(57)【要約】【課題】車両用ステア・バイ・ワイヤ式ステアリング装置のバックアップシステムを、確実に且つ迅速に作動させることができるとともに、小型にすることができること。【解決手段】車両用ステアリング装置１０は、ステアリングハンドル２１の操舵量に応じて、転舵用アクチュエータ３８から転舵用動力を発生させ、転舵用動力を、ステアリングハンドルから機械的に分離した転舵機構３０へ伝え、転舵機構にて転舵車輪３５，３５を転舵させるものである。ステアリングハンドルに設けた操舵軸２２と転舵機構に設けた入力軸３１との間を、連結信号Ｃｎによって連結状態となる軸継手５２で連結した。軸継手は、操舵軸に設けた第１の継手半体と、入力軸に設けた第２の継手半体と、第１・第２の継手半体同士を連結状態に切換える連結部材と、連結信号を受けたときに連結部材を連結させるように作動空気圧を発する作動空気発生装置とからなる。【選択図】        図１
2005029012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドル等の操舵部材の操舵量に応じて、転舵用アクチュエータから転舵用動力を発生させ、この転舵用動力を、前記操舵部材から機械的に分離した転舵機構に伝え、転舵機構にて転舵車輪を転舵させるようにした車両用ステアリング装置において、
この車両用ステアリング装置は、前記操舵部材に操舵軸を連結し、前記転舵機構に前記操舵軸の操舵力を入力する入力軸を連結し、これらの操舵軸と入力軸との間を、通常は開放状態であるとともに連結信号によって連結状態となる、軸継手にて連結した構成であり、
この軸継手は、前記操舵軸に設けた第１の継手半体と、前記入力軸に設けた第２の継手半体と、これら第１・第２の継手半体同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材と、この連結部材を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置と、からなり、
この作動空気発生装置は、前記連結信号を受けていないときには、前記連結部材を開放させるように作動空気圧を維持するとともに、前記連結信号を受けたときには、前記連結部材を連結させるように前記作動空気圧を減圧又は増圧するようにした構成であることを特徴とした車両用ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用ステアリング装置の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な車両用ステアリング装置は、ステアリングハンドルに転舵機構を連結することで、ステアリングハンドルの操舵力により転舵機構を介して転舵車輪を転舵させる構成である。
これに対して近年、ステアリングハンドルから転舵機構を機械的に分離し、操舵量に応じて転舵用アクチュエータが転舵用動力を発生し、この転舵用動力を転舵機構へ伝えることで車輪を転舵させる方式の、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ式（ｓｔｅｅｒ−ｂｙ−ｗｉｒｅ、略称「ＳＢＷ」）の開発が進められている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−５５５０号公報（第２−３頁、第５頁、図１、図１０）
【０００４】
特許文献１による従来の車両用ステアリング装置の概要を図１６で説明する。
図１６は従来の車両用ステアリング装置の概要図であり、特開平１１−５５５０号公報の図１０を再掲する。なお、符号は振り直した。
【０００５】
従来の車両用ステアリング装置２００は、ステアリングハンドル２０１から操舵系駆動手段２０４を機械的に分離した、ステア・バイ・ワイヤ式ステアリング装置であって、ステアリングハンドル２０１の操作角を操作角検出手段２０２で検出し、この検出信号に応じて制御手段２０３から制御信号を発し、この制御信号に応じて操舵系駆動手段２０４が左右の前輪（転舵車輪）２０５，２０５を転舵するようにしたというものである。
【０００６】
制御手段２０３は、操舵系駆動手段２０４を制御することによって、ステアリングハンドル２０１の操作角に対する前輪２０５，２０５の転舵角θｗの角度比の特性、すなわち、操舵特性を自動的に設定することができる。さらに制御手段２０３は、操作反力発生手段２０６を制御することによって、ステアリングハンドル２０１の操作に応じた操作反力（操舵反力）を自動的に制御することができる。この操作反力は、ステアリングハンドル２０１に対して回転方向に付加する操作抵抗である。
