(57)【要約】【課題】操舵部材から操舵機構への回転伝達比を変更を阻止するためのロック手段を大型化させることなく確実にロック動作を行わせることができ、フェイル状態下での操舵感の悪化、操舵不能の発生等の問題を有効に回避する。【解決手段】ステアリングホイール１の回転操作を操舵機構３に伝えるステアリング軸２の中途に、ステアリングホイール１から操舵機構３への回転伝達比を変更可能な伝達機構４と、伝達機構４の回転伝達比を変更すべく駆動される変速モータ５と、変速モータ５による回転伝達比の変更を不可にロックするロックソレノイド６とを備える車両用操舵装置において、変速モータ５を短絡させる短絡手段を設け、この短絡手段をロックソレノイド６の動作に先立って短絡動作させる構成とする。【選択図】図１
2008024058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の回転操作を操舵機構に伝えるステアリング軸の中途に、前記操舵部材から前記操舵機構への回転伝達比を変更可能な伝達機構と、該伝達機構の回転伝達比を変更すべく駆動される変速モータと、該変速モータによる回転伝達比の変更を不可にロックするロック手段とを備える車両用操舵装置において、前記変速モータを短絡させる短絡手段を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記伝達機構は、前記操舵部材の側の入力軸に周設された入力サンギヤと、前記操舵機構の側の出力軸に周設された出力サンギヤと、前記入力サンギヤ及び出力サンギヤに噛合された入力遊星ギヤ及び出力遊星ギヤと、該入力遊星ギヤ及び出力遊星ギヤを共通の支軸の周りに自転可能に支持し、前記入力軸及び出力軸と同軸上にて回転するキャリアとを備え、前記変速モータは、前記キャリアに回転力を加え、前記ロック手段は、前記キャリアの回転を阻止する構成としてある請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
所定の条件下にて前記短絡手段に短絡動作を行わせた後に前記ロック手段を動作させる制御手段を備える請求項１又は請求項２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、操舵部材の回転操作を操舵機構に伝えるステアリング軸の中途に、操舵部材から操舵機構への伝動を無段階に回転伝達比を変更して行わせることができる伝達機構を備える車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の操舵は、ステアリングホイール等の操舵部材の回転操作をステアリング軸を介して操舵機構に伝え、該操舵機構の動作により操舵用の車輪（一般的には、左右の前輪）を転舵せしめて行われる。このような操舵に際しては、操舵部材の回転操作量と操舵機構の動作量との対応関係を、車速の高低、操舵角度の大小等の走行状態に応じて変更することにより良好な操舵感を得ることができる。
【０００３】
例えば、低速走行時には、操舵部材の回転操作に応じた操舵機構の動作量を大きくし、操舵用の車輪に実際に生じる舵角を大とすることにより、運転操作を容易化することができ、逆に高速走行時には、操舵部材の回転操作に応じた操舵機構の動作量を小とし、舵角を小とすることにより、走行安定性の向上を図ることができる。
【０００４】
このような要求に応えることを目的として、操舵部材と操舵機構とを連絡するステアリング軸の中途に回転伝達比の変更が可能な伝達機構を備え、この伝達機構の動作により、操舵部材から操舵機構への伝動を無段階に回転伝達比を変更して行わせるようにした車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１に開示された伝達機構は、操舵部材の側の入力軸に周設された入力サンギヤと、操舵機構の側の出力軸に周設され、前記入力サンギヤと同軸上に配された出力サンギヤと、入力サンギヤ及び出力サンギヤに夫々噛合された入力遊星ギヤ及び出力遊星ギヤと、これらの遊星ギヤを共通の支軸を介して支持するキャリアとを有する遊星歯車機構であり、前記キャリアを軸周りに回転させる変速モータを備えている。
【０００６】
この構成によれば、変速モータが非駆動状態にありキャリアが固定されている場合、入力サンギヤに入力される入力軸の回転は、入出力サンギヤ及び入出力遊星ギヤの歯数により定まる回転伝達比にて出力軸に伝えられ、操舵部材の操作量と操舵機構の動作量とは一定の対応関係に維持される。
