(57)【要約】【課題】  操舵輪とステアリングギアとを機械的に連結することなく、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれを防止することが可能な操舵装置を提供すること。【解決手段】  回転操作部材ＳＷと、回転操作部材ＳＷの操作量に応じて駆動されるアクチュエータＡと、回転操作部材ＳＷに連結されることなく上記アクチュエータＡのみの駆動により操舵される車輪Ｗ，Ｗとを備えた車両の操舵装置において、車輪トー角検知手段７０を備え、イグニッションスイッチがオフ状態で回転操作部材ＳＷの回転を阻止する回転阻止手段Ｂを設けた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作部材と、回転操作部材の操作量に応じて駆動されるアクチュエータと、回転操作部材に連結されることなく上記アクチュエータのみの駆動により操舵される車輪とを備えた車両の操舵装置において、車輪トー角検知手段を備え、イグニッションスイッチがオフ状態で回転操作部材の回転を阻止する回転阻止手段を設けたことを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】
回転操作部材が、操舵輪と、操舵輪の中心部に連結された操舵軸と、操舵軸を回転自在に保持する保持部材とを有してなり、回転阻止部材を電磁ブレーキとし、電磁ブレーキの一端を軸に連結し、他端を保持部材に連結したことを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。
【請求項３】
回転操作部材が、操舵輪と、操舵輪の中心部に連結された操舵軸と、操舵軸を回転自在に保持する保持部材と、上記操舵軸にトルクを与える操作用アクチュエータとを備え、当該アクチュエータに回転阻止部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。
【請求項４】
上記アクチュエータの軸と操舵軸とを歯車機構により連結するとともに、回転阻止部材を電磁ブレーキとし、電磁ブレーキの一端をアクチュエータの軸に連結し、他端を保持部材に連結したことを特徴とする請求項３に記載の車両の操舵装置。
【請求項５】
イグニッションスイッチがオフ状態で車輪の操舵を阻止する操舵阻止手段を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転操作部材が車両の操舵輪に機械的に連結されない、いわゆる、ステアバイワイヤ式における車両の操舵装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にステアバイワイヤ式の操舵装置においては、たとえば、両端が車輪に連結されたラックと当該ラックを駆動するピニオンギアとからなる車輪を操舵するステアリングギアは、操舵輪に機械的に連結されず、換わりに操舵輪の操作量を検知する検知手段と、検知手段が検知した操作量に応じて上記ピニオンギアを駆動するアクチュエータとを備え、運転者が操舵輪を操作すると、その操作量に応じて、操舵輪が操舵されるようになっている（たとえば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
そして、これら従来のステアバイワイヤ式の操舵装置にあっては、フェールセーフや回転操作部材と車輪の向きとの位置ずれ防止等のために、操舵輪とステアリングギアのピニオンとを機械的に連結する手段をも備えている。
【特許文献１】特開２００１−１０６１１１号公報（発明の実施の形態，図１）
【特許文献２】特開２００２−８７３０８号公報（発明の実施の形態，図１）
【特許文献３】特開２００２−２１１４１７号公報（発明の実施の形態，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の操舵装置にあっては、以下の問題点がある。
【０００５】
従来の操舵装置では、ステアバイワイヤ式の操舵系統に異常が発見されたときや、エンジン停止時に、機械的にステアリングギアと操舵輪に連結された操舵軸とを電磁クラッチなどで連結しているが、そのため、ステアリングギアに連結される操舵軸が不要であると言うステアバイワイヤ式のメリットが失われる。
【０００６】
したがって、一般的な機械的に連結された操舵装置と同様の構成に電磁クラッチを付加した構成が必要となり、また一般的な機械的に連結された操舵装置と同様の取付スペースが必要となる。
【０００７】
したがって、本発明は上記弊害を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、操舵輪とステアリングギアとを機械的に連結することなく、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれを防止することが可能な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】