ステアリングハンドル２０１から操舵系駆動手段２０４を機械的に分離したので、相互間の機械的な制約を受けることなく、操舵特性を比較的自由に設定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の車両用ステアリング装置２００は、ステアリングハンドル２０１に操舵系駆動手段２０４を電気的にのみ接続した構成である。何らかの要因によって、電気的な接続が解除されたときであっても、ステアリングハンドル２０１で前輪２０５，２０５を操舵できるような配慮が必要である。これに対して、電気的な接続が解除されたときに、自動的に切り替わるバックアップシステムを設けることが考えられる。このようなバックアップシステムは、確実に且つ迅速に作動するとともに、車両の狭いスペースに配置するので小型であることが求められる。
【０００８】
そこで本発明の目的は、車両用ステア・バイ・ワイヤ式ステアリング装置のバックアップシステムを、確実に且つ迅速に作動させることができるとともに、小型にすることができる、技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、ステアリングハンドル等の操舵部材の操舵量に応じて、転舵用アクチュエータから転舵用動力を発生させ、この転舵用動力を、操舵部材から機械的に分離した転舵機構に伝え、転舵機構にて転舵車輪を転舵させるようにした車両用ステアリング装置において、
この車両用ステアリング装置が、操舵部材に操舵軸を連結し、転舵機構に操舵軸の操舵力を入力する入力軸を連結し、これらの操舵軸と入力軸との間を、通常は開放状態であるとともに連結信号によって連結状態となる、軸継手にて連結した構成であり、
この軸継手が、操舵軸に設けた第１の継手半体と、入力軸に設けた第２の継手半体と、これら第１・第２の継手半体同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材と、この連結部材を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置と、からなり、
この作動空気発生装置が、連結信号を受けていないときには、連結部材を開放させるように作動空気圧を維持するとともに、連結信号を受けたときには、連結部材を連結させるように作動空気圧を減圧又は増圧するようにした構成であることを特徴とする。
【００１０】
電気的な接続が解除されたときに、連結信号を受けた作動空気発生装置は作動空気圧を減圧又は増圧する。連結部材は連結駆動することによって、第１・第２の継手半体同士を機械的に連結する。この結果、軸継手はステアリングハンドル等の操舵部材に転舵機構を機械的に接続する。すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。従って、操舵部材の操舵力を軸継手を介して転舵機構に機械的に伝えて、転舵車輪を転舵することができる。
【００１１】
さらには、バックアップシステムを軸継手によって構成するとともに、この軸継手を、操舵軸に設けた第１の継手半体と、入力軸に設けた第２の継手半体と、第１・第２の継手半体同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材と、連結信号を受けたときに連結部材を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置とによって構成したので、バックアップシステムを確実に且つ迅速に作動させることができる。しかも、バックアップシステムを小型にすることができるので、車両の狭いスペースに容易に配置することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１３】
図１は本発明に係る車両用ステアリング装置の模式図である。車両用ステアリング装置１０は、操舵部材としてのステアリングハンドル２１から転舵機構３０を機械的に分離し、ステアリングハンドル２１の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ３８から転舵用動力を発生させ、この転舵用動力を転舵機構３０へ伝えることで、転舵機構３０にて左右の転舵車輪３５，３５を転舵させる方式の、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式（ｓｔｅｅｒ−ｂｙ−ｗｉｒｅ、略称「ＳＢＷ」）のステアリング装置である。以下、車両用ステアリング装置１０について詳しく説明する。
【００１４】
この車両用ステアリング装置１０の操舵機構２０は、運転者が握るステアリングハンドル２１と、ステアリングハンドル２１に連結した操舵軸２２と、ステアリングハンドル２１の操舵角を検出する操舵角センサ２３と、ステアリングハンドル２１に対する操舵反力（反力トルク）を発生する反力モータ２４と、反力モータ２４の回転角を検出するモータ回転角センサ２５と、操舵反力を操舵軸２２に伝達する反力伝達機構２６と、からなる。
【００１５】
反力モータ２４は電動モータである。反力伝達機構２６は、反力モータ２４のモータ軸に設けたウォーム２７と、操舵軸２２に結合するとともにウォーム２７に噛み合わせたウォームホイール２８とからなる、ウォームギヤ機構、すなわち倍力機構である。
操作反力は、ステアリングハンドル２１に対して回転方向に付加する操作抵抗である。
