵角が大きくなると目標反力を大きくし、舵角が小さくなると目標反力を小さくする。つまり、ステアリングホイール２側のシャフト３がギアボックス２０側のシャフト２１に係合する位置まで突き当たらないようにステアリングホイール２の操作感触を重くするようになっている。これにより、相対角Ｑが最大に発生する操舵トルクがステアリングホイール２に与えられるまでの範囲内においてギアボックス２０側の実舵角を制御することができる。なお、操舵トルク、目標操舵力は、その極性（右操舵左操舵）が考慮されるものとする。以下の説明において偏差等を含めて同じである。
【００４５】
前記偏差演算手段１０２は、相対角度差発生手段５０によって規制片５２ｂと規制片５３ｂとの間で相対的な角度差（相対角Ｑ）が生じている場合にステアリングホイール２に反力が作用するので、その反力をステアリングホイール２の操作に影響がないように補正するものである。この偏差演算手段１０２は、第１舵角センサＤＳ１、第２舵角センサＤＳ２および車速センサＳＳに基づいて決められる。すなわち、偏差演算手段１０２では、第１舵角センサＤＳ１から得られた舵角から第２舵角センサＤＳ２から得られた舵角を減算し、車速センサＳＳから得られた車速に応じたゲイン（定数）を乗算することにより偏差Δが求められる［偏差Δ＝（第１舵角センサの角度−第２舵角センサの角度）×車速に応じたゲイン］。つまり、偏差Δが大きければ大きな反力を与え、偏差Δが小さければ小さな反力を与え、また車速が大きいほど反力が大きくなるように、車速が小さいほど反力が小さくなるように設定する。
【００４６】
前記第１駆動力制御手段１０３は、前記偏差演算手段１０２で得られた偏差Δと前記操舵力設定手段１０１で得られた設定値とに基づいて決められる。つまり、図１０に示すマップに基づいて求められる。このマップによれば、目標操舵力が大きくなると第１電動機３０へ供給する電流を大きくし、偏差演算手段１０２で得られた偏差が大きい場合には第１電動機３０に与える電流値を大きくして反力を大きくし、偏差が小さい場合には第１電動機３０に与える電流値を小さくして反力を小さくする。
【００４７】
そして、前記第１駆動力制御手段１０３で得られた目標電流値を第１電動機駆動手段１０７に設定して、この第１電動機駆動手段１０７から前記目標電流値に基づく電流を第１電動機３０に与えて所定の反力をステアリングホイール２に生じさせる。
【００４８】
前記目標伝達比設定手段１０４は、第１舵角センサＤＳ１から得られる舵角と、車速センサＳＳから得られる車速に基づいて決められる。この場合、図１１に示すマップに基づいて決められる。このマップによれば、車速が大きいほど伝達比を小さくして第１舵角センサＤＳ１３０の舵角を大きく、すなわちステアリングホイール２を大きな舵角で操作したとしもギアボックス２０側の実舵角（車輪Ｗ，Ｗの転舵角）が大きくならないように制御する。また、車速が小さいほど伝達比を大きくして第１舵角センサＤＳ１の舵角を小さく、すなわちステアリングホイール２を小さな舵角で操作したとしてもギアボックス２０側の実舵角（車輪Ｗ，Ｗの転舵角）が大きくなるように制御する。
【００４９】
前記挙動安定化制御手段１０５は、目標伝達比設定手段１０４から得られた設定値と、第２舵角センサＤＳ２で検出された舵角と、ヨーレートセンサＹＳで検出されたヨーレートとに基づいて決められる。すなわち、第２舵角センサＤＳ２によってギアボックス２０側（車輪Ｗ，Ｗ）の実舵角が検出されるので、車両に対してどのようなヨーが作用しているのかが検出される。第２舵角センサＤＳ２の実舵角から推定されるヨーレートと、ヨーレートセンサＹＳから得られる実際のヨーレートとの間でずれが生じている場合には、車両の挙動が不安定であると認識されるので、このような不安定な挙動を強制的に補正するものである。つまり、第２舵角センサＤＳ２から得られる実舵角が大きければ、大きなヨーレートが作用していると推定されるが、ヨーレートセンサＹＳから得られる実際のヨーレートで大きなヨーレートが検出されていなければ、車両がアンダーステア状態(例えば、滑っている状態)となっていると認識される。このような場合には、このアンダーステア状態を解消するために、ギアボックス２０側の舵角を現在向いているステアリングホイール２の操舵方向とは逆方向に車輪Ｗ，Ｗを転舵させる信号を第２駆動力制御手段１０６に出力する。
【００５０】
前記第２駆動力制御手段１０６では、前記挙動安定化制御手段１０５からの出力信号に基づいて第２電動機４０を駆動するための目標電流値Ｓ２を第２電動機駆動手段１０８に出力する。目標電流値Ｓ２を受け取った第２電動機駆動手段１０８では、目標電流値Ｓ２に応じた電流Ｉ２を第２電動機４０に与えて、第２電動機４０を所定の方向へ駆動する。つまり、車両が安定化する方向へ第２電動機４０を駆動して、ギアボックス２０側の舵角を補正する。
【００５１】
