(57)【要約】【課題】互いに連結されていない左右の転舵機構の一方に異常が発生した場合、当該一方の転舵機構の転舵動作を自由する車両用操舵装置を提供する。【解決手段】車両用操舵装置１００は、車両１の左右の転舵輪３Ｌ及び３Ｒを個別に転舵し且つ互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構４Ｌ及び４Ｒと、転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び２１Ｒとを備える。転舵機構４Ｌ及び４Ｒはそれぞれ、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒと、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒから駆動力が入力される入力軸３０と、入力軸３０からの駆動力を転舵輪３Ｌ及び３Ｒに伝達し且つ転舵輪３Ｌ及び３Ｒの転舵と一体的に回転する出力軸４０と、入力軸３０と出力軸４０とを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒとを備える。転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び２１Ｒは、接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒを動作させる指令を出力する。【選択図】図３
2019182272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右の転舵輪を個別に転舵し且つ互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構と、
制御装置とを備え、
前記転舵機構は、
転舵アクチュエータと、
前記転舵アクチュエータから駆動力が入力される入力軸と、
前記入力軸からの駆動力を前記転舵輪に伝達し且つ前記転舵輪の転舵と一体的に回転する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する接続装置とを備え、
前記制御装置は、前記接続装置を動作させる指令を出力する
車両用操舵装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記左の転舵機構及び前記右の転舵機構のうちの一方に異常が発生し、他方が正常である場合、前記接続装置に、異常が発生した前記転舵機構の前記入力軸と前記出力軸とを接続解除させる
請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記出力軸は、車体の支持部によって、回転可能に且つ軸方向に固定して支持される
請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記左の転舵機構の駆動を制御する左の前記制御装置と、
前記右の転舵機構の駆動を制御する右の前記制御装置とを備え、
前記接続装置は、前記左の転舵機構及び前記右の転舵機構のそれぞれに配置され、
前記左の制御装置は、前記右の転舵機構に異常が発生した場合、前記右の転舵機構の前記接続装置に接続解除させ、
前記右の制御装置は、前記左の転舵機構に異常が発生した場合、前記左の転舵機構の前記接続装置に接続解除させる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記接続装置は、
前記入力軸及び前記出力軸の接続を解除する方向である第一方向に向かって前記入力軸を付勢する付勢部材と、
前記第一方向への前記入力軸の移動を阻止することによって、前記入力軸と前記出力軸との接続を維持するストッパと、
前記ストッパによる移動の阻止を解除する解除装置とを含む
請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記転舵機構は、前記転舵アクチュエータによって回転される回転部材をさらに備え、
前記回転部材は、前記入力軸が一体に回転し且つ前記第一方向である軸方向に移動可能であるように、前記入力軸を支持する
請求項５に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記付勢部材は、前記回転部材と前記入力軸との間に配置され、前記回転部材に対して前記入力軸を前記第一方向に付勢する
請求項６に記載の車両用操舵装置。
【請求項８】
前記解除装置は、前記ストッパを移動させるインフレータ又はアクチュエータである
請求項５〜７のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイールと転舵機構とが機械的に接続されていない車両用操舵装置がある。例えば、特許文献１には、左右独立操舵可能であるステアリング装置が記載されている。左右の転舵輪それぞれに転舵機構が設けられ、各転舵機構は、電動モータを動力源とする転舵用アクチュエータを備える。転舵機構はそれぞれ、異なった操舵角で独立に転舵輪を転舵可能である。さらに、ステアリング装置は、転舵用アクチュエータに異常が発生した場合に、一方の転舵用アクチュエータの駆動力を他方の転舵用アクチュエータに機械的に伝達するフェールセーフ機構を備える。特許文献１に記載されるフェールセーフ機構では、２つの転舵用アクチュエータそれぞれと接続された２つのシャフトの係合部に、運転者がピンを挿入することによって、２つのシャフトが係合する。そして、２つのシャフトを介して、２つの転舵用アクチュエータが駆動力を伝達可能に接続される。つまり、左右の転舵輪が、２つのシャフトによって機械的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３１７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１のように、２つのシャフトが係合することにより左右の転舵機構が互いに連結されたステアリング装置にあっては、一方の転舵機構に失陥等の異常が発生しても、異常が発生した転舵機構に接続された転舵輪が制動不能に陥りにくい。なお、転舵機構又は転舵輪が失陥するとは、当該転舵機構による転舵角制御又は当該転舵輪に対する転舵角制御が正常に行えなくなることを意味する。一方、軽量化やコストダウン等を目的として、左右の転舵機構が互いに連結されていないステアリング装置が検討されているが、一方の転舵機構に失陥等の異常が発生した場合には、異常が発生した転舵機構に接続された転舵輪が制動不能に陥る可能性が考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、左右の転舵機構が互いに連結されていない車両用操舵装置であって、一方の転舵機構に異常が発生した場合、当該異常が発生した転舵機構の動作を自由にする車両用操舵装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る車両用操舵装置は、車両の左右の転舵輪を個別に転舵し且つ互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構と、制御装置とを備え、前記転舵機構は、転舵アクチュエータと、前記転舵アクチュエータから駆動力が入力される入力軸と、前記入力軸からの駆動力を前記転舵輪に伝達し且つ前記転舵輪の転舵と一体的に回転する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸とを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する接続装置とを備え、前記制御装置は、前記接続装置を動作させる指令を出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る車両用操舵装置によると、互いに連結されていない左右の転舵機構の一方に異常が発生した場合、当該一方の転舵機構の転舵動作を自由することが可能なる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１に係る車両用操舵装置及びその周辺の全体的な構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１の左転舵輪及びその周辺の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２の左転舵機構、左接続装置及びその周辺の構成を模式的に示す断面側面図である。
【図４】図４は、図３の左接続装置の接続解除時の状態を模式的に示す断面側面図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る車両用操舵装置の動作の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態２に係る車両用操舵装置における左接続装置及びその周辺の構成の一例を、図３と同様に模式的に示す断面側面図である。