【００１６】
ところで反力伝達機構２６においては、ウォーム２７のねじ山の進み角を、ねじ面の摩擦角よりも若干大きく設定してある。その理由は操舵軸２２側、すなわちウォームホイール２８側からウォーム２７を回せるようにするためである。
【００１７】
転舵機構３０は、操舵軸２２の操舵力を入力する入力軸３１と、入力軸３１に作用した転舵トルクを検出する転舵トルクセンサ３２と、入力軸３１にラックアンドピニオン機構３３を介して連結したラック軸３４と、ラック軸３４の両端に左右の転舵車輪３５，３５（例えば前輪）を連結するタイロッド３６，３６及びナックル３７，３７と、入力軸３１に転舵用動力を付加する転舵用アクチュエータ３８と、入力軸３１の回転角を検出する入力軸回転角センサ４１と、ラック軸３４の位置を検出するラック軸位置センサ４２と、からなる。
【００１８】
ラックアンドピニオン機構３３は、入力軸３１に形成したピニオン４３とラック軸３４に形成したラック４４とからなる。
転舵用アクチュエータ３８は、転舵用動力を発生する転舵動力モータ４５と、転舵用動力を入力軸３１に伝達する転舵動力伝達機構４６と、からなる。転舵動力モータ４５は電動モータである。転舵動力伝達機構４６は、転舵動力モータ４５のモータ軸に設けたウォーム４７と、入力軸３１に結合するとともにウォーム４７に噛み合わせたウォームホイール４８とからなる、ウォームギヤ機構、すなわち倍力機構である。
【００１９】
ところで、転舵動力伝達機構４６においては、ウォーム４７のねじ山の進み角を、ねじ面の摩擦角よりも若干大きく設定してある。その理由は入力軸３１側、すなわちウォームホイール４８側からウォーム４７を回せるようにするためである。
【００２０】
このように車両用ステアリング装置１０は、ラック軸３４の両端から転舵トルクを取り出すようにしたエンドテイクオフ型操舵装置である。さらに車両用ステアリング装置１０は、ステアリングハンドル２１に設けた操舵軸２２と転舵機構３０に設けた入力軸３１との間を、軸継手５２にて連結したものである。より具体的には、操舵軸２２に第１自在軸継手５１を介して軸継手５２の操舵入力側を連結し、軸継手５２の操舵出力側を第２自在軸継手５３を介して入力軸３１に連結するようにした。
この軸継手５２は、通常は開放状態であるとともに、制御部６１の連結信号Ｃｎによって連結状態となる、通常時開放式の継手である。
【００２１】
上記制御部６１は操舵角センサ２３、モータ回転角センサ２５、転舵トルクセンサ３２、入力軸回転角センサ４１、ラック軸位置センサ４２からそれぞれ検出信号を受けるとともに、車両の走行速度を検出する車速センサ６２、ヨー角速度（ヨー運動の角速度）を検出するヨーレートセンサ６３、車両の加速度を検出する加速度センサ６４、その他の各種センサ６５からそれぞれ検出信号を受けて、反力モータ２４、転舵動力モータ４５及び軸継手５２に制御信号を発するものである。
【００２２】
すなわち、制御部６１は、反力モータ２４を制御することによって、ステアリングハンドル２１の操作に応じた操舵反力を自動的に設定し、操舵反力をステアリングハンドル２１に付加して、次の（１）〜（４）のように制御することができる。
【００２３】
（１）反力モータ２４によってウォームホイール２８を、ステアリングハンドル２１の操舵方向とは逆方向へ回転させた場合には、ステアリングハンドル２１の操舵力を反力モータ２４の操舵反力によって打ち消す作用が働く。このため、ステアリングハンドル２１を操舵するときに、操舵反力分だけ大きい操舵力が必要となる。
【００２４】
（２）反力モータ２４によってウォームホイール２８を、ステアリングハンドル２１の操舵方向と同方向へ回転させた場合には、ステアリングハンドル２１の操舵力に反力モータ２４の操舵反力を加える作用が働く。このため、ステアリングハンドル２１を操舵するときに、操舵反力分だけ小さい操舵力ですむ。
【００２５】
（３）ステアリングハンドル２１を任意の角度で停止状態に保持させる場合には、それまでのステアリングハンドル２１の回転方向とは逆方向に、反力モータ２４の操舵反力を調整しながらウォームホイール２８を回転させることによって、保持力を発生させる。
【００２６】
（４）その後にステアリングハンドル２１を戻す場合には、ステアリングハンドル２１の中立位置までステアリングハンドル２１を自動的に戻す、いわゆるセルフアライニングトルクに相当する戻し力（操舵反力）が、反力モータ２４からウォームホイール２８に伝達する。
【００２７】
さらに制御部６１は、転舵動力モータ４５を制御することによって、ステアリングハンドル２１の操舵角に対する転舵車輪３５，３５の転舵角の角度比の特性、すなわち、操舵特性を自動的に設定することができる。
言い換えると、上述のようにステアリングハンドル２１から転舵機構３０を機械的に分離したので、ステアリングハンドル２１の操舵角と転舵用アクチュエータ３８の動作量との対応関係を、機械的な制約を受けることなく設定することができる。この結果、操舵特性を車速、車両の旋回程度や加減速の有無等、車両の走行状態に応じて柔軟に設定することができる。従って、車両用ステアリング装置１０の設計の自由度を高めることができる。
