(57)【要約】【課題】ステアリングホイールと転舵アクチュエータの間をバックアップクラッチで機械的に接続したときに十分な転舵角を確保する。【解決手段】ステアリングホイール１に操舵反力を与える反力アクチュエータ２は、ステアリングホイール１とバックアップクラッチ３の間で同速で回転を伝達するように両者を連結する操舵側連結軸６と、操舵側連結軸６に操舵反力を入力する反力モータ７とを有する。ステアリングホイール１の操舵角に応じて左右一対の転舵輪５を動かす転舵アクチュエータ４は、バックアップクラッチ３に接続された転舵側連結軸２５と、転舵側連結軸２５から入力される回転をナット２１に伝達する回転伝達経路３７と、転舵側連結軸２５から回転伝達経路３７に入力された回転を増速して伝達する増速機８０とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール（１）と、
そのステアリングホイール（１）に操舵反力を与える反力アクチュエータ（２）と、
前記ステアリングホイール（１）の操舵角に応じて左右一対の転舵輪（５）の向きが変わるように前記一対の転舵輪（５）を動かす転舵アクチュエータ（４）と、
正常時は前記ステアリングホイール（１）と前記転舵アクチュエータ（４）の間を機械的に切り離し、異常時は前記ステアリングホイール（１）と前記転舵アクチュエータ（４）の間を機械的に接続するバックアップクラッチ（３）とを有する車両用操舵装置において、
前記反力アクチュエータ（２）は、前記ステアリングホイール（１）と前記バックアップクラッチ（３）の間で同速で回転を伝達するように両者を連結する操舵側連結軸（６）と、その操舵側連結軸（６）に前記操舵反力を入力する反力モータ（７）とを有し、
前記転舵アクチュエータ（４）は、前記ステアリングホイール（１）の操舵角に応じて回転する転舵用モータ（２０）と、その転舵用モータ（２０）の回転が入力されるナット（２１）と、そのナット（２１）にねじ係合し、前記ナット（２１）の回転により軸方向移動するねじ軸（２３）と、そのねじ軸（２３）と一体に軸方向移動して左右一対の転舵輪（５）の向きを変化させるように両端が転舵輪（５）に連結されたステアリングロッド（２４）と、前記バックアップクラッチ（３）に接続された転舵側連結軸（２５）と、その転舵側連結軸（２５）から入力される回転を前記ナット（２１）に伝達する回転伝達経路（３７）と、前記転舵側連結軸（２５）から前記回転伝達経路（３７）に入力された回転を増速して伝達するように前記回転伝達経路（３７）に組み込まれた増速機（８０）とを有する、
ことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記転舵アクチュエータ（４）は、前記ナット（２１）および前記ねじ軸（２３）を収容するケース（８１）を有し、
前記増速機（８０）は、前記転舵側連結軸（２５）から伝達する回転を増速して出力する出力軸（８０ａ）を有し、その出力軸（８０ａ）が前記ケース（８１）内に収容された状態で回転するように前記ケース（８１）に取り付けられている請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ナット（２１）と前記ねじ軸（２３）は、両者がボール（２２）を介してねじ係合するボールねじ機構である請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記ステアリングロッドの一端にトー角調整機構（４０）を設けた請求項１から３のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。具体的には、正常時はステアリングホイールと転舵輪とを機械的に切り離した状態で転舵アクチュエータの駆動力によって転舵輪を転舵し、異常時はステアリングホイールと転舵輪とを機械的に連結した状態でステアリングホイールの操舵力によって転舵輪を転舵する車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者によるステアリングホイールの操舵に応じて車両の転舵輪（一般には前輪）を転舵する車両用操舵装置として、運転者によるステアリングホイールの操舵角を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータを駆動することによって転舵輪を転舵するステアバイワイヤ方式のものが知られている。
【０００３】
また、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置は、通常、車両の挙動に応じてステアリングホイールに操舵反力を与える反力アクチュエータを有する。反力アクチュエータは、車両の挙動に応じて回転トルクを発生する反力モータを有し、その反力モータで発生した回転トルクを操舵反力としてステアリングホイールに伝達する。