【図７】図７は、図６の左接続装置の接続解除時の状態を模式的に示す断面側面図である。
【図８】図８は、実施の形態３に係る車両用操舵装置における左接続装置の構成を、図３と同様に示す模式的な断面側面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８の左接続装置のストッパの解除装置の構成の一例を示す模式的な平面図であり、非解除時の状態を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの解除装置の解除時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態に係る車両用操舵装置を、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明される実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ（工程）、並びにステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
【００１０】
［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の全体的な構成を説明する。図１には、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の全体的な構成の一例が模式的に示されている。車両用操舵装置１００は、車両１に搭載され、左右独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムの構成を備えている。車両用操舵装置１００は、運転者が操向のために操作する操舵部材としてのステアリングホイール２と、車両１の前方側に配置された左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒとを備える。さらに、車両用操舵装置１００は、左転舵輪３Ｌを個別に転舵するための左転舵機構４Ｌと、左転舵機構４Ｌと機械的に接続されておらず且つ右転舵輪３Ｒを個別に転舵するための右転舵機構４Ｒとを備える。左転舵機構４Ｌは、ステアリングホイール２の回転操作に応じて左転舵輪３Ｌを転舵する。右転舵機構４Ｒは、ステアリングホイール２の回転操作に応じて右転舵輪３Ｒを転舵する。
【００１１】
左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒはそれぞれ、ステアリングホイール２の回転操作に応じて駆動される左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒを備える。左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒの例は、電動モータである。また、左転舵機構４Ｌは、左転舵アクチュエータ５Ｌから受ける回転駆動力により左転舵輪３Ｌを転舵させる。右転舵機構４Ｒは、右転舵アクチュエータ５Ｒから受ける回転駆動力により右転舵輪３Ｒを転舵させる。ステアリングホイール２と、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒとの間には、ステアリングホイール２に加えられた操舵トルクを機械的に伝達する機械的結合はない。左転舵アクチュエータ５Ｌは、左転舵輪３Ｌのみを転舵し、右転舵アクチュエータ５Ｒは、右転舵輪３Ｒのみを転舵する。
【００１２】
左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒはそれぞれ、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒを転舵させるための回転軸である左転舵軸６Ｌ及び右転舵軸６Ｒを有している。左転舵軸６Ｌ及び右転舵軸６Ｒは、車両１のフロントサスペンションによって支持されている。本実施の形態では、左転舵軸６Ｌ及び右転舵軸６Ｒを支持するフロントサスペンションは、ストラット式であるが、ダブルウィッシュボーン式及びマルチリンク式等のいかなる形式のサスペンションであってもよい。
【００１３】
また、車両用操舵装置１００は、左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒを備える。左接続装置１１０Ｌは、左転舵アクチュエータ５Ｌによって回転駆動される図示しない入力軸と、左転舵軸６Ｌとを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する。右接続装置１１０Ｒは、右転舵アクチュエータ５Ｒによって回転駆動される図示しない入力軸と、右転舵軸６Ｒとを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する。このような左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒは、左転舵機構４Ｌ又は右転舵機構４Ｒに異常が発生した場合、異常が発生した転舵機構の転舵動作を、異常が発生した転舵機構の転舵アクチュエータから自由にする。つまり、左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒは、異常が発生した転舵機構の転舵軸と、当該転舵軸に接続されている入力軸との接続を解除する。左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒの詳細な構成は、後述する。
【００１４】
また、車両用操舵装置１００は、ステアリングホイール２の操舵角を検出する操舵角センサ１０を備える。操舵角センサ１０は、ステアリングホイール２の回転シャフトの回転角を検出する。また、車両用操舵装置１００は、左転舵輪３Ｌの転舵角を検出する左転舵角センサ１１Ｌと、右転舵輪３Ｒの転舵角を検出する右転舵角センサ１１Ｒとを備える。また、車両１には、車両１の速度を検出する車速センサ１２が設けられている。
【００１５】
また、車両用操舵装置１００は、上位ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）２０を備える。左転舵機構４Ｌは、下位ＥＣＵの１つである左転舵ＥＣＵ２１Ｌを備え、右転舵機構４Ｒは、下位ＥＣＵの１つである右転舵ＥＣＵ２１Ｒを備える。上位ＥＣＵ２０は、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ、右転舵ＥＣＵ２１Ｒ、操舵角センサ１０及び車速センサ１２と接続されている。左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、上位ＥＣＵ２０、左転舵角センサ１１Ｌ、左転舵アクチュエータ５Ｌ、左接続装置１１０Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒと接続されている。右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、上位ＥＣＵ２０、右転舵角センサ１１Ｒ、右転舵アクチュエータ５Ｒ、右接続装置１１０Ｒ及び左転舵ＥＣＵ２１Ｌと接続されている。なお、左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒは、上位ＥＣＵ２０と接続されてもよい。上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ、右転舵ＥＣＵ２１Ｒ、左転舵アクチュエータ５Ｌ、右転舵アクチュエータ５Ｒ、左接続装置１１０Ｌ、右接続装置１１０Ｒ及び各センサ間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを介した通信であってもよい。ここで、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、左の制御装置及び右の制御装置の一例である。また、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、制御装置の一例である。
【００１６】
上位ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１０、車速センサ１２、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒから取得する情報に基づき、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの転舵角（「目標転舵角」とも呼ぶ）を決定し、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒに出力する。また、上位ＥＣＵ２０は、上記情報に基づき、左接続装置１１０Ｌを動作させる指令、及び、右接続装置１１０Ｒを動作させる指令を、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒに出力する。ここで、上位ＥＣＵ２０は、制御装置の一例である。