さらに制御部６１は、連結信号Ｃｎを軸継手５２に発することで、軸継手５２が連結状態となるように制御することができる。
【００２８】
図２は本発明に係る操舵機構の側面図である。操舵機構２０は、操舵軸２２及び反力モータ２４を取付けた操舵ユニットケース７１の上部を車体７２に取付け、操舵ユニットケース７１から突出させた第１自在軸継手５１に軸継手５２を連結したものである。７３はステアリングハンドル２１の位置調整をするときに操作する操作レバーである。
【００２９】
図３は本発明に係る操舵ユニットケース周りの断面図である。操舵ユニットケース７１は、ケース本体７４と、ケース本体７４の開口を塞ぐリッド７５と、リッド７５に取付けて操舵軸２２並びに操舵角センサ２３周りを覆うコラムカバー７６とからなる。以下、操舵ユニットケース７１に対する各部材の取り合い構成について説明する。
【００３０】
操舵軸２２は互いに同心上に配列した複数の軸部材８１〜８４を連結した複合軸である。詳しく説明すると操舵軸２２は、ステアリングハンドル２１（図１参照）に直接に連結した第１軸８１と、第１軸８１に連結した管状の第２軸８２と、第２軸８２内に挿通するとともに第２軸８２に一端を連結したトーションバー８３と、トーションバー８３の他端に連結するとともに第１自在軸継手５１の一端を連結した第３軸８４とからなる。
【００３１】
トーションバー８３は、文字通りトルクに対して正確にねじれ角が発生するメンバーであって、操舵トルクが作用すると第２軸８２と第３軸８４との間での相対ねじり変位を発生するものである。
【００３２】
操舵角センサ２３は、第２軸８２と第３軸８４とに掛け渡すことで、第２軸８２と第３軸８４との間の相対ねじれ変位に応じて軸方向へ変位可能なコア９１付きスライダ９２と、このスライダ９２の変位量（コア９１の変位量）を電気信号に変換するべくセンサハウジング９３に取付けたコイル９４とからなる、非接触式操舵トルクセンサ（可変インダクタンス式センサ）である。
【００３３】
ケース本体７４は、反力モータ２４を取付けるとともに反力伝達機構２６を収納したものであり、リッド７５はセンサハウジング９３を取付けたものである。
回転部材である第１自在軸継手５１又は操舵軸２２はケーブルリール９６を備える。このケーブルリール９６は、操舵ユニットケース７１に対して回転可能に取付け、軸継手５２（図２参照）側に接続する電気ケーブル９７を巻いた部材である。このようにすることで、電気ケーブル９７を反力モータ２４や操舵角センサ２３の電気ケーブルと共に操舵ユニットケース７１側に集約することができる。
なお、操舵軸２２のうち第３軸８４に、ウォームホイール２８を取付けた。
【００３４】
図４は本発明に係る軸継手の断面図である。図５は本発明に係る軸継手の要部を拡大した断面図であり、図４に対応させて表した。
図４に示すように、軸継手５２は、操舵軸２２（図３参照）に設けた第１の継手半体１０２と、入力軸３１（図１参照）に設けた第２の継手半体１０３と、これら第１・第２の継手半体１０２，１０３同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材１０７と、この連結部材１０７を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置１０８（図１３参照）とを、基本構成としたものである。
【００３５】
詳しく説明すると軸継手５２は、操舵軸２２側（図３参照）の第１自在軸継手５１の他端に結合した第１軸部材１０１と、第１軸部材１０１に結合した第１の継手半体１０２と、第１の継手半体１０２に連結可能な第２の継手半体１０３と、第２の継手半体１０３に結合した第２軸部材１０４と、第２軸部材１０４に結合した第３軸部材１０５と、第３軸部材１０５にスプライン結合にて連結した第４軸部材１０６と、連結部材１０７と、作動空気発生装置１０８とからなる。第４軸部材１０６は、図１に示す入力軸３１側の第２自在軸継手５３に連結することになる。
【００３６】
これらの部材５１，５３，１０１〜１０６は同一の軸心ＣＬ上に配列することになる。第１軸部材１０１、第３軸部材１０５及び第４軸部材１０６は管状の部材である。第１の継手半体１０２はハブ付き管フランジ状の部材である。第２の継手半体１０３は環状の円盤である。第２軸部材１０４は、管状の基部１１１と、基部１１１の一端から径外方へ拡がる円盤状の継手連結部１１２と、からなる一体成形品である。
【００３７】
図４及び図５に示すように、軸継手５２の具体的な構成は、第１軸部材１０１の先端に第１の継手半体１０２を溶接し、第１の継手半体１０２内に第２軸部材１０４の基部１１１の一端を挿通するとともに、第１の継手半体１０２で軸受１１３，１１３を介して基部１１１を相対回転可能に支持し、基部１１１内に第３軸部材１０５を挿通し、第１軸部材１０１内で基部１１１と第３軸部材１０５の一端同士を溶接し、第３軸部材１０５内に第４軸部材１０６を挿通するとともにスプライン結合した構成である。第４軸部材１０６は図２に示すように、第２自在軸継手５３に連結することができる。
