(57)【要約】【課題】車両に容易に搭載でき、異常状態においても操舵のアシストを継続可能な車両操舵装置を提供する。【解決手段】伝達比可変装置１４は、第１部材３０および第２部材３２を相対的に回転させるモータを含む変速ギヤ機構３４と、入力軸２０および第１部材３０を連結状態または連結解除状態にする第１連結部４０と、入力軸２０および出力軸２２を連結状態または連結解除状態にする第２連結部４２と、第１部材３０および車体４５を連結状態または連結解除状態にする第３連結部４４と、を有する。通常状態において、第１連結部４０により入力軸２０と第１部材３０とを連結状態にし、伝達比可変装置１４は、入力軸２０と出力軸２２の伝達比を可変にし、異常状態において、第２連結部４２により入力軸２０および出力軸２２を連結状態にして第３連結部４４により第１部材３０および車体４５を連結状態にし、モータで転舵トルクを付与する。【選択図】図３
2015101129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵入力により回転する入力軸と、
前記入力軸と、転舵角の回転を出力する出力軸との伝達比を可変にする伝達比可変装置と、を備え、
前記伝達比可変装置は、
前記入力軸および前記出力軸を軸支する第１部材と、
前記第１部材に対して相対回転し、前記出力軸と連結する第２部材と、
操舵角と前記転舵角の伝達比を可変にする変速ギヤ機構と、
前記入力軸および前記第１部材を連結状態または連結解除状態にする第１の連結手段と、
前記入力軸および前記出力軸を連結状態または連結解除状態にする第２の連結手段と、
前記第１部材および車体を連結状態または連結解除状態にする第３の連結手段と、を有し、
前記変速ギヤ機構は、前記第１部材および前記第２部材を相対的に回転させるモータを含み、
通常状態において、前記第１の連結手段により前記入力軸と前記第１部材とを連結状態にし、前記伝達比可変装置は、前記入力軸と前記出力軸の伝達比を可変にし、
異常状態において、前記第２の連結手段により前記入力軸および前記出力軸を連結状態にして前記第３の連結手段により前記第１部材および前記車体を連結状態にし、前記モータで転舵トルクを付与することを特徴とする車両操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比可変手段を備える車両操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵装置には、運転者の操舵をアシストするためのＥＰＳ（Electric Power Steering）装置や、入力側の操舵トルクおよび出力側の転舵トルクの伝達比を可変にする伝達比可変装置が設けられる。これにより、運転者のスムーズで快適な操舵を図っている。
【０００３】
特許文献１に記載の操舵装置は、操舵ハンドルが連結される入力軸と、ラックアンドピニオン式のギヤ装置を介してラック軸に連結される出力軸と、入力軸と出力軸とを連結する伝達比可変機構と、を備える。この伝達比可変機構は、入力軸と出力軸とを連結するギヤ機構と、ギヤ機構を駆動するサーボモータと、を有し、サーボモータで駆動して入力軸と出力軸間の回転量の伝達比が変更する。
【０００４】
特許文献２に記載の車両の操舵制御装置は、ステアリングシャフトに設けられる伝達比可変装置と、ラックアンドピニオン側の電動式パワーステアリング装置と、を備える。この伝達比可変装置は、回転アクチュエータとしての電動モータと減速歯車機構とを有する。伝達比可変装置の電動モータは、車体に固定されるステータと、ステータに対し相対回転可能なロータを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１０１４７号公報
【特許文献２】特開２００８−２７３４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動パワーステアリング装置において異常状態が発生した場合、電動パワーステアリング装置で入出力軸を結合してマニュアルモードに切り替えると、運転者の操作感が変化することがある。そこで、電動パワーステアリング装置の異常状態では、別のモータで操舵のアシストを継続する方法がある。ステアリングシャフトにモータを新たに取り付けることはスペース上の制約を受ける。
【０００７】