【０００７】
これに対し、変速モータを駆動してキャリアを回転せしめた場合、入力サンギヤに入力される入力軸の回転は、キャリアと共に公転する入力遊星ギヤ及び出力遊星ギヤを介して出力サンギヤ及び出力軸に伝えられることとなり、変速モータにより駆動されるキャリアの回転速度の増減に応じて入，出力軸間の回転伝達比を無段階に変更することができ、操舵部材の操作量と操舵機構の動作量との対応関係を自在に変更することができる。
【特許文献１】特開２００５−３４４７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、以上の如く構成された伝達機構を備える車両用操舵装置においては、変速モータを制御する制御部、変速モータの電源に異常が発生し、変速モータの駆動が正常になされない状態（以下、フェイル状態という）に陥った場合、誤った変速モータの駆動により望ましくない回転伝達比が実現され、操舵感の悪化を招くという問題があり、また変速モータの駆動不能によりキャリアが遊転し、入力軸から出力軸への伝動が不能となって操舵不能に陥る虞れがある。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材から操舵機構への回転伝達比を変更するための伝達機構を、ロック手段を大型化させることなく確実にロックすることができ、フェイル状態下での操舵感の悪化、操舵不能の発生等の問題を有効に回避することができる車両用操舵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】
【００１０】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の回転操作を操舵機構に伝えるステアリング軸の中途に、前記操舵部材から前記操舵機構への回転伝達比を変更可能な伝達機構と、該伝達機構の回転伝達比を変更すべく駆動される変速モータと、該変速モータによる回転伝達比の変更を不可にロックするロック手段とを備える車両用操舵装置において、前記変速モータを短絡させる短絡手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、前記伝達機構が、前記操舵部材の側の入力軸に周設された入力サンギヤと、前記操舵機構の側の出力軸に周設された出力サンギヤと、前記入力サンギヤ及び出力サンギヤに噛合された入力遊星ギヤ及び出力遊星ギヤと、該入力遊星ギヤ及び出力遊星ギヤを共通の支軸の周りに自転可能に支持し、前記入力軸及び出力軸と同軸上にて回転するキャリアとを備え、前記変速モータは、前記キャリアに回転力を加え、前記ロック手段は、前記キャリアの回転を阻止する構成としてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３発明に係る車両用操舵装置は、所定の条件下にて前記短絡手段に短絡動作を行わせた後に前記ロック手段を動作させる制御手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置においては、短絡手段の動作により変速モータを短絡し、該変速モータを回生ブレーキとして作用させて伝達機構に制動力を加えることができるから、この状態でロック手段を動作させることにより、前記変速モータによる回転伝達比の変更を不可に確実にロックすることが可能となり、ロック手段の大型化を招来することもない。
【００１４】
また第２発明に係る車両用操舵装置においては、遊星歯車機構を利用した伝達機構において遊星ギヤのキャリアの回転をロック手段により阻止する構成としたから、変速モータの動作による回転伝達比の変更を確実に阻止することができる。
【００１５】
更に第３発明に係る車両用操舵装置においては、ロック手段の動作の前に短絡手段に短絡動作を行わせる制御手段を備えたから、短絡による制動下にてロック動作を確実に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図であり、操舵部材としてのステアリングホイール１の回転操作をステアリング軸２を介して操舵機構３に伝え、該操舵機構３の動作により、車体の左右に配した操舵用の車輪30，30を操舵する構成となっている。
【００１７】