【０００８】
上記した目的を達成するため、第１の課題解決手段における車両の操舵装置は、回転操作部材と、回転操作部材の操作量に応じて駆動されるアクチュエータと、回転操作部材に連結されることなく上記アクチュエータのみの駆動により操舵される車輪とを備えた車両の操舵装置において、車輪トー角検知手段を備え、回転操作部材の回転を阻止する回転阻止手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
第２の課題解決手段における車両の操舵装置は、第１の課題解決手段において、  回転操作部材が、操舵輪と、操舵輪の中心部に連結された操舵軸と、操舵軸を回転自在に保持する保持部材とを有してなり、回転阻止部材を電磁ブレーキとし、電磁ブレーキの一端を軸に連結し、他端を保持部材に連結したことを特徴とする。
【００１０】
第３の課題解決手段における車両の操舵装置は、第１の課題解決手段において、  回転操作部材が、操舵輪と、操舵輪の中心部に連結された操舵軸と、操舵軸を回転自在に保持する保持部材と、上記操舵軸にトルクを与える操作用アクチュエータとを備え、当該アクチュエータに回転阻止部材を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第４の課題解決手段は、第３野課題解決手段における車両の操舵装置において、上記アクチュエータの軸と操舵軸とを歯車機構により連結するとともに、回転阻止部材を電磁ブレーキとし、電磁ブレーキの一端をアクチュエータの軸に連結し、他端を保持部材に連結したことを特徴とする。
【００１２】
第５の課題解決手段は、第１から第４のいずれかの課題解決手段において、イグニッションスイッチがオフ状態で車輪の操舵を阻止する操舵阻止手段を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両の操舵装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両のイグニッションスイッチがオフの時には、操舵輪がロック状態とされる。したがって、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれが防止される。そして、この操舵輪のロック状態から、イグニッションスイッチがオンされても、こんどは、操舵角の操作に応じた車輪の操舵が行われるので、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれが防止される。
【００１４】
したがって、操舵輪とステアリングギアとを機械的に連結することなく、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれを防止することが可能となり、たとえば、操舵輪を一杯に切ったときに、車輪が最大トー角を採らなかったり、操舵輪を一杯に切らない状態でも車輪が最大トー角をとってしまったりするような不具合を防止できる、すなわち、正常な操舵輪操作が可能となる。
【００１５】
また、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれが防止されているので、上記位置ずれ防止のための操舵輪とステアリングギアとの機械的連結が不要となるから、部品点数の削減、および、操舵装置の省スペース化を図ることが可能となる。
【００１６】
さらに、イグニッションスイッチがオフ状態のときには操舵輪は、ロック状態となるので、車両の盗難による被害を受けずにすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、本発明の一実施の形態における車両の操舵装置を概念的に示す図である。図２は、一実施の形態における操舵装置の回転操作部材の断面図である。図３は、一実施の形態における回転阻止手段の縦断面図である。図４は、一実施の形態の変形例における車両の操舵装置を概念的に示す図である。
【００１８】
図１に示すように、一実施の形態における車両の操舵装置は、回転操作部材Ｃと、アクチュエータＡと、アクチュエータＡにより駆動されるラックＲと、ラックＲの両端にタイロッド８およびナックルアーム９を介して連結される車輪Ｗ，Ｗと、回転阻止手段たる電磁ブレーキＢとで構成されている。
【００１９】