また、第２舵角センサＤＳ２から得られる実舵角が小さければ、小さいなヨーレートが作用していると推定されるが、実際にヨーレートセンサＹＳから大きなヨーレートが検出されたときには、車両がオーバーステア状態（例えば、スピンしている状態）と認識される。このような場合には、このオーバーステア状態を解消するために、ギアボックス２０側の舵角を現在向いているステアリングホイール２の操舵方向とは逆向きに転舵させる信号を第２駆動力制御手段１０６に出力し、第２電動機４０を所定の方向へ駆動する。
【００５２】
以上説明したように、操舵力設定手段１０１、偏差演算手段１０２および第１駆動力制御手段１０３を介して第１電動機３０を駆動することにより、ステアリングホイール２に対して操舵角や車速に応じた反力を与えることができる。また、目標伝達比設定手段１０４、挙動安定化制御手段１０５および第２駆動力制御手段１０６を介して第２電動機４０を駆動することにより、車両の挙動が不安定となったときに、その車両の挙動を安定化させる方向にギアボックス２０側の舵角（車輪Ｗ，Ｗの転舵角）を修正することができる。
【００５３】
本実施形態のステアリング装置１では、ステアリングホイール２のシャフト３とギアボックス２０のシャフト２１との間において相対的な角度差を生じさせる相対角度差発生手段５０を設けることにより、この角度差が生じているときに、ステアリングホイール２の操舵状態に応じて第１電動機３０を駆動してステアリングホイール２に所定の反力を与えながら、第２電動機４０を駆動してギアボックス２０側の実舵角を大きくしたり小さくしたり自由に設定できるようになる。
【００５４】
つまり、高速走行時には第１電動機３０から得られる反力を大きくしてステアリングホイール２の操作感触を重くし、ギアボックス２０側の実舵角（車輪Ｗ，Ｗの転舵角）が急激に大きく変化しないようにして、車両の安定化を図ることができる。また、低速走行時には第１電動機３０から得られる反力を小さくしてステアリングホイール２の操作感触を軽くするとともにステアリングホイール２を少ない舵角で操作してもギアボックス２０側の舵角を大きく設定できるようになる。したがって、ステアリングホイールとギアボックスとが直結されている場合と比較してより少ない回転操作で車両を大きく旋回させることができる。このように、少ない操舵角で車輪Ｗ，Ｗに大きな舵角を与えることができるので、操舵時の操作性を向上させることが可能になる。
【００５５】
また、本実施形態のステアリング装置１では、車両がアンダーステア状態やオーバーステア状態になって車両の挙動が不安定となっている場合には、ステアリングホイール２の操舵とは関係なく車両が安定化する方向へ第２電動機４０を制御して車両の姿勢を修正できるようになる。
【００５６】
また、車両が通常速度範囲内で操舵トルクが所定範囲を超えない状態で走行している場合には、ステアリングホイール２が第１コイルばね５２Ｂおよび第２コイルばね５３Ｂによって相対的な角度差（相対角Ｑ）が生じないように付勢されているので、シャフト３とシャフト２１とが機械的に直接に連結されている場合と同様に一体に回転する。したがって、第１電動機３０や第２電動機４０が故障して制御不能に陥った場合であっても、シャフト３とシャフト２１とで機械的に連結されているので、車両が操縦不能に陥るといった心配がない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態のステアリング装置の全体構成を示す模式的に示す構造図である。
【図２】ステアリング装置における相対角度差発生手段を示す斜視図である。
【図３】相対角度差発生手段を示す分解斜視図である。
【図４】図３のＩＶ矢視図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】操舵トルクと相対角との関係を示すグラフである。
【図７】ステアリングホイール側の操舵角とギアボックス側の実舵角との関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態のステアリング装置に搭載される制御装置を示すブロック図である。
【図９】操舵力設定手段を設定するためのマップである。
【図１０】第１駆動力制御手段を設定するためのマップである。
【図１１】目標伝達比設定手段を設定するためのマップである。
【符号の説明】
【００５８】
１      ステアリング装置
２      ステアリングホイール
３      シャフト（ステアリングホイール側）
２０    ギアボックス
２１    シャフト（ギアボックス側）
３０    第１電動機
４０    第２電動機
５０    相対角度差発生手段
５１    作動部材
５１ｂ  作動片
５２Ａ  第１連結部材
５２Ｂ  第１コイルばね（付勢手段）
５２ｂ  規制片
５２ｅ  スライド穴（係合手段）
５３Ａ  第２連結部材
５３Ｂ  第２コイルばね（付勢手段）
５３ｂ  規制片
５３ｄ  スライド溝（係合手段）
５４    スライド部材（係合手段）
Ｗ      車輪
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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