操舵機構３は、図示しない車体の左右方向に延設されたラックハウジング31の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸32と、ラックハウジング31の中途に交叉するピニオンハウジング33の内部に回転自在に支持されたピニオン軸34とを備える公知のラックピニオン式の操舵機構である。なお、以下に述べる本発明の特徴的な構成は、ラックピニオン式以外の操舵機構を備える車両にも適用可能である。
【００１８】
ラックハウジング31の両側から外部に突出するラック軸32の両端は、各別のタイロッド35，35を介して左右の操舵用の車輪30，30に連結されており、またピニオンハウジング33の外部に突出するピニオン軸34の上端は、中間軸36を介してステアリング軸２に連結されている。ピニオンハウジング33の内部に延びるピニオン軸34の下半部の外周面には図示しないピニオン歯が形成されており、該ピニオン歯は、ラックハウジング31との交叉部において、ラック軸32の外面に適長に亘って形成されたラック歯に噛合させてある。
【００１９】
ステアリング軸２は、筒形をなすコラムハウジング20の内部に回転自在に支持され、図示しない車室の内部に前方を下とした傾斜姿勢を保って取り付けてある。このステアリング軸２は、コラムハウジング20の内部において、上部の入力軸2aと下部の出力軸2b（図２参照）との２軸に分割されており、コラムハウジング20の上方へのステアリング軸２（入力軸2a）の突出端にステアリングホイール１が固設され、同じく下方へのステアリング軸２（出力軸2b）の突出端が、前述の如くピニオン軸34に連結されている。
【００２０】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール１が回転操作された場合、この回転がステアリング軸２を介してピニオン軸34に伝達され、該ピニオン軸34の回転が、ピニオン歯とラック歯との噛合部においてラック軸32の軸長方向の移動に変換されることとなり、このラック軸32の移動により、各別のタイロッド35、35を介して左右の操舵用の車輪30，30が押し引きされ、これらの車輪30，30が操舵される。
【００２１】
本発明に係る車両用操舵装置は、ステアリング軸２を支持するコラムハウジング20の中途部に伝達機構４を備えている。この伝達機構４は、ステアリング軸２の上部から下部、即ち、入力軸2aから出力軸2bへの回転伝達を、無段階に回転伝達比を変えて行わせるものであり、後述の如く構成されている。
【００２２】
伝達機構４には、変速モータ５とロックソレノイド６とが付設されている。変速モータ５は、マイクロプロセッサを用いてなる伝達比制御部７から図示しない駆動回路に与えられる駆動指令に応じて回転駆動され、後述の如く伝達機構４に作用して、該伝達機構４による回転伝達比を無段階に変更する動作をなす。またロックソレノイド６は、伝達比制御部７から図示しない励磁回路に与えられる励磁指令に応じて動作し、後述の如く伝達機構４に作用して、該伝達機構４を回転伝達比の変更不可に拘束する動作をなす。
【００２３】
伝達比制御部７には、伝達機構４よりも上位置のステアリング軸２、即ち、入力軸2aの回転角度を検出する入力回転センサ21の検出結果と、同じく伝達機構４よりも下位置のステアリング軸２、即ち、出力軸2bの回転角度を検出する出力回転センサ22の検出結果とが与えられ、更に、車両の各部に配された走行状態センサ23から、車両の走行速度、車体に加わる横加速度等、操舵に影響を与える各種の走行状態の検出結果が与えられている。
【００２４】
図２は、伝達機構４の構成を略示する縦断面図である。本図に示す如く、ステアリング軸２を構成する入力軸2aと出力軸2bとは、夫々の先端を突き合わせて同軸上での回転自在に支持されており、これらの突き合わせ端部には、入力サンギヤ41及び出力サンギヤ42が夫々一体形成されている。図示の如く入力サンギヤ41と出力サンギヤ42とは、適宜の外径差を有し、夫々の外周に設けた歯数を異ならせてある。
【００２５】
入力サンギヤ41には、径方向の相対向する位置に２つの入力遊星ギヤ43，43が噛合させてあり、出力サンギヤ42には、同じく２つの出力遊星ギヤ44，44が噛合させてある。同位置に噛合する入力遊星ギヤ43と出力遊星ギヤ44とは、共通の支軸45の外周に周設されており、この支軸45を介して入力サンギヤ41及び出力サンギヤ42の外側を囲繞する中空円筒形のキャリア46の内部に支持されている。キャリア46は、両側の端壁の軸心を貫通する支持孔を、各別の軸受を介して入力軸2a及び出力軸2bに夫々外嵌させ、両軸2a，2bと同軸上での相対回転自在に支持されている。