特許文献１の伝達比可変装置にはモータが設けられるが、そのモータを駆動してもギヤ装置の伝達比を変えるよう動作するため、操舵のアシストにはならない。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、異常状態においても操舵のアシストを継続可能な車両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車両操舵装置は、操舵入力により回転する入力軸と、入力軸と転舵角の回転を出力する出力軸との伝達比を可変にする伝達比可変装置と、を備える。伝達比可変装置は、入力軸および出力軸を軸支する第１部材と、第１部材に対して相対回転して出力軸と連結する第２部材と、操舵角と転舵角の伝達比を可変にする変速ギヤ機構と、入力軸および第１部材を連結状態または連結解除状態にする第１の連結手段と、入力軸および出力軸を連結状態または連結解除状態にする第２の連結手段と、第１部材および車体を連結状態または連結解除状態にする第３の連結手段と、を有する。変速ギヤ機構は、第１部材および第２部材を相対的に回転させるモータを含む。通常状態において、第１の連結手段により入力軸と第１部材とを連結状態にし、伝達比可変装置は、入力軸と出力軸の伝達比を可変にし、異常状態において、第２の連結手段により入力軸および出力軸を連結状態にして第３の連結手段により第１部材および車体を連結状態にし、モータで転舵トルクを付与する。
【００１０】
この態様によると、通常状態では伝達比可変手段として機能する一方で、異常状態で電動パワーステアリング装置の代わりにモータでトルクを付与することができ、運転者の操作を補助できる。これにより、異常状態用の電動パワーステアリング装置を別途設けることなく、運転者の操舵を補助できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、車両操舵装置において、異常状態においても操舵のアシストを継続できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両操舵装置の構成の概略を説明するための斜視図である。
【図２】別の車両操舵装置を説明するための図である。
【図３】実施形態の伝達比可変装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、車両操舵装置１０の構成の概略を説明するための斜視図である。車両操舵装置１０は、ステアリングホイール１２、ステアリングシャフト１３、伝達比可変装置１４、舵角センサ１５、ＥＰＳ付きラックギヤ１８、およびダッシュボード２４を備える。
【００１４】
ステアリングホイール１２は、車両室内に設けられ、運転者によって回動操作される。ステアリングシャフト１３は、ステアリングホイール１２とともに回転するように一端がステアリングホイール１２に連結されており、ステアリングホイール１２の回転を伝達比可変装置１４に伝達する回転軸として機能する。
【００１５】
ステアリングシャフト１３は、ステアリングホイール１２と伝達比可変装置１４とを連結する入力軸２０と、伝達比可変装置１４とＥＰＳ付きラックギヤ１８を連結する出力軸２２と、を有する。
【００１６】
伝達比可変装置１４は、入力軸２０から入力された回転角を変えて出力軸２２に伝達する。伝達比可変装置１４は、入力軸２０に入力される操舵角と車輪側の転舵装置に付与される転舵角との伝達比を可変にする。例えば伝達比可変装置１４は、入力軸２０からの入力を変速して出力軸２２に出力する。伝達比可変装置１４は、モータと、変速手段としての遊星歯車機構とを有する。
【００１７】
ＥＰＳ付きラックギヤ１８が、ステアリングホイール１２の回動を車輪の転舵運動に変換する転舵ギヤボックスに連結される。ＥＰＳ付きラックギヤ１８および転舵ギヤボックスはラックアンドピニオンギヤを有し、ステアリングホイール１２の回転が転舵軸の軸方向の移動に変換される。また転舵ギヤボックスは前輪または後輪の車輪に接続され、車輪の転舵を行う。
【００１８】
ＥＰＳ付きラックギヤ１８および伝達比可変装置１４は、不図示の制御装置により、舵角センサ１５の出力結果にもとづいて制御される。なお、舵角センサ１５以外に、ステアリングシャフト１３にトルクセンサや角速度センサが設けられてよい。
【００１９】
車両操舵装置１０は、ダッシュボード２４を介して、車室側とエンジン空間側に大別できる。ステアリングホイール１２は車室側に設けられ、伝達比可変装置１４およびＥＰＳ付きラックギヤ１８はエンジン空間側に設けられる。
【００２０】