【００１７】
左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、左転舵角センサ１１Ｌが検出する転舵角（「検出転舵角」又は「実転舵角」とも呼ぶ）を上位ＥＣＵ２０に出力し、上位ＥＣＵ２０から受け取る目標転舵角に基づき、左転舵アクチュエータ５Ｌを動作させる。また、左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、上位ＥＣＵ２０から受け取る指令に基づき、左接続装置１１０Ｌを動作させる。つまり、左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、左接続装置１１０Ｌを動作させる指令を、左接続装置１１０Ｌに出力する。左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、上位ＥＣＵ２０との接続が切断された場合等において、上位ＥＣＵ２０から指令を受け取っていなくても、左接続装置１１０Ｌを動作させてもよい。
【００１８】
右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、右転舵角センサ１１Ｒが検出する実転舵角を上位ＥＣＵ２０に出力し、上位ＥＣＵ２０から受け取る目標転舵角に基づき、右転舵アクチュエータ５Ｒを動作させる。また、右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、上位ＥＣＵ２０から受け取る指令に基づき、右接続装置１１０Ｒを動作させる。つまり、右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、右接続装置１１０Ｒを動作させる指令を、右接続装置１１０Ｒに出力する。右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、上位ＥＣＵ２０との接続が切断された場合等において、上位ＥＣＵ２０から制御信号を受け取っていなくても、右接続装置１１０Ｒを動作させてもよい。
【００１９】
上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ及びメモリを備えるマイクロコンピュータにより構成されてもよい。メモリの例は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、及び、ＲＯＭ（Read-Only Memory）等の不揮発性メモリであってもよい。上位ＥＣＵ２０、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒの一部又は全部の機能は、ＣＰＵがＲＡＭを作業用のメモリとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。
【００２０】
次いで、車両用操舵装置１００及びその周辺の詳細な構成を説明する。図２には、左転舵輪３Ｌ及びその周辺の構成が模式的に示されている。図３には、図２の左転舵機構４Ｌ、左接続装置１１０Ｌ及びその周辺の構成が模式的に示されている。左転舵輪３Ｌ、左転舵機構４Ｌ及び左接続装置１１０Ｌの構成は、右転舵輪３Ｒ、右転舵機構４Ｒ及び右接続装置１１０Ｒと同様である。このため、以降では、左転舵輪３Ｌ、左転舵機構４Ｌ及び左接続装置１１０Ｌの構成を中心に説明し、右転舵輪３Ｒ、右転舵機構４Ｒ及び右接続装置１１０Ｒの説明を省略する。
【００２１】
図２及び図３に示すように、左転舵機構４Ｌは、左転舵アクチュエータ５Ｌから回転駆動力が入力される入力軸３０と、入力軸３０からの回転駆動力を左転舵輪３Ｌに出力する出力軸４０とを備える。入力軸３０及び出力軸４０は、上下方向に延び、それぞれの軸心を中心に一体的に回転するように接続されている。本実施の形態では、入力軸３０及び出力軸４０は、同軸上に配置されているが、これに限定されず、自在ジョイント等を介することによって、異なる軸上に配置されてもよい。
【００２２】
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「上方」及び「下方」それぞれの表現、並びにこれらに類似する表現は、車両１が水平面に配置された場合における重力方向の「上方」及び「下方」を意味する。そして、上方向を「Ｄ１」と呼び、下方向を「Ｄ２」と呼ぶ。なお、各構成要素の方向は、記載される方向に限定されない。
【００２３】
入力軸３０の下端には、左接続装置１１０Ｌの第一接続部１１１が一体的に設けられ、出力軸４０の上端には、左接続装置１１０Ｌの第二接続部１１２一体的が設けられている。入力軸３０及び出力軸４０は、第一接続部１１１及び第二接続部１１２を係合させることで、一体に回転する。第一接続部１１１は、入力軸３０と一体的に接続された板状の本体１１１ａと、本体１１１ａの下向きの表面に形成された係合部１１１ｂとを含む。本体１１１ａは、入力軸３０の径方向に、入力軸３０と略垂直に延びる。本体１１１ａは、入力軸３０と一体に形成され、入力軸３０の一部であってもよく、入力軸３０と別の部材であってもよい。本体１１１ａ及び係合部１１１ｂは、入力軸３０と一体に回転する。第二接続部１１２は、出力軸４０と一体的に接続された板状の本体１１２ａと、本体１１２ａの上向きの表面に形成された係合部１１２ｂとを含む。本体１１２ａは、出力軸４０の径方向に、出力軸４０と略垂直に延びる。本体１１２ａは、出力軸４０と一体に形成され、出力軸４０の一部であってもよく、出力軸４０と別の部材であってもよい。本体１１２ａ及び係合部１１２ｂは、出力軸４０と一体に回転する。
【００２４】
係合部１１１ｂ及び１１２ｂは、互いに係合することによって、入力軸３０及び出力軸４０の間で回転駆動力を伝達する。係合部１１１ｂ及び１１２ｂの係合の例は、摩擦、噛み合い又は嵌合等を用いた係合である。このような係合部１１１ｂ及び１１２ｂは、摩擦材で構成されてもよく、ギア歯で構成されてもよく、又は、互いに嵌合する凸部及び凹部で構成されてもよい。入力軸３０及び出力軸４０は、係合部１１１ｂ及び１１２ｂを係合させることで、回転駆動力を伝達可能に一体に回転する、つまり接続される。
【００２５】
図２に示すように、出力軸４０は、出力軸４０の軸心Ｃ１方向に伸縮可能な伸縮軸である。出力軸４０は、第一軸４０ａ及び第二軸４０ｂを有する。第一軸４０ａ及び第二軸４０ｂは、出力軸４０の軸心Ｃ１方向に相対移動可能であり、軸心Ｃ１の周りに相対移動できないように、連結されている。第一軸４０ａは、円筒状の第二軸４０ｂの内側に下方から挿入されている。なお、第二軸４０ｂが、円筒状の第一軸４０ａの内側に挿入されてもよい。上述のような第一軸４０ａ及び第二軸４０ｂの連結構造の例は、スプライン嵌合による連結構造である。
【００２６】
左転舵機構４Ｌは、ハブキャリア４１と、ハブ４２と、ロアアーム４３と、ガイドジョイント４４とをさらに備える。ハブキャリア４１は、第一軸４０ａの下端に、第一軸４０ａと一体的に回転するように連結されている。ハブ４２は、ハブキャリア４１に回転可能に連結されている。ハブ４２には、左転舵輪３Ｌが固定される。ロアアーム４３は、一端で車両１の車体の取付部１ｂに支持され、他端でハブキャリア４１に連結されている。ガイドジョイント４４は、ロアアーム４３とハブキャリア４１とを連結する。ハブキャリア４１は、ガイドジョイント４４を介してロアアーム４３に対して回動可能である。ガイドジョイント４４は、左転舵輪３Ｌを回動させる際の中心軸線であるキングピン軸Ｋを規定する。
【００２７】
ハブキャリア４１は、ナックルとも呼ばれる。ハブキャリア４１は、ハブ４２を介して左転舵輪３Ｌを支持する。ハブキャリア４１、ハブ４２、出力軸４０及びロアアーム４３は、サスペンションＳを構成する。サスペンションＳの一部を構成する出力軸４０は、左転舵軸６Ｌを構成し、左転舵輪３Ｌを転舵するために利用される。
【００２８】
本実施の形態では、車両１は前輪駆動であるため、ハブ４２は、ドライブシャフト４５と連結されている。ハブ４２には、ドライブシャフト４５を介して、エンジンＥの回転駆動力が伝達され、それにより、ハブ４２は、左転舵輪３Ｌを回転駆動させる。なお、車両１が後輪駆動である場合、ハブ４２は、ドライブシャフト４５と連結されない。
【００２９】
図２及び図３に示すように、サスペンションＳは、その上部において、車両１の車体における取付部１ａに固定され、その下部において、車両１の車体におけるロアアーム４３の取付部１ｂに固定される。取付部１ａ及び１ｂは、車体を形成する金属板で構成されてもよい。例えば、取付部１ａ及び１ｂは、左転舵輪３Ｌを収容するホイールケースを形成する金属板で構成されてもよい。第二軸４０ｂは、取付部１ａに形成された貫通穴１ａａを下方から上方に向かって貫通し、車体の外部から車室内又はエンジンルーム内に延びる。
【００３０】