【０００４】
このステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイールの操舵角をいったん電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータを制御するので、例えば、車両の走行速度に応じて転舵アクチュエータの動作を変えることが可能であり、車両の走行安定性や運動性能の向上を可能とするものとして期待されている。
【０００５】
一方、ステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置は、万一、転舵アクチュエータや反力アクチュエータに不具合が発生したときにも、転舵輪の転舵が不能とならないように対策を講じることが重要である。
【０００６】
そのような対策を講じたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置として、正常時はステアリングホイールと転舵アクチュエータの間を機械的に切り離した状態とし、異常時はステアリングホイールと転舵アクチュエータの間を機械的に接続するバックアップクラッチを設けたものが知られている（特許文献１〜３）。
【０００７】
この車両用操舵装置を使用すると、正常時は、バックアップクラッチによってステアリングホイールと転舵アクチュエータの間が機械的に切り離されているので、ステアリングホイールから転舵アクチュエータへの回転の伝達が遮断され、転舵アクチュエータの駆動力によって転舵輪を転舵することができる。また、異常時は、バックアップクラッチによってステアリングホイールと転舵アクチュエータの間が機械的に接続されるので、ステアリングホイールから転舵アクチュエータに回転が伝達され、ステアリングホイールの操舵力によって転舵輪を転舵することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４３４７１００号公報
【特許文献２】特許第４９８４５０４号公報
【特許文献３】特許第４９２７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１、２では、バックアップクラッチでステアリングホイールと転舵アクチュエータの間が機械的に接続されたときに、ステアリングホイールの回転が変速されずにそのまま転舵アクチュエータに入力される。このとき、最大操舵角（一般には左右にそれぞれ１．５回転程度）の範囲内でステアリングホイールを操舵することによって、最大の転舵角（一般には３０°程度）で転舵輪を転舵可能とするには、ラックアンドピニオン方式の転舵アクチュエータ（例えば、特許文献３の図１）を採用する必要がある。
【００１０】
ラックアンドピニオン方式の転舵アクチュエータは、ステアリングホイールの操舵角に応じて回転する転舵用モータと、その転舵用モータの回転が入力されるピニオンと、そのピニオンに噛み合うラックが一体に設けられたステアリングロッドとを有する。ピニオンは、バックアップクラッチを介してステアリングホイールに連結されている。ステアリングロッドは、その両端がナックルアームを介して転舵輪に連結されており、ステアリングロッドが長手方向に移動すると、これに連動して左右一対の転舵輪の向きが変化する。
【００１１】
本願の発明者は、上述のようなラックアンドピニオン方式の転舵アクチュエータにかえて、ボールねじ方式の転舵アクチュエータを採用することができないか検討した。ボールねじ方式の転舵アクチュエータは、ステアリングホイールの操舵角に応じて回転する転舵用モータと、その転舵用モータの回転が入力されるボールナットと、そのボールナットにボールを介してねじ係合するねじ軸が一体に設けられたステアリングロッドとを有する。ステアリングロッドは、その両端がナックルアームを介して転舵輪に連結されており、ステアリングロッドが長手方向に移動すると、これに連動して左右一対の転舵輪の向きが変化する。
【００１２】
このボールねじ方式の転舵アクチュエータを採用すれば、ラックアンドピニオン方式よりも滑らかな転舵が可能となり、また、ラックアンドピニオン方式よりも大きい負荷能力をもってステアリングロッドを動かすことが可能となる。しかし、その一方で、異常時において、バックアップクラッチでステアリングホイールと転舵アクチュエータの間が機械的に接続された状態で、ステアリングホイールの操舵力によって転舵輪を転舵するときに、転舵角が不足する問題が生じることが分かった。
【００１３】