【００３８】
第２の継手半体１０３は、基部１１１に嵌合するとともに、継手連結部１１２に重ねてボルト止め等により固定することで、第１の継手半体１０２に対向させた状態で、第２軸部材１０４に取付けることができる。
【００３９】
図６は図４の６矢視図、図７は図４の７−７線断面図、図８は図４の８−８線断面図、図９は図４の９−９線断面図である。
図４〜図６に示すように継手連結部１１２は、軸心ＣＬを中心とした同一円上に１個の吸気用膨出部１１４と複数（例えば４個）の空気室用膨出部１１５・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）とを、第１の継手半体１０２とは反対側へ膨出したものである。吸気用膨出部１１４に開けた吸気接続口１１６及び空気室用膨出部１１５・・・に開けた第１空気室１１７・・・は、軸心ＣＬに平行な貫通孔である。
【００４０】
図４及び図７に示すように、吸気接続口１１６及び複数の第１空気室１１７・・・は、継手連結部１１２のうち第１の継手半体１０２に対向する対向面１１２ａに形成された、還状溝状の連通路１１８によって、互いに連通したした孔である。
【００４１】
図４及び図５に示すように、第２の継手半体１０３は、第１の継手半体１０２へ向かって膨出する複数（例えば４個）の空気室用膨出部１１５・・・を備える。これらの空気室用膨出部１１５・・・は、第２空気室１２１・・・及びロッド挿通孔１２２・・・を開けたものである。大径の第２空気室１２１は小径のロッド挿通孔１２２に同心で連通する。第２空気室１２１とロッド挿通孔１２２とは、軸心ＣＬに平行な貫通孔である。
【００４２】
図５、図７及び図８に示すように、複数の第２空気室１２１・・・は、軸心ＣＬを中心とした同一円上で且つ第１空気室１１７・・・に合致する位置にある。このため、図７に示す連通路１１８は第１空気室１１７・・・に連通し、第２空気室１２１・・・にも連通する。
図８に示すように第２空気室１２１は、空気の流れを円滑にするために、丸孔１２３の内周面に丸孔１２３と平行な複数の切欠き部１２４・・・を形成した孔である。
【００４３】
図５に示すように連結部材１０７は、第１・第２空気室１１７，１２１と、第１・第２空気室１１７，１２１内に軸心ＣＬに平行に取付けた筒状のシリンダ１３１と、シリンダ１３１内に進退可能に挿通した連結ロッド１４１と、連結ロッド１４１を第１の継手半体１０２へ向かって弾発する圧縮コイルばね（弾発部材）１５１と、連結ロッド１４１並びに圧縮コイルばね１５１を保持するバックプレート１５２と、からなる。このような連結部材１０７は、第１・第２空気室１１７，１２１の個数に合わせて複数個ある。バックプレート１５２は、中心に通気孔１５２ａを有する円板状の支承板である。１５３は止め輪である。
【００４４】
連結ロッド１４１は、ロッド挿通孔１２２から第１の継手半体１０２に先端が臨むロッド部１４２と、ロッド部１４２の後方でロッド部１４２よりも大径の仕切部１４３と、仕切部１４３の後方で仕切部１４３よりも小径のロッド基部１４４と、最後端でロッド基部１４４よりも若干大径の被支承部１４５と、後端面に開いて圧縮コイルばね１５１の一端側を入れる有底のばね嵌合部１４６とからなる。
仕切部１４３が第２空気室１２１の壁へ当たったときに、連結ロッド１４１が第１の継手半体１０２へ前進する限界位置となる。
【００４５】
シリンダ１３１は、進退移動不能に取付けられた部材であり、第２空気室１２１から第１空気室１１７へ延びるとともに仕切部１４３を進退可能に支持した第１シリンダ部１３２と、第１空気室１１７内でロッド基部１４４を隙間１３３を有して嵌合するとともに被支承部１４５を支持した第２シリンダ部１３４とからなる。
【００４６】
隙間１３３は、第１・第２シリンダ部１３２，１３４と仕切部１４３とロッド基部１４４と被支承部１４５とによって囲まれた第３空気室である。以下、隙間１３３のことを第３空気室１３３と言うことにする。
上記シリンダ１３１は、第１空気室１１７と第３空気室１３３との間を連通する連通孔１３５を有するとともに、第１の継手半体１０２側の前端に切欠き部１３６を有する。切欠き部１３６は、第１シリンダ部１３２内と第２空気室１２１とを連通する連通路である。
仕切部１４３は、第２空気室１２１と第３空気室１３３との間を仕切る部材である。
【００４７】
一方、図５及び図９に示すように第１の継手半体１０２は、複数の連結ロッド１４１・・・が嵌合可能な複数個のロッド連結孔１０２ａ・・・を有する。これらのロッド連結孔１０２ａ・・・は、軸心ＣＬを中心とした同一円上に一定ピッチ（ピッチ角α１）で配列し、連結ロッド１４１・・・に平行な貫通孔である。
【００４８】