サスペンションＳは、第二軸４０ｂの周囲を囲繞し且つ取付部１ａに固定された上側固定部材４０ｃと、第一軸４０ａの周囲を囲繞し且つ第一軸４０ａに固定された下側固定部材４０ｄとをさらに有する。上側固定部材４０ｃは、取付部１ａの下方に配置される。サスペンションＳは、上側固定部材４０ｃ及び下側固定部材４０ｄの間で挟持されたコイルスプリング４６をさらに有する。コイルスプリング４６は、第一軸４０ａ及び第二軸４０ｂを外側から囲繞して延び、キングピン軸Ｋの方向に、第一軸４０ａ及び第二軸４０ｂと共に伸縮する。
【００３１】
サスペンションＳは、上側固定部材４０ｃに下方から取り付けられるストラットマウント４７と、ストラットマウント４７に取り付けられる軸受４８と、上側固定部材４０ｃに上方から取り付けられる軸受４９とをさらに有する。ストラットマウント４７は、ゴム等の弾性体によって形成されてもよいが、剛体によって形成されてもよい。軸受４８及び４９は、上側固定部材４０ｃ及びストラットマウント４７を介して、取付部１ａに固定される。第二軸４０ｂは、ストラットマウント４７、上側固定部材４０ｃ並びに軸受４８及び４９を貫通して延びる。軸受４８及び４９は、軸心Ｃ１の周りに回転可能に第二軸４０ｂを径方向に支持する。軸受４８の一例は、深溝玉軸受である。第二軸４０ｂは、軸受４８及び４９の間に、拡径部４０ｂａを有している。拡径部４０ｂａは、第二軸４０ｂにおけるその上下の部位よりも、径方向に大きい部分である。拡径部４０ｂａの外径は、軸受４８及び４９の内径よりも大きいため、拡径部４０ｂａは、上下方向Ｄ１及びＤ２で軸受４８及び４９に当接する。これにより、第二軸４０ｂは、軸受４８及び４９によって、取付部１ａに対して軸心Ｃ１方向である上下方向に移動しないように、固定される。よって、第二軸４０ｂは、軸受４８及び４９によって、径方向に回転可能に支持され、且つ、軸心Ｃ１方向に移動できないように支持される。ここで、取付部１ａは支持部の一例である。
【００３２】
上述のような構成により、左転舵アクチュエータ５Ｌの回転駆動力は、入力軸３０、第一接続部１１１、第二接続部１１２、出力軸４０、ハブキャリア４１及びハブ４２を介して、左転舵輪３Ｌに伝達される。これにより、左転舵輪３Ｌは、キングピン軸Ｋの周りに回動するように転舵される。
【００３３】
図３を参照しつつ、左接続装置１１０Ｌの詳細を説明する。左接続装置１１０Ｌは、入力軸３０の上端に一体的に設けられた第一支持部１１３と、入力軸３０を支持する回転部材１１４とをさらに備える。第一支持部１１３は、板状の形状を有し、入力軸３０の径方向に入力軸３０と略垂直に延びる。第一支持部１１３は、入力軸３０と一体に形成され、入力軸３０の一部であってもよく、入力軸３０と別の部材であってもよい。
【００３４】
回転部材１１４は、筒部１１４ｂと、筒部１１４ｂの上端に一体的に設けられた第二支持部１１４ａとを含む。第二支持部１１４ａは、板状の形状を有し、筒部１１４ｂの径方向に筒部１１４ｂと略垂直に延びる。第二支持部１１４ａは、筒部１１４ｂと一体に形成され、筒部１１４ｂの一部であってもよく、筒部１１４ｂと別の部材であってもよい。第二支持部１１４ａは、入力軸３０によって貫通され、上方の入力軸３０の第一支持部１１３と対向している。
【００３５】
筒部１１４ｂは、入力軸３０が挿入されるように構成され、入力軸３０と一体に回転し且つ入力軸３０がその軸心Ｃ２方向に移動可能であるように、入力軸３０を支持する。具体的には、筒部１１４ｂは、入力軸３０と同軸上に配置され、軸心Ｃ２を中心とする回転方向に入力軸３０と係合し、軸心Ｃ２方向に係合しない。例えば、筒部１１４ｂの内周面及び入力軸３０の外周面には、スプラインが形成されており、筒部１１４ｂ及び入力軸３０は、スプライン嵌合する。このように、回転部材１１４は、軸心Ｃ２の周りに入力軸３０と一体に回転し且つ入力軸３０が軸心Ｃ２方向に相対的に移動可能であるように、入力軸３０を支持する。
【００３６】
また、左転舵アクチュエータ５Ｌは、回転部材１１４を回転駆動する。左転舵アクチュエータ５Ｌは、回転部材１１４の周りに設けられている。左転舵アクチュエータ５Ｌは、回転部材１１４と一体に回転する回転子５２と、固定子５１とを備える。回転部材１１４は、回転子５２を貫通する。本実施の形態では、回転子５２は、回転部材１１４と同軸上に配置され、その外周面の近傍に永久磁石５２ａを有している。固定子５１は、ハウジング５１ａと、ハウジング５１ａに配置され且つ永久磁石５２ａに対向する巻線５１ｂとを有する。ハウジング５１ａは、回転子５２を収容し、軸心Ｃ２方向で回転子５２の両側に配置された軸受５３及び５４を介して、回転部材１１４を回転可能に径方向に支持する。また、ハウジング５１ａは、軸受５３及び５４を介して、回転部材１１４を軸心Ｃ２方向に移動しないように支持する。左転舵アクチュエータ５Ｌは、巻線５１ｂに交流電圧が印加されることによって、回転子５２を回転駆動し、それにより、回転部材１１４及び入力軸３０を径方向に支持しつつ回転させる。左転舵アクチュエータ５Ｌは、車両１の車体等に固定されている。このように、左転舵アクチュエータ５Ｌは、回転部材１１４及び入力軸３０と同軸に配置され、回転部材１１４を介して、入力軸３０を回転駆動する。なお、左転舵アクチュエータ５Ｌは、ハウジング５１ａに永久磁石が配置され、回転子５２に巻線が配置される構成であってもよい。
【００３７】
また、左接続装置１１０Ｌは、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａに設けられた付勢部材１１５及びストッパ１１６をさらに備える。付勢部材１１５は、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａの間に配置され、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａに対して、軸心Ｃ２方向に互いに引き離す付勢力を与える。付勢部材１１５の例は、コイルバネ等のバネである。本実施の形態では、複数の付勢部材１１５が、入力軸３０の周りに等間隔に配置されているが、付勢部材１１５の数量は、１つ以上であればよく、付勢部材１１５の配置も任意である。
【００３８】
ストッパ１１６は、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａに外側から係合し、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａが軸心Ｃ２方向に互いから離れるように相対的に移動することを阻止する。本実施の形態では、ストッパ１１６は、Ｃ字状の断面形状を有している。ストッパ１１６の両端の屈曲部１１６ａ及び１１６ｂはそれぞれ、第一支持部１１３の及び第二支持部１１４ａそれぞれの径方向の縁において、第一支持部１１３の上面及び第二支持部１１４ａの下面に、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａを外側から挟持するように係合する。これにより、ストッパ１１６は、上記の相対的な移動を阻止する。ストッパ１１６が第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａと係合しているとき、付勢部材１１５は、軸心Ｃ２方向に圧縮されている。さらに、第一接続部１１１の係合部１１１ｂ及び第二接続部１１２の係合部１１２ｂは、互いに当接し且つ係合している。つまり、入力軸３０及び出力軸４０は、回転駆動力を伝達可能に接続されている。
【００３９】
上述のような付勢部材１１５は、入力軸３０及び出力軸４０の接続を解除する方向である上方向Ｄ１に向かって入力軸３０を付勢する。ストッパ１１６は、第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａと係合し、上方向Ｄ１への入力軸３０の移動を阻止することによって、入力軸３０と出力軸４０との接続を維持する。ここで、上方向Ｄ１は第一方向の一例である。
【００４０】
また、左接続装置１１０Ｌは、ストッパ１１６による入力軸３０の移動の阻止を解除する解除装置１２０をさらに備える。解除装置１２０は、第一支持部１１３の上面に配置されている。解除装置１２０は、有底筒状のシリンダ１２１と、シリンダ１２１内のピストン１２２、ガス収容体１２３及び着火装置１２４とを備える。
【００４１】
ピストン１２２は、シリンダ１２１にスライド可能に収容され、シリンダ１２１から部分的に突出している。ガス収容体１２３は、シリンダ１２１内において、シリンダ１２１の底部とピストン１２２との間に配置されている。ガス収容体１２３は、図視しない筐体と、筐体内の高圧ガス又はガス発生源とで構成されている。
【００４２】