【００２６】
キャリア46の外周には、適宜の幅を有する伝動歯車47が全周に亘って形成されており、該伝動歯車47は、回転伝達比の変更のために駆動される変速モータ５の出力歯車50に噛合させてある。変速モータ５は、前述したように伝達比制御部７から与えられる駆動指令に従って回転駆動され、変速モータ５が回転駆動された場合、出力歯車50に噛合する伝動歯車47を介してキャリア46が回転せしめられる。
【００２７】
以上の構成により変速モータ５が回転駆動された場合、この回転が、出力ギヤ50に噛合する伝動歯車47を介してキャリア46に伝達され、該キャリア46に支持された入力遊星ギヤ43，43及び出力遊星ギヤ44，44は、入力軸2a及び出力軸2bと同軸上にて公転し、この公転周上の各位置において各別の支軸45，45の軸回りに一体をなして自転する。
【００２８】
このような変速モータ５への給電線51の中途には、図２中にブロックとして示す短絡回路52が設けてある。短絡回路52は、伝達比制御部７から与えられる動作指令に従って動作し、給電線51を強制的に短絡させる。このような短絡が生じた場合、変速モータ５は、出力ギヤ50及びキャリア46の回転に制動負荷を加える回生ブレーキとしての作用をなす。
【００２９】
また変速モータ５の一側には、出力歯車50の一面に対向するようにロックソレノイド６が固設してある。ロックソレノイド６は、励磁電流の通電に応じて出力歯車50に向けて突出し、前記一面に形成された係合部（図示せず）に係合する係合ピン60を備えている。ロックソレノイド６は、前述したように伝達比制御部７から与えられる励磁指令に従って励磁され、この励磁に応じて突出する係合ピン60の係合により、出力歯車50及びキャリア46の回転が機械的に拘束される。
【００３０】
このような伝達機構４を備える本発明に係る車両用操舵装置において、操舵のためにステアリングホイール１が回転操作された場合、該ステアリングホイール１に連結された入力軸2aが回転し、伝達機構４の入力サンギヤ41が回転する。
【００３１】
ここで、変速モータ５が回転駆動されておらず、キャリア46が非回転状態にあることから、入力サンギヤ41の回転により、これに噛合する入力遊星ギヤ43，43が、支軸45，45を共通とする出力遊星ギヤ44，44と共に自転し、この自転により、出力遊星ギヤ44，44に噛合する出力サンギヤ42に回転力が加わり、該出力サンギヤ42を備える出力軸2bが回転することとなり、この回転に応じた操舵機構３の動作により操舵がなされる。
【００３２】
このとき、入力軸2aから出力軸2bへの回転伝達は、入力サンギヤ41、入，出力遊星ギヤ43，44及び出力サンギヤ42の歯数によって定まる固有の回転伝達比にてなされ、操舵用の車輪30，30は、ステアリングホイール１の操作方向に、該ステアリングホイール１の操作量（操舵角）に前記回転伝達比を乗じた角度（舵角）相当分だけ転舵される。
【００３３】
これに対し、変速モータ５が回転駆動され、キャリア46が回転せしめられた場合、入力サンギヤ42の回転は、キャリア46と共に公転しつつ自転する入力遊星ギヤ43，43及び出力遊星ギヤ44，44を介して出力サンギヤ42に伝えられる結果、入力軸2aから出力軸2bへの回転伝達は、キャリア46の回転による公転速度分だけ小さい（又は大きい）回転速度比の下でなされ、操舵用の車輪30，30の舵角は、ステアリングホイール１の操舵角相当分よりも小さく（又は大きく）なる。
【００３４】
変速モータ５は、入力回転センサ21による操舵角の検出値、出力回転センサ22による舵角の検出値、及び走行状態センサ23による走行状態の検出結果に基づいて決定される回転伝達比を得るべく、伝達比制御部７から与えられる駆動指令に従って駆動制御される。
【００３５】
この駆動制御（伝達比制御）は、例えば、低速走行時に変速モータ５を回転駆動し、回転伝達比を大きくすべく行われる。これにより、低速走行時には操舵用の車輪30，30の舵角を大きく保ち、運転操作を容易に行わせることが可能となり、また高速走行時には操舵用の車輪30、30の舵角を小さくして、急激な操舵による車両の不安定な挙動を未然に防止して走行安定性の向上を図ることができる。操舵角及び舵角の検出値は、変速モータ５の回転駆動により実現される回転伝達比のフィードバック情報として用いられる。