すなわち、ボールねじ機構のボールナットに回転を入力したときのねじ軸の軸方向の移動量は、通常、ラックアンドピニオン機構のピニオンに回転を入力したときのラックの軸方向の移動量よりも小さい。一方、従来のステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置においては、バックアップクラッチとラックアンドピニオン機構の間が、変速機などを介さずに直接連結されており、ステアリングホイールと転舵アクチュエータの間がバックアップクラッチで機械的に接続されたときに、ステアリングホイールの回転が変速されずにそのままラックアンドピニオン機構のピニオンに入力されるようになっている。
【００１４】
そのため、従来のラックアンドピニオン方式の転舵アクチュエータにかえて、ボールねじ方式の転舵アクチュエータを採用すると、ステアリングホイールと転舵アクチュエータの間がバックアップクラッチで機械的に接続されたときに、ステアリングホイールを最大操舵角まで操舵したときのステアリングロッドの移動量が小さくなり、転舵輪の転舵角が不足する問題が生じる。
【００１５】
この発明が解決しようとする課題は、ステアリングホイールと転舵アクチュエータの間をバックアップクラッチで機械的に接続したときに十分な転舵角を確保できる車両用操舵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、この発明においては、以下の構成を車両用操舵装置に採用したのである。
ステアリングホイールと、
そのステアリングホイールに操舵反力を与える反力アクチュエータと、
前記ステアリングホイールの操舵角に応じて左右一対の転舵輪の向きが変わるように前記一対の転舵輪を動かす転舵アクチュエータと、
正常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間を機械的に切り離し、異常時は前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータの間を機械的に接続するバックアップクラッチとを有する車両用操舵装置において、
前記反力アクチュエータは、前記ステアリングホイールと前記バックアップクラッチの間で同速で回転を伝達するように両者を連結する操舵側連結軸と、その操舵側連結軸に前記操舵反力を入力する反力モータとを有し、
前記転舵アクチュエータは、前記ステアリングホイールの操舵角に応じて回転する転舵用モータと、その転舵用モータの回転が入力されるナットと、そのナットにねじ係合し、前記ナットの回転により軸方向移動するねじ軸と、そのねじ軸と一体に軸方向移動して左右一対の転舵輪の向きを変化させるように両端が転舵輪に連結されたステアリングロッドと、前記バックアップクラッチに接続された転舵側連結軸と、その転舵側連結軸から入力される回転を前記ナットに伝達する回転伝達経路と、前記転舵側連結軸から前記回転伝達経路に入力された回転を増速して伝達するように前記回転伝達経路に組み込まれた増速機とを有する、
ことを特徴とする車両用操舵装置。
【００１７】
このようにすると、バックアップクラッチから転舵アクチュエータのナットに回転を伝達する経路が、増速機を介して回転を増速する経路となる。そのため、ステアリングホイールと転舵アクチュエータの間がバックアップクラッチで機械的に接続されているときに、ステアリングホイールの操舵によって、ステアリングロッドを大きく移動させることができ、十分な転舵角を確保することが可能となる。また、異常時に転舵側連結軸側からナット側に回転を増速して伝達する増速機が、正常時には、ナット側から転舵側連結軸側に回転を減速して伝達する減速機として機能する。そのため、正常時に転舵側連結軸が高速で回転するのを防止して、転舵側連結軸の振れ回りや回転音を抑制することが可能である。
【００１８】
この車両用操舵装置は、次の構成を加えると好ましい。
前記転舵アクチュエータは、前記ナットおよび前記ねじ軸を収容するケースを有し、
前記増速機は、前記転舵側連結軸から伝達する回転を増速して出力する出力軸を有し、その出力軸が前記ケース内に収容された状態で回転するように前記ケースに取り付けられている。
【００１９】
このようにすると、増速機の出力軸の長さが短く抑えられると同時にケース内に収容された状態で回転するので、増速機の出力軸が高速で回転したときに、出力軸の振動やうねり音の発生を防止するとともに出力軸の回転音をケースの遮音作用で静音化することができる。
【００２０】
さらに、前記ナットと前記ねじ軸は、両者がボールを介してねじ係合するボールねじ機構とすることにより、トルク損失を抑えて、伝達効率を上げることができる。その結果、転舵用モータを小型化して、車両用操舵装置全体をコンパクトにすることが可能となる。
【００２１】