以下、詳細に説明すると、回転操作部材Ｃは、図１から図３に示すように、操舵輪ＳＷと、操舵輪ＳＷの中心部に連結される操舵軸Ｓと、操舵軸Ｓを回転自在に保持する保持部材Ｈと、上記操舵軸Ｓにトルクを与える操作用アクチュエータたるモータ１０とで構成されている。具体的には、操舵軸Ｓは、棒状に形成され、一端には操舵輪ＳＷが連結され、他端側には、図２に示すように、歯車１１が嵌着されており、図３に示すように、保持部材Ｈにボールベアリング３０，３０を介して回転自在に保持されている。また、上記歯車１１はウォームギア１２に噛合しており、このウォームギア１２は、保持部材Ｈにボールベアリング１３，１４を介して回転自在に軸支され、さらに、ウォームギア１２の一端は、保持部材Ｈに固定された操作用アクチュエータたるモータ１０のシャフト１０ａに連結されている。したがって、操舵輪ＳＷの操作速度は、上記歯車１１とウォームギア１２の組み合せにより増速されてモータ１０に伝達されている。そして、上記モータ１０は、コントローラ１５に接続されており、コントローラ１５からの指令により駆動されるようになっている。なお、モータ１０は、具体的には図示はしないが、ブラシレスモータであれば、フレーム内に回転自在に挿入したシャフト１０ａと、フレームに取付けられるコアに巻装したコイルと、シャフト１０ａに取付けられる複数の磁石とで構成され、磁石はコイルおよびコアに対向するように設けられている。モータ１０はブラシレスモータ以外に、たとえば、直流ブラシ付モータや交流モータ等が使用可能である。
【００２０】
さらに、ウォームギア１２の他端は、エンコーダ２０が連結されている。このエンコーダ２０は、保持部材Ｈに取付けられたセンサケース１７内に固定された光源２１と、光源に対向する光センサ２２と、図示しない処理回路と、ウォームギア１２の端部に連結され、上記ケース１７にボールベアリング１９を介して回転自在に軸支される軸２３と、軸２３の図２中下端外周に固定された光源に対向する周円部に透光領域と遮光領域を備えた円板２４とで構成され、円板２４は、光源２１と光センサ２２との間の隙間に位置させてある。そして、エンコーダ２０の光センサ２２は、操舵軸Ｓが回転すると、歯車１１およびウォームギア１２を介して円板２４が回転し、円板２４の透光領域を通過した光を受けるときに出力する円板２４の回転位置を示す電気信号を伝達可能なようにコントローラ１５に接続されている。なお、上述したところでは、エンコーダ２０を設けているが、モータ１０がブラシレスモータの場合にはホール素子やレゾルバ等のシャフトの回転位置検出が可能なセンサを備えているので、エンコーダ２０を省略するとして、エンコーダ２０の役割を上記センサに果たさせるとしてもよく、エンコーダ２０の代わりに操作軸Ｓもしくは操作輪ＳＷの回転角や回転速度を検出する公知のセンサを使用してもよい。
【００２１】
また、操舵軸Ｓは、図３に示すように、保持部材Ｈの図３中下端に固定された回転阻止手段たる電磁ブレーキＢに連結されている。この電磁ブレーキＢは、操舵軸Ｓが連結されるアーマチュア４０と、保持部材Ｈ側に固定される電磁石４１とで構成されており、具体的には、操舵軸Ｓは、環状の板バネ４４を介してアーマチュア４０を支持するハブ４５に連結され、他方、保持部材Ｈに固定される電磁石４１は、コイル４２と、コイル４２が内設される鉄心４３と、アーマチュア４０に対抗する面に形成した摩擦板４６とで構成され、上記コイル４２に電流を印加すると、アーマチュア４０が板バネ４４のバネ力に抗して電磁石４１に吸引されて摩擦板４６に当接し、これにより操舵軸Ｓは、保持部材Ｈに対し回転しえなくなる。また、コイル４２への通電を断つと、アーマチュア４０が上記板バネ４４の復元力により電磁石４１から離れるので、操舵軸Ｓは保持部材Ｈに対し自由に回転することが可能となる。そして、このコイル４２は、車両のイグニッションスイッチがオフの状態で通電されるように、車両の電源に接続され、イグニッションスイッチがオン状態では断電されるようになっている。なお、回転阻止手段たる電磁ブレーキＢの取付位置は、操舵輪ＳＷの回転を阻止できる限りにおいて、操舵軸Ｓの端部に限られず、図１に示すように、モータ１０と操舵輪ＳＷとの間に設けられるとしてもかまわない。
【００２２】
つづいて、アクチュエータＡは、たとえば、操作用アクチュエータと同様に、ブラシレスモータとして構成されており、具体的には、図示はしないが、フレーム内に回転自在に挿入したシャフトＡ１と、フレームに取付けられるコアに巻装したコイルと、シャフトＡ１に取付けられる複数の磁石とで構成され、磁石はコイルおよびコアに対向するように設けられている。そして、上記アクチュエータＡのコイルもコントローラ１５に接続されている。なお、アクチュエータＡをブラシレスモータとして説明したが、他のモータたとえば直流ブラシ付モータや交流モータ等が使用可能である。また、図示はしないが、シャフトＡ１には、シャフトＡ１の回転角を検出できるように、車輪トー角検知手段としてのレゾルバ７０が設けられ、このレゾルバ７０は、コントローラ１５に接続されている。
【００２３】