ところで、例えば連結ロッド１４１・・・の個数が４個の場合には、ロッド連結孔１０２ａ・・・の個数は、２の倍数又は４の倍数で設定されることになる。４個の連結ロッド１４１・・・に対して、２の倍数である周３０個のロッド連結孔１０２ａ・・・を開けた場合には、軸心ＣＬに対して点対称な位置にある２個の連結ロッド１４１，１４１だけが、ロッド連結孔１０２ａ，１０２ａに挿入して連結し得る。
【００４９】
このようにすることにより、第１の継手半体１０２と第２の継手半体１０３とを、ピッチ角α１の半分である角度α２だけ周方向へ相対的にずらすことで、４個の連結ロッド１４１・・・のうち２個をロッド連結孔１０２ａ，１０２ａに連結できる。従って、連結部材１０７を速やかに且つ円滑に連結させることができる。
なお、連結ロッド１４１・・・やロッド連結孔１０２ａ・・・の個数を増すことによって、第１の継手半体１０２と第２の継手半体１０３とを相対的にずらす角度は、より小さくてすむ。
【００５０】
ところで、連結部材１０７を連結させるときには、図１に示す制御部６１は反力モータ２４を回転制御することによって、連結ロッド１４１・・・とロッド連結孔１０２ａとの位置を合わせることになる。例えば、図１に示すように、操舵角センサ２３の中立位置と入力軸回転センサ４１の中立位置とが合致するように、制御部６１は反力モータ２４を回転制御する。
【００５１】
図４及び図５に示すように、第１の継手半体１０２は、複数個のロッド連結孔１０２ａ・・・のうち１個又は複数個に対してロッド検出センサ１５５を備える。ロッド検出センサ１５５は、連結ロッド１４１がロッド連結孔１０２ａに挿入して連結したときに、連結ロッド１４１の先端で押されたことを検出するリミットスイッチである。例えば、連結ロッド１４１がロッド連結孔１０２ａに連結したときに、ロッド検出センサ１５５は連結完了信号を発する。このようなロッド検出センサ１５５は、図４に示すように電気ケーブル９７によって制御部６１（図１参照）に接続されることになる。
【００５２】
次に、上記構成の軸継手５２の作用を図１０〜図１２に基づき説明する。
図１０は本発明に係る軸継手の作用図（その１）、図１１は本発明に係る軸継手の作用図（その２）、図１２は本発明に係る軸継手の作用図（その３）である。
【００５３】
図１０は、軸継手５２が開放状態にあることを示す。連結ロッド１４１はロッド連結孔１０２ａから外れている。このため、第１・第２の継手半体１０２，１０３同士は開放状態にある。
【００５４】
その後、第２空気室１２１の作動空気を連通路１１８を介して吸気接続口１１６（図４参照）から排気すると、第２空気室１２１内の作動空気圧は減圧になる。この結果、第２空気室１２１内の作動空気圧Ｐ１１は第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧Ｐ１２よりも小さくなる。第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧Ｐ１２及び圧縮コイルばね１５１の弾発力は、仕切部１４３に対して前進させる方向に作用する。
【００５５】
第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧Ｐ１２及び圧縮コイルばね１５１の弾発力によって、連結ロッド１４１は前進し、図１１に示すようにロッド連結孔１０２ａに挿入して連結状態になる。この連結状態を検出したロッド検出センサ１５５は、連結完了信号を発する。
【００５６】
上述のように、連結ロッド１４１を前進駆動するのに、図１０に示す第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧Ｐ１２によって、圧縮コイルばね１５１の弾発力を補助することができる。このため、圧縮コイルばね１５１の弾発力だけの場合に比べて、連結ロッド１４１をより一層速やかに且つ円滑に前進させることができる。
なお、第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧が、第２空気室１２１内の減圧された作動空気圧と同等程度に減圧するのに要する時間は、第１・第３空気室１１７，１３３内の加圧に要する時間と概ね同じである。
【００５７】
図１１に示すように、連結部材１０７は連結駆動することによって、第１・第２の継手半体１０２，１０３同士を機械的に連結する。この結果、軸継手５２は連結状態となり、図１に示すステアリングハンドル２１に転舵機構３０を機械的に接続する。
図１１に示すように、第１軸部材１０１を回すと、その回転力は第１の継手半体１０２→連結ロッド１４１→第２の継手半体１０３→継手連結部１１２→基部１１１→第３軸部材１０５の経路で第４軸部材１０６に伝わる。
【００５８】
その後、吸気接続口１１６（図４参照）から比較的高圧の作動空気を供給すると、この作動空気は図１２に示すように、連通路１１８を介して第２空気室１２１に入る。