また、前記ステアリングロッドの一端にトー角調整機構を設けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の車両用操舵装置は、ステアリングホイールと転舵アクチュエータの間がバックアップクラッチで機械的に接続されているときに、ステアリングホイールから伝達する回転を増速機が増速するので、ステアリングホイールの操舵によって、ステアリングロッドを大きく移動させることができ、十分な転舵角を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置を示す概略図
【図２】図１に示す反力アクチュエータおよび転舵アクチュエータの構造を示す図
【図３】図２に示す転舵アクチュエータの他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に、この発明の実施形態にかかる車両用操舵装置を示す。この車両用操舵装置は、運転者によるステアリングホイール１の操舵角を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータ４を駆動することによって、転舵輪５を転舵するステアバイワイヤ方式のものである。
【００２５】
車両用操舵装置は、運転者により操舵されるステアリングホイール１と、車両の挙動に応じてステアリングホイール１に操舵反力を与える反力アクチュエータ２と、ステアリングホイール１の操舵角に応じて左右一対の転舵輪５（図では左右一対の前輪）の向きが変わるように一対の転舵輪５を動かす転舵アクチュエータ４と、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間で回転の伝達と遮断を切り替えるバックアップクラッチ３とを有する。
【００２６】
バックアップクラッチ３は、正常時には転舵アクチュエータ４の駆動力によって転舵輪５を転舵するため、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間を機械的に切り離した状態に保持し、転舵アクチュエータ４に不具合が発生したときなどの異常時には、ステアリングホイール１の操舵力による転舵輪５の転舵を可能とするため、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間を機械的に接続するクラッチである。
【００２７】
図２に示すように、反力アクチュエータ２は、ステアリングホイール１とバックアップクラッチ３を連結する操舵側連結軸６と、操舵側連結軸６に操舵反力を入力する反力モータ７と、ステアリングホイール１の操舵角を所定の範囲に制限するリミッタ装置８とを有する。操舵側連結軸６は、ステアリングホイール１に一端が接続された操舵軸６ａと、反力モータ７から操舵反力が入力される反力入力軸６ｂと、反力入力軸６ｂとバックアップクラッチ３の間を連結する中間軸６ｃと、これらの軸６ａ，６ｂ，６ｃを互いに接続する軸継手６ｄ，６ｅとからなり、ステアリングホイール１とバックアップクラッチ３の間で同速で回転を伝達するようになっている。中間軸６ｃとバックアップクラッチ３の間は軸継手６ｆで接続されている。軸継手６ｄ、６ｅ、６ｆは、例えば、ユニバーサルジョイントや等速ジョイントである。
【００２８】
リミッタ装置８は、操舵軸６ａに固定されたサンギヤ１１ａと、サンギヤ１１ａを囲むように同軸に設けられた環状の内歯車１１ｂと、サンギヤ１１ａと内歯車１１ｂの両者に噛み合う遊星歯車１１ｃとを有する機構（いわゆる遊星歯車減速機構）を採用している。遊星歯車１１ｃは、周方向に間隔をおいて複数配置されている。各遊星歯車１１ｃは、自転可能に支持されているが、公転しないように自転軸１１ｄの位置が固定されている。
【００２９】
内歯車１１ｂの外周にはピン１２が固定され、反力アクチュエータ２のケース１３にはストッパ１４が固定されている。内歯車１１ｂを一方向に回転させるとピン１２が内歯車１１ｂと一体に移動し、ピン１２がストッパ１４に当接すると内歯車１１ｂはそれ以上回転することができなくなる。内歯車１１ｂを反対方向に回転させても同様である。このようにしてピン１２とストッパ１４は、内歯車１１ｂの回転可能範囲を１回転未満に制限している。
【００３０】
ステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングホイール１と一体に回転するサンギヤ１１ａの回転が、サンギヤ１１ａと内歯車１１ｂの歯数に応じた減速比で減速されて内歯車１１ｂに伝達し、内歯車１１ｂがステアリングホイール１よりも遅い速度で回転する。この減速比は、ステアリングホイール１を最大操舵角（一般には左右にそれぞれ１．５回転程度。全体で３回転程度）の範囲で回転させたときに、内歯車１１ｂの回転が１回転未満となるような減速比に設定される。そして、ステアリングホイール１を最大操舵角まで操舵したときに、ピン１２がストッパ１４に当接し、それ以上のステアリングホイール１の回転が制限される。