図２は、比較技術の車両操舵装置１００を説明するための図である。車両操舵装置１００は、車両操舵装置１０との比較対象となる技術である。車両操舵装置１００は、ステアリングホイール１２、ステアリングシャフト１３、舵角センサ１５、コラムＥＰＳモータ１６および軸受付連結部２５を備える。軸受付連結部２５は、ステアリングシャフト１３の回転可能に支持する軸受が設けられたカバーであり、例えばラックアンドピニオンギヤのカバーに連結される。
【００２１】
コラムＥＰＳモータ１６は、操舵に応じて補助用のトルクを付与するＥＰＳ装置である。コラムＥＰＳモータ１６は電動モータ等の駆動源を有するため構造が大きくなり、十分な搭載スペースを確保する必要がある。
【００２２】
車室側のステアリングシャフト１３にユニバーサルジョイント１７が設けられる。ステアリングホイール１２から、ユニバーサルジョイント１７までの間に舵角センサ１５およびコラムＥＰＳモータ１６が設けられ、他の機構（モータ）を搭載するにはスペース上の制約が大きい。ユニバーサルジョイント１７から軸受付連結部２５までも他の機構（モータ）を搭載するのはスペース上困難である。つまり、ステアリングシャフト１３のユニバーサルジョイント１７の周りの部分１３ａに、異常時用のＥＰＳモータを新たに設けることは困難である。
【００２３】
実施形態の車両操舵装置１０は、通常時はＥＰＳ付きラックギヤ１８で操舵の補助を行い、異常時は伝達比可変装置１４をＥＰＳ装置として機能させるため、大型のコラムＥＰＳモータ１６を不要にでき、車両搭載性を向上させることができる。
【００２４】
図３は、実施形態の伝達比可変装置１４を説明するための図である。伝達比可変装置１４は、第１部材３０、第２部材３２、変速ギヤ機構３４、第１軸受部３６、第２軸受部３８、第１連結部４０、第２連結部４２および第３連結部４４を有する。また、伝達比可変装置１４は不図示の制御装置に接続され、その駆動が制御される。
【００２５】
第１部材３０は、箱形に形成され、第２部材３２および変速ギヤ機構３４を収容する。第１部材３０は、第３連結部４４を介して車体４５に連結され、連結状態において第１部材３０は車体４５に固定される。
【００２６】
第１軸受部３６は入力軸２０を回動可能に軸支する。第２軸受部３８は出力軸２２を回動可能に軸支する。入力軸２０および出力軸２２は同軸であり、第１軸受部３６および第２軸受部３８も同軸である。
【００２７】
第２部材３２は、第１部材３０の内部空間にて第１部材３０に対して相対回転可能に設けられる。第２部材３２は、円盤状の円盤部３２ａと、円盤部３２ａの先端に連設される円筒状の円筒部３２ｂとを有する。第２部材３２の一端は出力軸２２に連結され、第２部材３２の他端は第２連結部４２を介して入力軸２０に連結される。
【００２８】
第２部材３２の円盤部３２ａには、変速ギヤ機構３４が複数設けられる。変速ギヤ機構３４は、遊星歯車機構を有し、入出力比を変化させる伝達比可変手段として機能する。変速ギヤ機構３４は入出力比である伝達比を調整することができる。
【００２９】
第１連結部４０は、入力軸２０および第１部材３０を連結状態または連結解除状態にする。連結状態において、入力軸２０および第１部材３０が固定され、一体に回動する。連結解除状態では、入力軸２０は、第１部材３０の第１軸受部３６に軸支され、第１部材３０と独立に回動する。
【００３０】
第２連結部４２は、入力軸２０および出力軸２２を連結状態または連結解除状態にする。連結状態では入力軸２０および出力軸２２が一体に回動し、連結解除状態では、入力軸２０および出力軸２２がそれぞれ独立して回動して互いに相対回転する。
【００３１】
第３連結部４４は、第１部材３０および車体４５を連結状態または連結解除状態にする。連結状態では、第１部材３０が車体４５に固定されて、第１部材３０は回動不可能な状態となる。連結解除状態では、第１部材３０は車体４５に束縛されずに回動可能である。
【００３２】
第１部材３０および第２部材３２は、互いに相対回転可能であり、不図示の制御装置の駆動回路から供給された駆動電流に応じて相対回転するインナーロータ型のモータとして機能する。伝達比可変装置１４には、コア、コイル、マグネット等の不図示の駆動機構がさらに設けられる。制御装置は、第１連結部４０、第２連結部４２および第３連結部４４の連結状態または連結解除状態をそれぞれ制御する。
【００３３】
第１連結部４０、第２連結部４２および第３連結部４４はロック機構である。例えば第１連結部４０は、入力軸２０の外周面に形成された凹部に引っ掛かる係止爪を有し、係止爪を入力軸２０の凹部に掛けることで連結状態にする。第３連結部４４も第１連結部４０と同様に、第１部材３０の外周面に形成された凹部に引っ掛かる係止爪を有する。第２連結部４２は、入力軸２０の先端に形成された入力側歯部と、出力軸２２の先端に形成された出力側歯部とを有し、入力側歯部および出力側歯部が噛合するクラッチ構造を有する。この伝達比可変装置１４の動作について説明する。