図１２に示すように、第２空気室１２１内の作動空気圧Ｐ２１は第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧Ｐ２２よりも大きい。さらには、第２空気室１２１内の作動空気圧Ｐ２１によって、連結ロッド１４１の仕切部１４３を後退させる力を、第１・第３空気室１１７，１３３内の空気圧Ｐ２２及び圧縮コイルばね１５１の弾発力によって、仕切部１４３を前進させる力よりも大きく設定してある。
【００５９】
この力の差Ｗによって、連結ロッド１４１は後退し、図１０に示すようにロッド連結孔１０２ａから外れて開放状態に復帰する。この開放状態を検出したロッド検出センサ１５５は、開放信号を発する。
すなわち、連結部材１０７は開放駆動することによって、第１・第２の継手半体１０２，１０３同士を開放状態に切換える。この結果、軸継手５２は開放状態となり、図１に示すステアリングハンドル２１から転舵機構３０を機械的に分離する。
【００６０】
次に、軸継手５２の吸気接続口１１６（図４参照）に作動空気圧を発する作動空気発生装置１０８について、図１３に基づき説明する。
図１３は本発明に係る作動空気発生装置の模式図である。作動空気発生装置１０８は、制御部６１から連結信号Ｃｎを受けていないときには、軸継手５２の連結部材１０７を開放させるように作動空気圧を維持するとともに、制御部６１から連結信号Ｃｎを受けたときには、連結部材１０７を連結させるように作動空気圧を減圧するようにした構成である。
【００６１】
具体的に説明すると、作動空気発生装置１０８は、エンジン１６１によって駆動される圧縮空気源としてのエアコンプレッサ１６２と、エアコンプレッサ１６２から供給された作動空気（圧縮空気）を除湿する除湿器１６３と、除湿された作動空気を一時的に蓄えるエアチャンバ１６４と、第１電磁弁１６５、第２電磁弁１６６、第３電磁弁１６７及びこれらを接続するエア配管とからなる。
【００６２】
除湿器１６３は、作動空気を除湿（乾燥）するための吸湿剤を備えたドライヤである。
エアチャンバ１６４は、吸気接続口１１６へ供給する作動空気の流量変化や温度変化等による、作動空気の圧力変動を吸収できるように、十分な容量を有するクッションタンクである。このエアチャンバ１６４は、内部の圧力が一定圧に達したことを検出する圧力センサ（圧力スイッチ）１６８を備える。
【００６３】
エアコンプレッサ１６２及びその供給・排気配管の組合せ構造体は圧縮空気源ユニット１７１をなす。エアチャンバ１６４と第１電磁弁１６５の組合せ構造体はチャンバユニット１７２をなす。第２電磁弁１６６と第３電磁弁１６７の組合せ構造体はコントロール弁ユニット１７３をなす。
【００６４】
圧縮空気発生源１７１は、大気を取入れるとともに排気を放出する吸排気口１７５と、排気を入れる排気入口１７６と、作動空気（圧縮空気）を吐出する吐出口１７７とを備える。吸排気口１７５は、エアコンプレッサ１６２の吸気口に接続した口である。排気入口１７６は、排気を逆止弁１７８を介して吸排気口１７５へ流す接続口である。吐出口１７７は、エアコンプレッサ１６２で発生した作動空気を吐出する接続口である。
【００６５】
除湿器１６３は、吐出口１７７に接続管１８１にて接続する第１入口１６３ａと、第１入口１６３ａから取入れた作動空気を除湿した後に排出する第１出口１６３ｂと、第２入口１６３ｃと、第２入口１６３ｃから取入れた作動空気を除湿した後に排出する第２出口１６３ｄとを備える。
【００６６】
第１電磁弁１６５は、非励磁時に開となる二方弁であって、一方のポートをエアチャンバ１６４の第１接続口１６４ａに接続管１８２で接続し、他方のポートを圧縮空気発生源１７１の排気入口１７６に接続管１８３で接続するように配管した弁である。
【００６７】
第２電磁弁１６６は三方弁であって、共通の第１ポート１６６ａをエアチャンバ１６４の第１接続口１６４ａに接続管１８４で接続し、非励磁時に閉となる第２ポート１６６ｂを除湿器１６３の第１出口１６３ｂに接続管１８５で接続し、非励磁時に開となる第３ポート１６６ｃを除湿器１６３の第２入口１６３ｃに接続管１８６で接続するように配管した弁である。
接続管１８５は、第１出口１６３ｂから第２ポート１６６ｂにのみ作動空気が流れるように、逆止弁１８７を介在する。接続管１８６は、第３ポート１６６ｃから第２入口１６３ｃにのみ排気が流れるように、逆止弁１８８を介在する。
【００６８】
第３電磁弁１６７は、非励磁時に開となる二方弁であって、一方のポートを除湿器１６３の第２出口１６３ｄに接続管１９１で接続し、他方のポートを圧縮空気発生源１７１の排気入口１７６に接続管１９２で接続するように配管した弁である。
【００６９】
エアチャンバ１６４の第２接続口１６４ｂは、エアホース１９５によって吸気接続口１１６に接続したものである。エアホース１９５は、図２及び図４に示すように、第３・第４軸部材１０５，１０６の周囲に緩く巻いた後に、一端部の接続ジョイント１９６にて吸気接続口１１６に接続したものである。
【００７０】
ところで、上記制御部６１は圧力センサ１６８の検出信号を受けて、次の（１）及び（２）の制御もすることになる。