着火装置１２４は、ガス収容体１２３とピストン１２２との間に配置されている。着火装置１２４は、図示しない火薬及び点火装置を含み、起動されることによって、火薬を着火し、ガス収容体１２３の筐体を破壊する。筐体が破壊されたガス収容体１２３は、筐体から高圧ガスを噴出させる、又は、着火時の熱によりガス発生源にガスを発生させ、ガスの圧力によりピストン１２２をシリンダ１２１の外方へスライドさせる。着火装置１２４は、左転舵ＥＣＵ２１Ｌと接続されており、左転舵ＥＣＵ２１Ｌによって起動される。このような着火装置１２４及びガス収容体１２３は、インフレータを構成する。
【００４３】
上述のような解除装置１２０は、着火装置１２４の着火時にスライドするピストン１２２がストッパ１１６の屈曲部１１６ａに接触して押圧し、屈曲部１１６ａと第一支持部１１３との係合を解除するように配置される。つまり、ピストン１２２が第一支持部１１３の上面に沿って、屈曲部１１６ａに向かって第一支持部１１３の外側へスライドするように、解除装置１２０は配置される。
【００４４】
なお、屈曲部１１６ａと第一支持部１１３との係合が解除されると、図４に示すように、第一支持部１１３は、付勢部材１１５の付勢力によって、入力軸３０と一緒に上方向Ｄ１へ移動させられ、それにより、第一接続部１１１が第二接続部１１２から離れる。このとき、左転舵アクチュエータ５Ｌによって入力軸３０が回転駆動されても、回転駆動力は、出力軸４０に伝達されない。同様に、左転舵輪３Ｌが転舵することによって回転される出力軸４０の回転駆動力も、入力軸３０に伝達されない。このように、左接続装置１１０Ｌは、入力軸３０と出力軸４０とを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する。なお、図４は、図３の左接続装置１１０Ｌの接続解除時の状態を模式的に示す断面側面図である。
【００４５】
次に、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の動作を説明する。具体的には、左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒの動作を中心に説明する。図５には、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の動作の流れの一例を示すフローチャートが示されている。図５に示すように、ステップＳ００１において、車両１が通常走行を行っている時、上位ＥＣＵ２０は、操舵角センサ１０が検出するステアリングホイール２の操舵角に基づき、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの目標転舵角を決定する。さらに、上位ＥＣＵ２０は、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの目標転舵角を左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒに出力する。
【００４６】
左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、上位ＥＣＵ２０から取得する目標転舵角に基づき、左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒを動作させることによって、左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒを転舵する。左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、左転舵角センサ１１Ｌ及び右転舵角センサ１１Ｒから取得する左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの実転舵角に基づき、左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒをフィードバック制御してもよい。左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、取得した左転舵輪３Ｌ及び右転舵輪３Ｒの実転舵角を上位ＥＣＵ２０に出力する。
【００４７】
次いで、ステップＳ００２において、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒに異常があるか否か、つまり失陥の有無を検出する。左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの一方に異常がある場合、ステップＳ００３の処理が行われ、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの両方に異常がある場合、ステップＳ００４の処理が行われ、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの両方に異常がない場合、ステップＳ００１の処理が行われる。左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの両方に異常がない状態は、正常状態であり、少なくとも一方に異常がある状態は、異常状態である。
【００４８】
具体的には、ステップＳ００２において、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒの動作量と対応する実転舵角が、左転舵角センサ１１Ｌ又は右転舵角センサ１１Ｒから検出されない場合、異常有りと判定する。左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、上位ＥＣＵ２０との通信が切断された場合、異常有りと判定する。また、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、上位ＥＣＵ２０と車両１に搭載された他のＥＣＵとの通信が切断された場合、異常有りと判定してもよい。この場合、上位ＥＣＵ２０が、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの両方に異常があると判定してもよい。
【００４９】
左転舵アクチュエータ５Ｌ及び右転舵アクチュエータ５Ｒの動作量に対応する実転舵角が検出されない場合、左転舵アクチュエータ５Ｌ又は右転舵アクチュエータ５Ｒの故障、又は、左転舵機構４Ｌ又は右転舵機構４Ｒにおける構造的な異常の発生が考えられる。このような場合、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒのうちの異常が発生した転舵機構の転舵輪が、意図しない方向又は意図しない転舵角の状態で固定される可能性がある。例えば、異常が発生した左転舵輪３Ｌ又は右転舵輪３Ｒが、異常の発生時の状態で固定されてしてしまう可能性がある。また、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ又は右転舵ＥＣＵ２１Ｒと上位ＥＣＵ２０との通信が切断された場合、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ又は右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、ステアリングホイール２の操舵に応じた転舵制御を行うことができない。
【００５０】
ステップＳ００３では、左転舵機構４Ｌに異常があったとして、説明する。なお、右転舵機構４Ｒに異常があった場合も、左転舵機構４Ｌと同様である。このようなステップＳ００３において、左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、異常の発生を上位ＥＣＵ２０に出力するが、右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、異常の発生を上位ＥＣＵ２０に出力しない。このため、上位ＥＣＵ２０は、左転舵機構４Ｌのみに異常が発生したことを認識し、左接続装置１１０Ｌを起動する指令を左転舵ＥＣＵ２１Ｌに出力する。なお、左転舵ＥＣＵ２１Ｌと上位ＥＣＵ２０との通信が切断された場合、切断を認識した左転舵ＥＣＵ２１Ｌが、上位ＥＣＵ２０からの指令を受けずに、左接続装置１１０Ｌを起動してもよく、切断を認識した上位ＥＣＵ２０が、右転舵ＥＣＵ２１Ｒを介して、左接続装置１１０Ｌに指令を出力してもよい。
【００５１】
指令を受け取った左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、左接続装置１１０Ｌを起動し、具体的には、左接続装置１１０Ｌの着火装置１２４を起動する。図４に示すように、着火装置１２４は、その火薬を発火させることにより、ガス収容体１２３の筐体を破壊し、発生するガスの圧力によってピストン１２２をスライドさせる。スライドするピストン１２２は、ストッパ１１６を第一支持部１１３及び第二支持部１１４ａから脱係合させる。これにより、入力軸３０は、付勢部材１１５によって上方向Ｄ１へ移動され、第一接続部１１１及び第二接続部１１２の接続を解除する。よって、左転舵機構４Ｌの出力軸４０は、左転舵アクチュエータ５Ｌから回転駆動力を受けず、自由に回動する、つまり転舵することができる。