【００３１】
リミッタ装置８は、内歯車１１ｂの回転角を検出する回転センサ１５を有する。回転センサ１５は、ステアリングホイール１から伝達する減速後の回転角を検出することで、ステアリングホイール１の絶対角度（操舵角）を検出する。すなわち、ステアリングホイール１を複数回回転させたときにも、内歯車１１ｂは１回転未満しか回転しないので、この内歯車１１ｂの回転角を回転センサ１５で検出することで、３６０°以上回転可能なステアリングホイール１の絶対角度を検出することが可能となっている。
【００３２】
回転センサ１５としてはレゾルバを用いることができる。レゾルバは、内歯車１１ｂと一体に回転するロータ１５ａと、ロータ１５ａを囲むように設けられた環状のステータ１５ｂとからなる。ステータ１５ｂは、反力アクチュエータ２のケース１３に固定されている。ステータ１５ｂは、外部から一定の交流電圧が印加される励磁コイルと、この励磁コイルの通電により交流の電圧が誘起される２組の出力コイルとを有し、この２組の出力コイルに誘起される交流電圧がロータ１５ａの回転角に応じて変化する性質を利用して、ロータ１５ａの回転角（内歯車１１ｂの回転角）を検出することが可能となっている。レゾルバにかえて、内歯車１１ｂの回転角に対応して電気抵抗値が変化する可変抵抗を内蔵したポテンショメータを使用してもよい。
【００３３】
反力モータ７は、操舵側連結軸６と一体に回転するように操舵側連結軸６の反力入力軸６ｂの部分に接続されたロータ７ａと、ロータ７ａに回転トルクを付与するステータ７ｂとを有する。ステータ７ｂはケース１３に固定されている。ステータ７ｂには、ロータ７ａを駆動するための電力をステータ７ｂに供給する駆動回路１６が接続されている。駆動回路１６は、ステータ７ｂに電力を供給する動力線を遮断することが可能な遮断器１７を有する。
【００３４】
操舵側連結軸６には、反力モータ７の制御用の回転センサ１８が取り付けられている。回転センサ１８として、レゾルバを使用することができる。レゾルバは、操舵側連結軸６（反力入力軸６ｂ）と一体に回転するロータ１８ａと、ロータ１８ａを囲むように設けられた環状のステータ１８ｂとからなる。ステータ１８ｂは、反力アクチュエータ２のケース１３に固定されている。
【００３５】
反力モータ７のロータ７ａを回転させると、操舵側連結軸６が回転する。このとき、反力モータ７で発生する回転トルクは、操舵反力としてステアリングホイール１に伝達される。また、運転者がステアリングホイール１を操舵したとき、ステアリングホイール１の回転は、操舵側連結軸６を介してバックアップクラッチ３に同速で伝達する。
【００３６】
転舵アクチュエータ４は、転舵用モータ２０と、転舵用モータ２０の回転が入力されるボールナット２１と、ボールナット２１にボール２２を介してねじ係合するねじ軸２３と、ねじ軸２３と一体に形成されたステアリングロッド２４と、バックアップクラッチ３に接続された転舵側連結軸２５と、転舵側連結軸２５から入力される回転を増速して伝達する増速機８０とからなる。そして、転舵用モータ２０と増速機８０とナット２１とねじ軸２３を収容するケース８１を有する。
【００３７】
転舵用モータ２０は、回転センサ１５で検出したステアリングホイール１の絶対角度（操舵角）に応じて回転するように制御される。転舵用モータ２０のモータ軸２６には、転舵用モータ２０の制御用の回転センサ２７が取り付けられている。回転センサ２７として、レゾルバを使用することができる。レゾルバは、モータ軸２６と一体に回転するロータ２７ａと、ロータ２７ａを囲むように設けられた環状のステータ２７ｂとからなる。
【００３８】
また、転舵用モータ２０のモータ軸２６には、減速機２８を介してポテンショメータ２９が接続されている。減速機２８は、モータ軸２６の回転をポテンショメータ２９に減速して伝達する。減速機２８の減速比は、転舵用モータ２０の駆動によりステアリングロッド２４を最大のストロークで移動させたときに、ポテンショメータ２９に入力される回転が１回転未満となるような減速比に設定される。ポテンショメータ２９は、転舵用モータ２０から減速機２８を介して伝達する減速後の回転角を検出することで、ステアリングロッド２４の絶対位置（軸方向位置）を検出する。
【００３９】
転舵用モータ２０には、転舵用モータ２０を駆動するための電力を転舵用モータ２０に供給する駆動回路３０が接続されている。駆動回路３０は、転舵用モータ２０に電力を供給する動力線を遮断することが可能な遮断器３１を有する。
【００４０】