さらに、アクチュエータＡのシャフトＡ１には、図示はしないが、ウォームギアが取付けられており、このウォームギアは図示しない歯車に噛合し、さらに歯車と軸を同じにするピニオンギア５０が設けられている。すなわち、シャフトＡ１はウォームギアおよび歯車を介してピニオンギア５０に連結されている。したがって、アクチュエータＡの回転速度は、減速されてピニオンギア５０に伝達され、このピニオンギア５０は、車両にスライド自在に取付けられたラックＲに噛合している。すなわち、アクチュエータＡが駆動されると、ラックＲは図１中左右方向に移動することができ、さらに、ラックＲの両端はタイロッド８に連結され、タイロッド８の端部は、ナックルアーム９を介して車輪Ｗ，Ｗに連結されている。したがって、上述のようにラックＲが車両に対して移動せしめられると、車輪Ｗ，Ｗが同じ舵角で操舵されるようになっている、いわゆる、ラックピニオン式のステアリングギアとして構成されている。なお、上記したところでは、ステアリングギアをラックピニオン式としているが、ボールスクリュー式としてもよく、また、車輪Ｗ，ＷとラックＲとのリンク機構は本実施の形態においては、いわゆる、ラックピニオン式であるが、センターアーム式やクロスリンク式等の他の公知のリンク機構としても差し支えない。さらに、リンク機構を使用せずに、個々の車輪をアクチュエータにより直接的に駆動するとしてもよい。
【００２４】
さらに、コントローラ１５は、上記エンコーダ２０、モータ１０、アクチュエータＡ、アクチュエータＡの回転位置検出手段にそれぞれ接続されるとともに、車両の走行速度を検出する車速センサ６０に接続され、さらには、上記レゾルバ７０に接続されている。そして、コントローラ１５は、エンコーダ２０および回転位置検出手段および車速センサ６０およびレゾルバ７０からの信号を受け取り、モータ１０およびアクチュエータＡを駆動する為に必要な電流を出力することができるものであればよく、具体的には、ハードウェアとしては図示しないが、エンコーダ２０および車速センサ６０およびレゾルバ７０からの信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と低周波及び高周波成分をカットするバンドパスフィルタと、ＣＰＵ、ＲＯＭ等の記憶装置、ＲＡＭ、水晶発振子及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとモータ１０およびアクチュエータＡを駆動する駆動回路とから構成され、モータ１０およびアクチュエータＡの駆動制御に必要な演算処理手順と制御信号出力手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納させておくとする周知なシステムで良い。なお、ブラシレスモータとしてのモータ１０およびアクチュエータＡの場合、駆動回路は、たとえば、電圧源に接続されるＰＷＭ回路と、ＰＷＭ回路に接続されるベースドライブ回路と、ベースドライブ回路に接続されるトランジスタインバータと、ホール素子等が接続される回転ロジックとで構成される周知のものが使用可能であり、その他、そのモータの種類に応じて電流量を調整可能なものが使用できる。そして、コントローラ１５は、操舵輪ＳＷが運転者によって操作されると、エンコーダ２０で検知した操作量および操作速度に対応した操舵角と操舵角速度を実現するべく、アクチュエータＡを駆動制御して、対応する操舵角分だけ車輪Ｗ，Ｗを操舵させる。具体的には、コントローラ１５は、操作量に応じた操舵角を演算もしくは制御マップより操作量に応じた操舵角を抽出すると同時に、上記車輪トー角検知手段たるレゾルバ７０で検知する車輪トー角変化量から判断して、対応する操舵速度で操舵角分だけ車輪Ｗ，Ｗが操舵されるようにアクチュエータＡを駆動制御する。なお、上記制御にあたり、車輪トー角がニュートラルな状態およびその状態での操舵輪ＳＷ
の位置を基準としてあらかじめコントローラ１５の記憶装置に記憶させておき、その後の操舵輪ＳＷの操作量および車輪のトー角変化量を検知して操舵輪ＳＷの絶対位置および車輪トー角の絶対角度をコントローラ１５に把握させておくとよい。
【００２５】
このとき、車両の車速から操舵輪ＳＷに操舵反力としての所定のトルクを付加すべくモータ１０を駆動する。上記一連の制御を継続的に行うことにより、操舵輪ＳＷが機械的にステアリングギアに連結されていなくとも、操舵することが可能となり、運転者は操舵輪ＳＷに負荷される操舵反力により車速に応じた自然な操舵感をえることが可能となっている。なお、車輪トー角検知手段を、上述のように、アクチュエータＡのシャフトＡ１に取付けたレゾルバ７０としているが、ラックＲの位置検出を可能とするたとえばポテンショメータやストロークセンサー等を使用してもよいし、車輪の支点にポテンショメータ等を取付けて実際の車輪のトー角を直接検出するものとしてもよい。
【００２６】
そして、車両のイグニッションスイッチがオフの時には、上記電磁ブレーキＢの電磁石４１に電流が供給される。すると、電磁石４１にアーマチュア４０が吸引され、操舵軸Ｓは、保持部材Ｈに対し回転が阻止され、操舵輪ＳＷがロック状態とされる。したがって、ロック状態となる直前、すなわち、車両のイグニッションスイッチがオン状態下では、上記のコントローラ１５の制御により操舵輪ＳＷと車輪Ｗ，Ｗとの位置は一致させてあり、イグニッションスイッチがオフとなった状態、すなわち、コントローラ１５が断電されると同時に操舵輪ＳＷはロックされるから、イグニッションスイッチがオフ状態では操舵輪ＳＷと車輪Ｗ，Ｗのトー角との位置ずれが防止される。そして、この操舵輪ＳＷのロック状態から、イグニッションスイッチがオンされても、こんどは、コントローラ１５によって操舵輪ＳＷの操作に応じた車輪Ｗ，Ｗの操舵が行われるので、操舵輪ＳＷと車輪Ｗ，Ｗのトー角との位置ずれが防止される。