【００３４】
制御装置は、車両操舵装置１０に所定の異常を検出すると、すなわち予め定められた異常判定基準を満たさない場合に、異常状態であると決定する。また、制御装置は、車両操舵装置１０に所定の異常を検出しない場合、通常状態であると決定する。所定の異常を検出しない場合とは、所定の異常が検出されない場合である。制御装置は、ＥＰＳ付きラックギヤ１８に異常が有る場合に異常状態であると決定してよい。
【００３５】
通常状態、すなわち車両操舵装置１０に異常がない場合に、第１連結部４０は入力軸２０および第１部材３０を連結状態にする。また通常状態では、第２連結部４２は、入力軸２０および出力軸２２を連結解除状態にし、第３連結部４４は、第１部材３０および車体４５を連結解除状態にする。通常状態では、第１連結部４０は連結状態にあり、第２連結部４２および第３連結部４４は連結解除状態にある。各連結部は、制御装置からの指令信号に応じて連結状態および連結解除状態をとる。
【００３６】
通常状態において、ラックギヤ１８のＥＰＳモータは、トルク付与手段として機能し、伝達比可変手段により導出された所定の伝達比にもとづく転舵角の回転を出力軸２２に付与する。入力軸２０の回動は第１部材３０に伝達され、第１部材３０は車体４５に固定されていないため第１部材３０とともに回動する。入力軸２０および出力軸２２は連結解除状態であり、入力軸２０および出力軸２２は独立して回動する。
【００３７】
つまり、通常状態において入力軸２０から伝達比可変装置１４に操舵角が入力されると、入力軸２０および第１部材３０は空回りし、制御装置は操舵角および操舵角速度にもとづいて伝達比を決定し、ラックギヤ１８のＥＰＳモータは、操舵角および伝達比にもとづいて出力軸２２に転舵角を付与する。これにより、運転者の操舵をスムーズにすることができる。
【００３８】
異常状態において、第１連結部４０は入力軸２０および第１部材３０を連結解除状態にする。また異常状態では、第２連結部４２は、入力軸２０および出力軸２２を連結状態にし、第３連結部４４は、第１部材３０および車体４５を連結状態にする。つまり異常状態では、第１連結部４０は連結解除状態にあり、第２連結部４２および第３連結部４４は連結状態にある。
【００３９】
異常状態において、第２の連結手段により入力軸２０および出力軸２２を連結状態にし、および第３の連結手段により第１部材３０および車体４５を連結状態にし、第１部材３０および第２部材３２を含む伝達比可変装置１４のモータで転舵トルクを出力軸２２に付与する。これにより、第１部材３０が固定された状態で入力軸２０および出力軸２２が一体に、すなわち相対回転不能に回動し、異常状態であっても運転者の操舵を転舵装置に伝達しつつ、伝達比可変装置１４のモータにて操舵のアシストをすることができる。
【００４０】
この態様によれば、ＥＰＳ付きラックギヤ１８のＥＰＳ装置が異常状態となった場合に、伝達比可変装置１４で操舵アシストをすることができる。これにより、異常状態で用いるためのアシストモータを、別途設けなくとも、操舵アシストを継続できるため搭載性の向上および車両の小型化ができる。
【００４１】
以上、本発明を各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素およびプロセスの組み合わ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。以下、そのような変形例を述べる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  車両操舵装置、  １２  ステアリングホイール、  １３  ステアリングシャフト、  １４  伝達比可変装置、  １５  舵角センサ、  １６  コラムＥＰＳモータ、  １７  ユニバーサルジョイント、  １８  ＥＰＳ付きラックギヤ、  ２０  入力軸、  ２２  出力軸、  ２４  ダッシュボード、  ３０  第１部材、  ３２  第２部材、  ３２ａ  円盤部、  ３２ｂ  円筒部、  ３４  変速ギヤ機構、  ３６  第１軸受部、  ３８  第２軸受部、  ４０  第１連結部、  ４２  第２連結部、  ４４  第３連結部、  ４５  車体。
【図１】
2015101129.tif 000003
【図２】
2015101129.tif 000004
【図３】
2015101129.tif 000005