転舵用モータ２０のモータ軸２６には駆動ギヤ３２が固定され、この駆動ギヤ３２に噛み合う従動ギヤ３３がボールナット２１に固定されている。ボールナット２１は、軸方向に非可動の状態で回転可能に軸受３４で支持されている。一方、ねじ軸２３は、その回転を拘束した状態で軸方向に移動可能に支持されている。そのため、ボールナット２１を回転させると、そのボールナット２１の回転に応じてねじ軸２３が軸方向に移動する。
【００４１】
転舵側連結軸２５は、バックアップクラッチ３と増速機８０の間を同速で回転を伝達するように連結している。転舵側連結軸２５とバックアップクラッチ３の間は軸継手２５ａで接続され、転舵側連結軸２５と増速機８０の間も軸継手２５ｂで接続されている。軸継手２５ａ、２５ｂは、例えば、ユニバーサルジョイントや等速ジョイントである。
【００４２】
増速機８０は、転舵側連結軸２５から伝達する回転を増速して出力する出力軸８０ａを有する。この出力軸８０ａには、第１傘歯車３５が固定され、この第１傘歯車３５に噛み合う第２傘歯車３６がモータ軸２６に固定されている。ここで、増速機８０、第１傘歯車３５、第２傘歯車３６、駆動ギヤ３２、従動ギヤ３３は、バックアップクラッチ３を締結したときに、転舵側連結軸２５から入力される回転をボールナット２１に伝達する回転伝達経路３７を構成している。
【００４３】
増速機８０は、出力軸８０ａに固定されたサンギヤ８０ｂと、サンギヤ８０ｂを囲むように同軸に設けられた環状の内歯車８０ｃと、サンギヤ８０ｂと内歯車８０ｃの両者に噛み合う遊星歯車８０ｄと、遊星歯車８０ｄを自転可能かつ公転可能に保持する遊星キャリヤ８０ｅとを有する機構（いわゆる遊星歯車増速機構）を採用している。遊星歯車８０ｄは、周方向に間隔をおいて複数配置されている。内歯車８０ｃは、転舵アクチュエータのケース８１に固定されている。遊星キャリヤ８０ｅは、転舵側連結軸２５と一体に回転するように軸継手２５ｂを介して転舵側連結軸２５に接続されている。ここで、増速機８０は、出力軸８０ａがケース８１内に収容された状態で回転するようにケース８１に取り付けられている。
【００４４】
バックアップクラッチ３は、図示しないコイルに通電することによって、操舵側連結軸６と転舵側連結軸２５の間で正逆両方向の回転の伝達をいずれも遮断する切り離し状態となり、コイルの通電を解除することによって、操舵側連結軸６と転舵側連結軸２５の間で正逆両方向の回転をいずれも伝達する締結状態となる電磁クラッチである。
【００４５】
図１に示すように、ステアリングロッド２４は、その両端がナックルアーム３８を介して転舵輪５に連結されている。ステアリングロッド２４が軸方向（図２に示すねじ軸２３の軸方向）に移動すると、これに連動して左右一対の転舵輪５の向きが変化するようになっている。
【００４６】
上述した車両用操舵装置の動作例を説明する。
【００４７】
車両用操舵装置の正常時は、図２に示すように、バックアップクラッチ３が通電により切り離し状態に保持され、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間が機械的に切り離された状態となっている。そして、運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングホイール１の回転角が回転センサ１５で検出され、その回転センサ１５で検出された回転角に応じて転舵用モータ２０が回転し、その転舵用モータ２０の回転が駆動ギヤ３２、従動ギヤ３３を順に介してボールナット２１に伝達することで、ステアリングロッド２４が軸方向に移動する。また、車両の挙動に応じて反力モータ７が回転トルクを発生し、その回転トルクを操舵軸６ａに伝達することで、ステアリングホイール１に操舵反力が付与される。
【００４８】
一方、車両用操舵装置の異常時（例えば、転舵アクチュエータ４や反力アクチュエータ２に不具合が発生したとき）は、バックアップクラッチ３が通電解除により締結状態となり、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間が機械的に接続された状態となる。この状態で、運転者がステアリングホイール１を操舵すると、ステアリングホイール１の回転が、操舵側連結軸６、バックアップクラッチ３、転舵側連結軸２５、回転伝達経路３７（すなわち、増速機８０、第１傘歯車３５、第２傘歯車３６、駆動ギヤ３２、従動ギヤ３３）を順に介してボールナット２１に伝達することで、ステアリングロッド２４が軸方向に移動する。つまり、手動によって転舵輪５を転舵することが可能となる。
【００４９】