【００５２】
このとき、車両１は、右転舵輪３Ｒがステアリングホイール２の操舵に連動して正常に転舵され、且つ、左転舵輪３Ｌがステアリングホイール２の操舵に反応しない状態で、走行することになる。具体的には、自由に転舵できる左転舵輪３Ｌは、車両１の旋回方向に合わせた転舵方向に回動することができる。このような車両１は、ステアリングホイール２の操舵に対する反応を低下させ旋回半径を変化させるが、全く制御不能な状態ではない。このため、車両１の運転者は、車両１の衝突を回避しつつ車両１を道路脇などに停止させることができる。さらに、車両１の運転者は、修理工場などに自走で車両１を運搬することもできる。
【００５３】
また、ステップＳ００４では、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒはそれぞれ、異常の発生を上位ＥＣＵ２０に出力する。上位ＥＣＵ２０は、車両１の停車を運転者に促す、又は、ブレーキ等を作動させ車両１を停車させる。
【００５４】
上述では、左転舵機構４Ｌに異常がある場合、左転舵ＥＣＵ２１Ｌが左接続装置１１０Ｌを起動し、右転舵機構４Ｒに異常がある場合、右転舵ＥＣＵ２１Ｒが右接続装置１１０Ｒを起動するように構成されていたが、これに限定されない。左転舵機構４Ｌに異常がある場合、右転舵ＥＣＵ２１Ｒが左接続装置１１０Ｌを起動し、右転舵機構４Ｒに異常がある場合、左転舵ＥＣＵ２１Ｌが右接続装置１１０Ｒを起動するように構成されてもよい。例えば、左転舵機構４Ｌに異常がある場合、左転舵アクチュエータ５Ｌの破損、左転舵機構４Ｌの構造部材の破損等により、左転舵ＥＣＵ２１Ｌも破損する場合がある。このような場合、正常な右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、左接続装置１１０Ｌを確実に起動することができる。
【００５５】
上述のように実施の形態１に係る車両用操舵装置１００は、車両１の左右の転舵輪３Ｌ及び３Ｒを個別に転舵し且つ互いに機械的に接続されていない左右の転舵機構４Ｌ及び４Ｒと、制御装置としての左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒとを備える。転舵機構４Ｌ及び４Ｒはそれぞれ、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒと、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒから駆動力が入力される入力軸３０と、入力軸３０からの駆動力を転舵輪３Ｌ及び３Ｒに伝達し且つ転舵輪３Ｌ及び３Ｒの転舵と一体的に回転する出力軸４０と、入力軸３０と出力軸４０とを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除する接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒとを備える。左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒを動作させる指令を出力する。
【００５６】
上記構成によると、接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒは、転舵機構４Ｌ及び４Ｒそれぞれの入力軸３０及び出力軸４０の接続の維持及び解除をすることができる。接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒは、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ及び右転舵ＥＣＵ２１Ｒの指令により動作し接続解除することによって、出力軸４０を介した転舵機構の転舵動作を、転舵アクチュエータからの影響を受けない自由な状態にする、つまり、転舵輪の回動を自由にする。例えば、転舵機構に異常が発生したとき、異常が発生した転舵機構の転舵輪は、意図しない方向又は意図しない転舵角で固定される可能性あり、このような場合、運転者が予測できない方向への車両１の進行又は予測できない車両１の挙動が、発生することがある。これに対し、接続解除された転舵機構の自由な転舵輪は、車両１の旋回方向に合わせて、例えば、反対側の転舵輪と略平行になるように回動し得る。このような自由な転舵輪は、車両１の走行への妨げを低減する。よって、車両用操舵装置１００は、転舵輪の固定に起因する車両１の走行への悪影響を低減することができる。
【００５７】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、左転舵ＥＣＵ２１Ｌ又は右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒのうちの一方に異常が発生し、他方が正常である場合、左接続装置１１０Ｌ又は右接続装置１１０Ｒに、異常が発生した転舵機構の入力軸３０と出力軸４０とを接続解除させる。上記構成によると、車両用操舵装置１００は、左転舵機構４Ｌ又は右転舵機構４Ｒに異常が発生したとき、異常が発生した転舵機構の転舵動作を自由な状態にすることができる。そして、車両１の運転者は、異常が発生していない転舵機構を用いて、車両１を走行させることができる。このとき、異常が発生した転舵機構の転舵動作が自由な状態であるため、異常が発生した転舵機構による走行への悪影響が抑えられる。また、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒの両方に異常が発生した場合、左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒが動作しても、車両１の走行を継続することは困難である。このような場合、車両用操舵装置１００は、車両１の停止を運転者に促す、又は、車両１を停止してもよい。
【００５８】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、出力軸４０は、車体の支持部としての取付部１ａによって、回転可能に且つ軸方向に固定して支持される。上記構成によると、接続装置１１０Ｌ又は１１０Ｒによって転舵機構の入力軸３０及び出力軸４０の接続が解除された場合でも、当該転舵機構の転舵輪は、出力軸４０を介して車体に支持され、且つ出力軸４０を軸に転舵のための回動をすることができる。よって、車両１は、入力軸３０及び出力軸４０の接続が解除された転舵機構の転舵輪を利用した走行が可能である。
【００５９】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００は、左転舵機構４Ｌの駆動を制御する左の制御装置としての左転舵ＥＣＵ２１Ｌと、右転舵機構４Ｒの駆動を制御する右の制御装置としての右転舵ＥＣＵ２１Ｒとを備える。さらに、左接続装置１１０Ｌ及び右接続装置１１０Ｒは、左転舵機構４Ｌ及び右転舵機構４Ｒのそれぞれに配置される。左転舵ＥＣＵ２１Ｌは、右転舵機構４Ｒに異常が発生した場合、右接続装置１１０Ｒに接続解除させ、右転舵ＥＣＵ２１Ｒは、左転舵機構４Ｌに異常が発生した場合、左接続装置１１０Ｌに接続解除させる。上記構成によると、転舵機構の異常の発生に起因して、当該転舵機構の転舵ＥＣＵも破損する可能性がある。上記転舵ＥＣＵと異なる転舵ＥＣＵを用いることによって、接続装置の確実な起動が可能になる。
【００６０】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒは、入力軸３０及び出力軸４０の接続を解除する方向である第一方向に向かって入力軸３０を付勢する付勢部材１１５と、第一方向への入力軸３０の移動を阻止することによって、入力軸３０と出力軸４０との接続を維持するストッパ１１６と、ストッパ１１６による移動の阻止を解除する解除装置１２０とを含む。上記構成によると、解除装置１２０が、ストッパ１１６による移動の阻止を解除すると、入力軸３０が付勢部材１１５によって移動させられ、入力軸３０と出力軸４０との接続が解除される。つまり、解除装置１２０がストッパ１１６を解除する簡易な構成により、入力軸３０及び出力軸４０の接続解除が可能である。
【００６１】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、転舵機構４Ｌ及び４Ｒは、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒによって回転される回転部材１１４を備え、回転部材１１４は、入力軸３０が一体に回転し且つ軸心Ｃ２方向に移動可能であるように、入力軸３０を支持する。上記構成によると、出力軸４０との接続解除のための入力軸３０の移動と、転舵アクチュエータ５Ｌ又は５Ｒによる入力軸３０の回転駆動とを実現するための構成が簡易になる。