【００２７】
したがって、操舵輪とステアリングギアとを機械的に連結することなく、操舵輪と車輪のトー角との位置ずれを防止することが可能となり、たとえば、操舵輪を一杯に切ったときに、車輪が最大トー角を採らなかったり、操舵輪を一杯に切らない状態でも車輪が最大トー角をとってしまったりするような不具合を防止できる、すなわち、正常な操舵輪操作が可能となる。
【００２８】
また、イグニッションスイッチがオフされてコントローラ１５が断電されても、操舵輪ＳＷと車輪Ｗ，Ｗのトー角との位置ずれが防止されているので、上記位置ずれ防止のための操舵輪ＳＷとステアリングギアとの機械的連結が不要となるから、部品点数の削減、および、操舵装置の省スペース化を図ることが可能となる。
【００２９】
さらに、イグニッションスイッチがオフ状態のときには操舵輪ＳＷは、ロック状態となるので、車両の盗難による被害を受けずにすむ。
【００３０】
また、イグニッションスイッチがオンされた状態、すなわち、車両走行状態ににあっては、上記電磁ブレーキＢには電流供給が行われないので、何らかの原因により電磁ブレーキＢへ通電が不能な状態となっても、操舵輪ＳＷを自由に操作可能なフリー状態を維持するだけであるから、車両走向中に操舵不能となる事態を引き起こす心配もない。
【００３１】
なお、本実施の形態においては、操舵軸Ｓに電磁ブレーキＢを取付けているが、モータ１０のシャフト１０ａに電磁ブレーキを取付けて、イグニッションスイッチがオフ状態のときに、シャフト１０ａをロックするとしてもよい。そうすることによっても、操舵軸Ｓはロックされるので同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００３２】
つづいて、図４に示す、一実施の形態の変形例について説明する。この変形例における車両の操舵装置にあっては、上記一実施の形態における車両の操舵装置のアクチュエータＡのシャフトＡ１に操舵阻止手段たる電磁ブレーキＢを設けたものである。そして、この変形例にあっては、イグニッションスイッチがオフ状態となると、操舵輪ＳＷがロックされるだけでなく、アクチュエータＡもロックされ、車輪Ｗ，Ｗもロック状態となる。
【００３３】
したがって、上記一実施の形態と同様の効果が得られると同時に、車輪Ｗ，Ｗ側もロックされるため、車輪Ｗ，Ｗに外力が負荷される場合にあっても、操舵輪ＳＷと車輪Ｗ，Ｗのトー角との位置ずれは生じないので、操舵輪ＳＷと車輪Ｗ，Ｗのトー角との位置ずれ防止効果が高くなる。
【００３４】
なお、上記した各実施の形態では、イグニッションスイッチがオフとなったときに電磁ブレーキが通電されるとされているが、断電時にロック状態となるような電磁ブレーキを採用するとしてもよく、また、電磁ブレーキ以外の回転阻止手段を採用してもよい。
【００３５】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態における車両の操舵装置を概念的に示す図である。
【図２】一実施の形態における操舵装置の回転操作部材の断面図である。
【図３】一実施の形態における回転阻止手段の縦断面図である。
【図４】一実施の形態の変形例における車両の操舵装置を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
８    タイロッド
９    ナックルアーム
１０  アクチュエータたるモータ
１０ａ  シャフト
１１  歯車
１２  ウォームギア
１３，１４，１９  ボールベアリング
１５  コントローラ
１７  センサケース
２０  エンコーダ
２１  光源
２２  光センサ
２３  軸
２４  円板
３０  ボールベアリング
４０  アーマチュア
４１  電磁石
４４  板バネ
４５  ハブ
４２  コイル
４３  鉄心
４６  摩擦板
５０  ピニオンギア
６０  車速センサ
７０  レゾルバ
Ａ  アクチュエータ
Ａ１  シャフト
Ｂ    電磁ブレーキ
Ｃ  回転操作部材
Ｈ    保持部材
Ｒ    ラック
Ｓ    操舵軸
ＳＷ  操舵輪
Ｗ    車輪
【図１】
2005247171.tif 000003
【図２】
2005247171.tif 000004
【図３】
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【図４】
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