このとき、ステアリングホイール１は、最大操舵角（一般には左右にそれぞれ１．５回転程度）の範囲内でしか回転させることができないが、ステアリングホイール１から操舵側連結軸６、バックアップクラッチ３、転舵側連結軸２５を順に介して伝達した回転が増速機８０で増速されるため、ステアリングロッド２４が正常時における最大のストロークで移動することが可能となり、その結果、十分な大きさの転舵角をもって転舵輪５を転舵することが可能となっている。
【００５０】
例えば、ステアリングホイール１の最大操舵範囲を左右にそれぞれ１．５回転とすると、増速機８０の増速比が１６のとき、増速機８０の出力軸８０ａは、最大で左右にそれぞれ２４回転することになる。そして、第１傘歯車３５に対する第２傘歯車３６の歯数比を１／１、駆動ギヤ３２に対する従動ギヤ３３の歯数比を１／２とすると、ボールナット２１は、ステアリングホイール１の操舵により最大で±１２回転する。ねじ軸２３のリードを５ｍｍとすれば、転舵軸は±６０ｍｍ移動することになる。このように、上記構成の車両用操舵装置を使用すると、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間がバックアップクラッチ３で機械的に接続されたときにも、ステアリングホイール１の操舵によって、ステアリングロッド２４を大きく移動させることができ、十分な転舵角を確保することが可能である。
【００５１】
ところで、車両用操舵装置の異常時に、ステアリングホイール１の回転が反力モータ７と転舵用モータ２０に入力されると、反力モータ７と転舵用モータ２０が発電機として機能し、このとき発電される電力の大きさに応じて反力モータ７と転舵用モータ２０がそれぞれ回転負荷を生じるので、ステアリングホイール１の操舵が重くなるおそれがある。そこで、ステアリングホイール１の操舵が重くなるのを抑制するため、車両用操舵装置の異常時には、反力モータ７の駆動回路１６を遮断器１７で遮断するとともに、転舵用モータ２０の駆動回路３０も遮断器３１で遮断することができる。このようにすると、反力モータ７と転舵用モータ２０が発電機として機能するのを防止することができるので、車両用操舵装置の異常時に、ステアリングホイール１を操舵するのに必要な力を抑えることが可能となる。
【００５２】
この車両用操舵装置は、バックアップクラッチ３から転舵アクチュエータ４のボールナット２１に回転を伝達する経路が、増速機８０を介して回転を増速する経路となっている。そのため、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ４の間がバックアップクラッチ３で機械的に接続されているときに、ステアリングホイール１の操舵によって、ステアリングロッド２４を大きく移動させることができ、十分な転舵角を確保することが可能となる。
【００５３】
この車両用操舵装置は、異常時に転舵側連結軸２５側からボールナット２１側に回転を増速して伝達する増速機８０が、正常時には、ボールナット２１側から転舵側連結軸２５側に回転を減速して伝達する減速機として機能する。すなわち、正常時に、ステアリングホイール１の操舵に応じて転舵用モータ２０が回転したときに、その転舵用モータ２０の回転が増速機８０で減速されて伝達するので、増速機８０の出力軸８０ａが高速で回転しても、転舵側連結軸２５は低速で回転することになる。そのため、正常時に転舵側連結軸２５が高速で回転するのを防止して、転舵側連結軸２５の振れ回りや回転音を抑制することが可能である。またこのとき、操舵側連結軸６は、変速機等で変速されずにステアリングホイール１と同じ速度で低速回転するので、操舵側連結軸６からステアリングホイール１に作用する回転慣性力を低く抑えることができ、ステアリングホイール１を手で回したときの違和感を防止することができる。
【００５４】
また、異常時にバックアップクラッチ３が接続された状態でも、操舵側連結軸６と転舵側連結軸２５は、ステアリングホイール１と同じ速度で低速回転するため、操舵側連結軸６と転舵側連結軸２５の振れ回りや回転音などを抑制することができる。
【００５５】
また、この車両用操舵装置は、増速機８０の出力軸８０ａがケース８１内に収容された状態で回転するように増速機８０が取り付けられているので、増速機８０の出力軸８０ａの長さが短く抑えられ、増速機８０の出力軸８０ａが高速で回転したときにも、出力軸８０ａの振動やうねり音の発生を防止することができる。また、増速機８０の出力軸８０ａがケース８１内に収容されているので、出力軸８０ａの回転音をケース８１の遮音作用で静音化することができる。
【００５６】
図３に、転舵アクチュエータ４の他の例を示す。この転舵アクチュエータ４は、上記実施形態にトー角調整機構４０を付加したものである。上記実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