【００６２】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、付勢部材１１５は、回転部材１１４と入力軸３０との間に配置され、回転部材１１４に対して入力軸３０を、接続解除の方向である第一方向に付勢する。上記構成によると、入力軸３０は、付勢部材１１５によって回転部材１１４に対して移動させられることによって、入力軸３０及び出力軸４０の接続を解除する。入力軸３０、回転部材１１４及び付勢部材１１５は、一緒に回転するため、付勢部材１１５は、回転する入力軸３０を確実に付勢することができる。さらに、付勢部材１１５が、回転する入力軸３０を付勢するための構成が簡易になる。
【００６３】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒの解除装置１２０は、ストッパ１１６を移動させるインフレータである。上記構成によると、解除装置１２０は、ストッパ１１６を移動させるときのみ、電力を使用するように構成することができる。よって、車両用操舵装置１００の省電力化が可能になる。
【００６４】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２に係る車両用操舵装置を説明する。実施の形態１に係る車両用操舵装置１００において、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒは、入力軸３０と同軸に配置されていたが、実施の形態２に係る車両用操舵装置において、転舵アクチュエータ５Ｌ及び５Ｒは、入力軸３０と異なる軸上に配置される。以下において、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。さらに、実施の形態２に係る車両用操舵装置においても、左接続装置及び右接続装置の構成は同様であるため、左接続装置のみを説明する。
【００６５】
図６には、実施の形態２に係る車両用操舵装置における左接続装置２１０Ｌ及びその周辺の構成の一例が、図３と同様に模式的な断面側面図で示されている。図６に示すように、左転舵アクチュエータ５Ｌは、減速機構６０を介して、入力軸３０と接続されている。具体的には、左転舵機構４Ｌは、減速機構６０と、減速機構６０を収容するギアハウジング７０とを備える。ギアハウジング７０は、取付部１ａ等の車両１の車体に固定されてもよい。
【００６６】
ギアハウジング７０は、第一ギアハウジング７１、第二ギアハウジング７２及び第三ギアハウジング７３で構成されている。第一ギアハウジング７１及び第二ギアハウジング７２は、互いに接合されることによって、互いの間に、減速機構６０等を収容する第一収容空間７４を形成する。第三ギアハウジング７３は、第二ギアハウジング７２と接合されることによって、これらの中に、入力軸３０及び回転部材２１４を収容し且つ第一収容空間７４と連通する第二収容空間７５を形成する。第一ギアハウジング７１、第二ギアハウジング７２及び第三ギアハウジング７３の接合方法の例は、ねじ締結である。
【００６７】
左転舵アクチュエータ５Ｌは、第二ギアハウジング７２に固定される。左転舵アクチュエータ５Ｌは、回転軸５５と、回転軸５５を回転駆動する駆動源５６とを有する。駆動源５６は、図示しない回転子及び固定子を含む。第一収容空間７４内に延びる回転軸５５の端部には、減速機構６０の第一歯車６１が一体的に回転するように取り付けられている。回転軸５５は、軸受を介して第二ギアハウジング７２によって回転可能に支持される。
【００６８】
減速機構６０は、第一減速機６０ａ及び第二減速機６０ｂを含む。第一減速機６０ａは、第一歯車６１と、中間軸６５上の第二歯車６２とを含む。中間軸６５は、その両端において、軸受を介して第一ギアハウジング７１及び第二ギアハウジング７２によって回転可能に支持される。第二歯車６２は、中間軸６５と一体的に回転するように中間軸６５に設けられている。第二歯車６２は、中間軸６５と交差する方向に延びる回転軸５５の第一歯車６１とギア係合する。第二歯車６２の歯数は、第一歯車６１の歯数よりも多い。第一歯車６１及び第二歯車６２の例は、ベベルギア（「かさ歯車」とも呼ばれる）であるが、他のいかなる歯車であってもよい。このような第一減速機６０ａは、回転軸５５の回転を減速して、中間軸６５に伝達する。
【００６９】
第二減速機６０ｂは、中間軸６５上の第三歯車６３と、回転部材２１４に設けられた第四歯車６４とを含む。第三歯車６３は、中間軸６５と一体的に回転するように中間軸６５に設けられる。第三歯車６３は、中間軸６５を介して、第二歯車６２と一緒に回転する。第四歯車６４は、回転部材２１４と一体的に回転するように、回転部材２１４の円板状の第二支持部２１４ａの外周に設けられ、第三歯車６３とギア係合する。第四歯車６４は、リング状の形状を有し、第二支持部２１４ａの外周面を囲繞するように形成されたギアである。第四歯車６４の歯数は、第三歯車６３の歯数よりも多い。第三歯車６３及び第四歯車６４の例は、平歯車又ははすば歯車であるが、他のいかなる歯車であってもよい。このような第二減速機６０ｂは、中間軸６５の回転を減速して、回転部材２１４に伝達する。上述のような減速機構６０は、回転軸５５の回転を、第一減速機６０ａによって減速し、さらに、減速後の回転を第二減速機６０ｂによって減速して回転部材２１４に伝達する。
【００７０】
回転部材２１４は、実施の形態１と同様に、第二支持部２１４ａと筒部２１４ｂとを一体的に含む。入力軸３０は、第二支持部２１４ａ及び筒部２１４ｂを貫通して延び、筒部２１４ｂとスプライン嵌合する。実施の形態１と同様に、入力軸３０の上端には、第一支持部２１３が一体的に設けられ、入力軸３０の下端には、第一接続部１１１が一体的に設けられている。第一支持部２１３は、その外周面において、第三ギアハウジング７３の内周面によってスライド可能に支持されている。第一支持部２１３と第二支持部２１４ａとの間には、付勢部材１１５が配置されている。また、出力軸４０の上端には、第二接続部１１２が一体的に設けられている。
【００７１】
第一支持部２１３及び第二支持部２１４ａそれぞれには、上下方向Ｄ１及びＤ２にこれらを貫通する貫通穴２１３ａ及び２１４ｃが形成されている。貫通穴２１３ａ及び２１４ｃは、上下方向Ｄ１及びＤ２に並ぶ。ストッパ１１６は、貫通穴２１３ａ及び２１４ｃを通って上下方向Ｄ１及びＤ２に延びる。ストッパ１１６の両端の屈曲部はそれぞれ、第一支持部２１３の上面及び第二支持部２１４ａの下面に、第一支持部２１３及び第二支持部２１４ａを外側から挟持するように係合する。貫通穴２１３ａ及び２１４ｃは、ストッパ１１６が通過可能であり且つ第一支持部２１３の径方向に移動できるように長穴の形状を有している。このため、第一支持部２１３及び第二支持部２１４ａに係合するストッパ１１６を第一支持部２１３の径方向外側へ移動することによって、ストッパ１１６の係合を解除することができる。
【００７２】
なお、ストッパ１１６が第一支持部２１３及び第二支持部２１４ａと係合しているとき、付勢部材１１５は軸心Ｃ２方向に圧縮され、第一接続部１１１及び第二接続部１１２は互いに当接し且つ係合している。
【００７３】
また、解除装置１２０は、第三ギアハウジング７３に内おいて、第一支持部２１３の上面に配置されている。解除装置１２０は、着火装置１２４の着火時、ピストン１２２が第一支持部２１３の上面に沿って、ストッパ１１６の屈曲部１１６ａに向かって第一支持部１１３の径方向外側へスライドするように、配置される。
【００７４】
解除装置１２０のピストン１２２がストッパ１１６と第一支持部１１３との係合を解除すると、図７に示すように、付勢部材１１５は、第一支持部２１３を、第二支持部２１４ａに対して上方向Ｄ１へ押圧する。ストッパ１１６は、貫通穴２１３ａ及び２１４ｃのいずれも通過することができるため、第一支持部２１３及び第二支持部２１４ａから外れることができる。これにより、第一支持部２１３は、入力軸３０と一緒に上方向Ｄ１へ移動し、第一接続部１１１が第二接続部１１２から離れる。このように、左接続装置２１０Ｌは、入力軸３０と出力軸４０とを、駆動力を伝達する又は駆動力を遮断するように、機械的に接続又は接続解除することができる。なお、図７は、図６の左接続装置２１０Ｌの接続解除時の状態を模式的に示す断面側面図である。
【００７５】
また、実施の形態２に係る車両用操舵装置のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。上述のような実施の形態２に係る車両用操舵装置によると、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００７６】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３に係る車両用操舵装置を説明する。実施の形態３に係る車両用操舵装置において、接続装置の解除装置の構成が実施の形態１と異なる。以下において、実施の形態１及び２と異なる点を中心に説明する。さらに、実施の形態３に係る車両用操舵装置においても、左接続装置及び右接続装置の構成は同様であるため、左接続装置のみを説明する。