【００３６】
変速モータ５の駆動は、車速の高低に応じて大小となるように速度制御を含めて実施することもできる。この場合、操舵用の車輪30，30の舵角を車速に応じて段階的又は連続的に変化させることができ、操舵感の一層の向上を図ることができる。
【００３７】
伝達比制御部７は、更に、走行中に伝達比制御部７自身、又は変速モータ５がフェイル状態となり、上記の手順による制御が不能となった場合、ロックソレノイド６に励磁指令を発し、その後に短絡回路52に動作指令を発するフェイル動作をなす。
【００３８】
このフェイル動作により、前述の如くロックソレノイド６の係合ピン60が突出し、モータ５の出力歯車50に係合して伝達機構４のキャリア46を機械的に拘束し、該キャリア46が非回転状態を保つから、変速モータ５の非駆動時におけると同様に、入力軸2aから出力軸2bへの回転伝達は、入力サンギヤ41、入，出力遊星ギヤ43，44及び出力サンギヤ42の歯数によって定まる固有の回転伝達比にてなされ、望ましくない回転伝達比での入力軸2aから出力軸2bへの伝動、更には、入力軸2aから出力軸2bへの伝動不能の発生を確実に回避することができる。
【００３９】
更に本発明に係る車両用操舵装置においては、前述したフェイル動作により変速モータ５が短絡せしめられ、該変速モータ５が回生ブレーキとして作用し、出力歯車50に噛合する伝動歯車47を介して伝達機構４のキャリア46に制動力が加わる。これにより、キャリア48の回転速度が低下した後にロックソレノイド６を動作させて、この動作によるキャリア46の拘束を、わずかな力にて確実に行わせることができ、前述した問題をより有効に回避することができる。また非常時にのみ必要なロックソレノイド６の小型化を図ることができ、無用な製品コストの増大を防止することができる。更にロックソレノイド６が動作不良になった場合においても、変速モータ５により加えられる制動力の作用によりキャリア46の回転が規制されるから、入力軸2aから出力軸2bへの伝動不能に陥る虞れがなく、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】伝達機構の構成を略示する縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  ステアリングホイール（操舵部材）、２  ステアリング軸、2a  入力軸、2b  出力軸、３  操舵機構、４  伝達機構、５  変速モータ、６  ロックソレノイド（ロック手段）、７  伝達比制御部（制御手段）、41  入力サンギヤ、42  出力サンギヤ、43  入力遊星ギヤ、44  出力遊星ギヤ、45  支軸、46  キャリア、52  短絡回路（短絡手段）
【図１】
2008024058.tif 000003
【図２】
2008024058.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月24日(2006.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
伝達比制御部７は、更に、走行中に伝達比制御部７自身、又は変速モータ５がフェイル状態となり、上記の手順による制御が不能となった場合、短絡回路52に動作指令を発し、その後にロックソレノイド６に励磁指令を発するフェイル動作をなす。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
更に本発明に係る車両用操舵装置においては、前述したフェイル動作により変速モータ５が短絡せしめられ、該変速モータ５が回生ブレーキとして作用し、出力歯車50に噛合する伝動歯車47を介して伝達機構４のキャリア46に制動力が加わる。これにより、キャリア46の回転速度が低下した後にロックソレノイド６を動作させて、この動作によるキャリア46の拘束を、わずかな力にて確実に行わせることができ、前述した問題をより有効に回避することができる。また非常時にのみ必要なロックソレノイド６の小型化を図ることができ、無用な製品コストの増大を防止することができる。更にロックソレノイド６が動作不良になった場合においても、変速モータ５により加えられる制動力の作用によりキャリア46の回転が規制されるから、入力軸2aから出力軸2bへの伝動不能に陥る虞れがなく、安全性を高めることができる。