トー角調整機構４０は、トー角調整用モータ４１と、トー角調整用モータ４１の回転が入力されるスプラインナット４２と、スプラインナット４２に回り止めされかつスプラインナット４２に対して軸方向に移動可能に支持されたスプライン軸４３とを有する。スプラインナット４２は、軸方向に非可動の状態で、軸受４４で回転可能に支持されている。
【００５８】
スプライン軸４３は、ねじ軸２３と同軸上に配置されている。スプライン軸４３の一端には雌ねじ４５が形成されており、この雌ねじ４５にねじ軸２３の一端に形成された雄ねじ４６がねじ係合している。スプライン軸４３の外周には、軸方向に延びる複数の溝４７が形成されている。スプラインナット４２とスプライン軸４３の間には、図示しない複数のボールが組み込まれ、このボールがスプライン軸４３の外周の溝４７を転がることで、スプライン軸４３とスプラインナット４２が軸方向に相対移動可能となっている。スプラインナット４２には、ボールを循環させる循環機構（図示せず）が設けられている。スプラインナット４２に回転が入力されると、ボールを介してスプラインナット４２とスプライン軸４３の間でトルク伝達がなされ、スプラインナット４２とスプライン軸４３が一体に回転する。
【００５９】
トー角調整用モータ４１のモータ軸４８には駆動ギヤ４９が固定されている。スプラインナット４２には、駆動ギヤ４９に噛み合う従動ギヤ５０が固定されている。トー角調整用モータ４１のモータ軸４８には、トー角調整用モータ４１の制御用の回転センサ５１が取り付けられている。回転センサ５１として、モータ軸４８と一体に回転するロータ５１ａと、ロータ５１ａを囲むように設けられた環状のステータ５１ｂとからなるレゾルバを使用することができる。また、トー角調整用モータ４１のモータ軸４８には、減速機５２を介してポテンショメータ５３が接続されている。
【００６０】
上述したトー角調整機構４０において、トー角調整用モータ４１を回転させると、トー角調整用モータ４１の回転が、駆動ギヤ４９、従動ギヤ５０を順に介してスプラインナット４２に伝達する。スプラインナット４２が回転すると、スプライン軸４３が回転して雄ねじ４６と雌ねじ４５が相対回転することによって、雄ねじ４６と雌ねじ４５のねじ込み深さが変化し、その結果、スプライン軸４３が軸方向に移動し、転舵輪５のトー角が変化する。
【００６１】
トー角調整用モータ４１を回転させたとき、左右一対の転舵輪５（すなわちスプライン軸４３側の転舵輪５とねじ軸２３側の転舵輪５）のうち、スプライン軸４３側のみの転舵輪５のトー角が変化する。反対側の転舵輪５のトー角も調整するには、転舵用モータ２０とトー角調整用モータ４１の両者のモータを回転させることで、スプライン軸４３とねじ軸２３との軸方向位置をそれぞれ変化させる。このようにしてトーインやトーアウトの調整を行なうことができる。
【００６２】
上記実施形態では、反力モータ７の回転トルクを増幅せずにそのまま操舵側連結軸６に付与するように構成したものを例に挙げて説明したが、反力モータ７と操舵側連結軸６の間に図示しない減速機を組み込み、その減速機で反力モータ７の回転トルクを増幅して操舵側連結軸６に付与するように構成してもよい。また、上記実施形態では、ボールねじ機構を例に挙げて説明したが、ボール２２を介さない滑りねじ機構を採用してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、転舵側連結軸２５から伝達する回転を増速する増速機８０として、動力伝達効率に優れる遊星歯車機構を採用したものを例に挙げて説明したが、他の形式の歯車機構を用いた増速機８０を採用することも可能である。また、反力アクチュエータ２とステアリングホイール１を連結する操舵軸６ａの軸上に図示しないトルクセンサを配置し、故障モードに応じてＥＰＳモード（電動パワーステアリング）に移行するように構成することも可能である。
【００６４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１        ステアリングホイール
２        反力アクチュエータ
３        バックアップクラッチ
４        転舵アクチュエータ
５        転舵輪
６        操舵側連結軸
７        反力モータ
２０      転舵用モータ
２１      ボールナット
２２      ボール
２３      ねじ軸
２４      ステアリングロッド
２５      転舵側連結軸
３７      回転伝達経路
４０      トー角調整機構
８０      増速機
８０ａ    出力軸
８１      ケース
【図１】
2015166223.tif 000003
【図２】
2015166223.tif 000004
【図３】
2015166223.tif 000005