【００７７】
図８には、実施の形態３に係る車両用操舵装置における左接続装置３１０Ｌ及びその周辺の構成の一例が、図３と同様に模式的な断面側面図で示されている。図９Ａには、図８の左接続装置３１０Ｌのストッパ１１６の解除装置３２０の構成の一例を示す模式的な平面図が示され、非解除時の状態が示されている。図８及び図９Ａに示すように、解除装置３２０は、入力軸３０の第一支持部１１３の上面に配置される。解除装置３２０は、シリンダ３２１と、ピストン３２２と、解除付勢部材３２５と、解除ストッパ３２６と、解除アクチュエータ３２７とを備える。
【００７８】
ピストン３２２は、有底筒状のシリンダ３２１にスライド可能に収容され、シリンダ３２１から部分的に突出している。解除付勢部材３２５は、シリンダ３２１内において、シリンダ３２１の底部とピストン３２２との間に、圧縮された状態で配置されている。解除付勢部材３２５の例は、コイルバネ等のバネである。解除ストッパ３２６は、シリンダ３２１内において、ピストン３２２と解除付勢部材３２５との間に配置され、シリンダ３２１をその軸心と垂直な方向に横断するように、シリンダ３２１の壁部を貫通して延びる。解除ストッパ３２６は、シリンダ３２１の壁部と係合することによって、シリンダ３２１に固定され、且つ、解除付勢部材３２５と当接し、解除付勢部材３２５の伸長を阻止する。解除ストッパ３２６は、解除付勢部材３２５を圧縮状態に維持する。
【００７９】
解除アクチュエータ３２７は、解除ストッパ３２６をシリンダ３２１の外に移動させる。解除アクチュエータ３２７の例は、ソレノイド等のリニアアクチュエータである。解除アクチュエータ３２７は、解除ストッパ３２６と接続された伸縮可能な軸部を有し、通電時、軸部を収縮させることにより、解除ストッパ３２６をシリンダ３２１から引き抜く。また、解除アクチュエータ３２７は、非通電時、軸部を伸縮可能なフリーな状態とする。解除アクチュエータ３２７の通電及び非通電は、左転舵ＥＣＵ２１Ｌによって制御される。
【００８０】
なお、解除アクチュエータ３２７は、通電時に軸部を伸張動作して解除ストッパ３２６をシリンダ３２１から押し出し、非通電時に軸部を伸縮自在なフリーな状態となる構成であってもよい。又は、解除アクチュエータ３２７は、通電時に軸部を伸張動作及び収縮動作のいずれも行うことができる構成であってもよい。この場合、解除アクチュエータ３２７は、非通電時、軸部を伸縮自在なフリーな状態としてもよく、通電時の伸縮状態を維持するように軸部を固定するように構成されてもよい。
【００８１】
図９Ｂに示すように、上述のような解除装置３２０において、解除アクチュエータ３２７が通電されると、解除アクチュエータ３２７は、解除ストッパ３２６をシリンダ３２１から引き抜き、それにより、解除付勢部材３２５は、伸長することができる。伸長する解除付勢部材３２５は、ピストン３２２をスライドさせ、ストッパ１１６と第一支持部１１３との係合を解除する。これにより、入力軸３０と出力軸４０との接続が解除される。なお、図９Ｂは、図９Ａの解除装置３２０の解除時の状態を示す図である。
【００８２】
また、実施の形態３に係る車両用操舵装置のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。上述のような実施の形態３に係る車両用操舵装置によると、実施の形態１と同様の効果が得られる。なお、実施の形態３に係る解除装置３２０を、実施の形態２に係る接続装置２１０Ｌ及び２１０Ｒに適用してもよい。
【００８３】
また、実施の形態３に係る車両用操舵装置において、解除装置３２０は、解除アクチュエータ３２７のみで構成されてもよい。この場合、解除アクチュエータ３２７は、非通電時、軸部を伸縮自在なフリーな状態とし、通電時、軸部を伸長させてストッパ１１６を押圧し、ストッパ１１６と第一支持部１１３との係合を解除してもよい。
【００８４】
［その他］
以上、本発明の１つ以上の態様に係る車両用操舵装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の１つ以上の態様の範囲内に含まれてもよい。
【００８５】
また、実施の形態１に係る車両用操舵装置１００の接続装置１１０Ｌ及び１１０Ｒにおいて、入力軸３０と回転部材１１４とは、同軸上に配置されていたが、これに限定されず、異なる軸上に配置されてもよい。例えば、入力軸３０と回転部材１１４とは、それぞれの外周面に形成されたギア歯で互いに係合し、回転駆動力を伝達するように構成されてもよい。この場合、解除装置が起動したとき、入力軸３０がギア歯に沿ってスライドしてもよく、入力軸３０がスライドすることによって、ギア歯の係合が外れてもよい。又は、入力軸３０と回転部材１１４とは、これらに掛け渡される無端ベルトを介して、回転駆動力を伝達するように構成されてもよい。この場合、解除装置が起動したとき、入力軸３０が無端ベルトに対して、又は無端ベルトと一緒にスライドしてもよく、入力軸３０がスライドすることによって、無端ベルトが外れてもよい。
【００８６】
また、実施の形態に係る車両用操舵装置の接続装置において、入力軸３０と出力軸４０とは、第一接続部１１１と第二接続部１１２とを当接させ係合させることによって、回転駆動力を伝達可能に接続されていたが、これに限定されない。例えば、入力軸３０と出力軸４０とは、第一接続部と第二接続部とを嵌合させることによって、回転駆動力を伝達可能に接続されてもよい。具体的には、第一接続部及び第二接続部の一方の穴に、第一接続部及び第二接続部の他方が挿入され、相対的に回転できないように嵌合してもよい。例えば、筒状の第二接続部の穴に、第一接続部が挿入され、第二接続部の穴の内周面及び第一接続部の外周面のそれぞれに形成されたスプライン又はセレーションが嵌合してもよい。又は、第二接続部の穴の内周面及び第一接続部の外周面に形成されたキー及びキー溝が嵌合してもよい。又は、第二接続部の穴の内周面及び第一接続部の外周面の断面形状が、同じ多角形形状であってもよい。いずれの場合も、入力軸３０と出力軸４０とは、軸心方向に相対移動が可能であるが、軸心周りの回転方向に相対移動不可能である。このような構成では、解除装置が起動し、入力軸３０が軸心方向にスライドすることによって、入力軸３０と出力軸４０との接続が解除される。
【００８７】
また、実施の形態に係る車両用操舵装置における接続装置の解除装置は、ガス収容体１２３からガスを発生させる、又は、解除付勢部材３２５の付勢力を作用させることによって、ピストンを移動するように構成されていたが、これに限定されない。例えば、ストッパが、バイメタル、熱線膨張係数の高い材料等の熱によって変形する部材で構成されてもよい。この場合、着火装置は、火薬を備えず、熱を発生し、ストッパを加熱する。ストッパは、着火装置の熱により変形し、第一支持部１１３との係合を解除する。又は、ストッパが磁性を有する材料で構成され、解除装置が電磁石等の電磁力を発生する装置であってよい。この場合、解除装置は、電磁力を発生することによって、ストッパを移動させ、ストッパと第一支持部１１３との係合を解除する。
【００８８】
また、実施の形態に係る車両用操舵装置は、ドライブシャフト４５を介して伝達されるエンジンＥの回転駆動力によって、ハブ４２が前輪である転舵輪を回転駆動する構成の車両に搭載されたが、これに限定されない。例えば、車両用操舵装置は、前輪である転舵輪のハブ４２がドライブシャフト４５と連結されない後輪駆動の車両に搭載されてもよい。又は、車両用操舵装置は、車輪のホイール内又はホイールの近傍にインホイールモータが配置される車両に搭載されてもよい。インホイールモータは、左右の車輪それぞれに配置され、左右の車輪のハブを回転駆動する。インホイールモータが配置される車輪は、転舵輪であってもよく、転舵輪でなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る車両用操舵装置は、各転舵輪を転舵させる機構が独立している車両用操舵装置に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１  車両、１ａ  取付部（支持部）、３Ｌ  左転舵輪、３Ｒ  右転舵輪、４Ｌ  左転舵機構、４Ｒ  右転舵機構、５Ｌ  左転舵アクチュエータ、５Ｒ  右転舵アクチュエータ、３０  入力軸、４０  出力軸、１００  車両用操舵装置、１１０Ｌ，２１０Ｌ，３１０Ｌ  左接続装置、１１０Ｒ，２１０Ｒ，３１０Ｒ  右接続装置、１１１  第一接続部、１１２  第二接続部、１１４，２１４  回転部材、１１５  付勢部材、１１６  ストッパ、１２０，３２０  解除装置、２０  上位ＥＣＵ２０（制御装置）、２１Ｌ  左転舵ＥＣＵ（制御装置、左の制御装置）、２１Ｒ  右転舵ＥＣＵ（制御装置、右の制御装置）
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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