（１）エアチャンバ１６４内の圧力が一定値に達したという検出信号を圧力センサ１６８から受けたときには、第２電磁弁１６６を非励磁にさせるとともに、エアコンプレッサ１６２を停止させることで、エアチャンバ１６４への作動空気の供給を停止する。
（２）エアチャンバ１６４内の圧力が一定値よりも低下したという検出信号を圧力センサ１６８から受けたときには、エアコンプレッサ１６２を再び始動させることで、エアチャンバ１６４への作動空気の供給を再開する。
【００７１】
次に、上記構成の作動空気発生装置１０８の作用について、図１３〜図１５に基づき説明する。
図１４は本発明に係る作動空気発生装置の作用図（その１）であり、図１５は本発明に係る作動空気発生装置の作用図（その２）である。
【００７２】
図１３はエンジン１６１が停止しているときの作動空気発生装置１０８を示す。このとき、連結ロッド１４１がロッド連結孔１０２ａに連結しているので、軸継手５２は連結状態にある。
その後、エンジン１６１を始動したときに、制御部６１は車両用ステアリング装置１０（図１参照）のシステムが正常であるか否かについて自己診断をし、正常であると判断したときに図１４に示すように開放信号Ｌｅを発する。
【００７３】
図１４に示すように開放信号Ｌｅにより、エアコンプレッサ１６２は駆動し、全ての電磁弁１６５〜１６７は励磁して弁を切換える。エアコンプレッサ１６２は、吸排気口１７５から取入れた大気を圧縮し、高圧の作動空気（圧縮空気）として吐出口１７７へ送る。
この結果、作動空気はエアコンプレッサ１６２→吐出口１７７→接続管１８１→除湿器１６３→逆止弁１８７→接続管１８５→第２電磁弁１６６→接続管１８４→エアチャンバ１６４→エアホース１９５の経路で吸気接続口１１６に流れる。
【００７４】
このときに吸気接続口１１６に流れる作動空気の圧力は、連結部材１０７を開放させることができる程度の高圧である。従って、連結ロッド１４１がロッド連結孔１０２ａから外れるので、軸継手５２は開放状態になる。
作動空気発生装置１０８は、制御部６１から開放信号Ｌｅだけを受け続けており、連結信号Ｃｎ（図１３参照）を受けていないので、連結部材１０７を開放させるように、高圧である作動空気圧を維持することになる。
【００７５】
軸継手５２が開放状態にあるので、図１に示すように、ステアリングハンドル２１を操舵すると、制御部６１が転舵動力モータ４５を制御することで、転舵機構３０によって、車両の走行状態に応じた最適な操舵特性で転舵車輪３５，３５を転舵することができる。
【００７６】
その後、何らかの要因により、図１に示す操舵機構２０と転舵機構３０との間での電気的な接続が解除されたときには、制御部６１は、連結ロッド１４１がロッド連結孔１０２ａに連結していないという検出信号を、ロッド検出センサ１５５から受けているという条件において、連結信号Ｃｎを発する。
図１５に示すように連結信号Ｃｎにより、エアコンプレッサ１６２が停止し、第２電磁弁１６６、第３電磁弁１６７、第１電磁弁１６５の順に非励磁になって弁を切換える。
【００７７】
この結果、連結部材１０７における第２空気室１２１内（図１０参照）の作動空気は吸気接続口１１６→エアホース１９５→エアチャンバ１６４→接続管１８２→第１電磁弁１６５→接続管１８３→排気入口１７６→逆止弁１７８→吸排気口１７５の経路（第１経路）１９７を流れて大気に放散する。
【００７８】
また、第２空気室１２１内（図１０参照）の作動空気は吸気接続口１１６→エアホース１９５→エアチャンバ１６４→接続管１８４→第２電磁弁１６６→接続管１８６→逆止弁１８８→除湿器１６３→接続管１９１→第３電磁弁１６７→接続管１９２→排気入口１７６→逆止弁１７８→吸排気口１７５の経路（第２経路）１９８を流れて大気に放散する。
【００７９】
このときの第２空気室１２１内（図１０参照）の作動空気の圧力は、連結部材１０７を連結させることができる程度の低圧である。従って、連結ロッド１４１がロッド連結孔１０２ａに連結するので、軸継手５２は連結状態になる。
このように、電気的な接続が解除されたときに、連結信号Ｃｎを受けた作動空気発生装置１０８は、作動空気圧を減圧することができる。
【００８０】
図１１に示すように、連結部材１０７は連結駆動することによって、第１・第２の継手半体１０２，１０３同士を機械的に連結する。この結果、図１に示すように軸継手５２はステアリングハンドル２１に転舵機構３０を機械的に接続する。すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。従って、ステアリングハンドル２１の操舵力を軸継手５２を介して転舵機構３０へ機械的に伝えて、転舵車輪３５，３５を転舵することができる。
【００８１】
ところで、図１に示す操舵機構２０と転舵機構３０との間での電気的な接続が継続している、通常の状態であっても、エンジン１６１（図５参照）を停止させるとともに、図示せぬイグニッションキーをキーシリンダから抜き取ったときに、制御部６１は次のような制御をなす。
すなわち、図１５に示すように制御部６１は、エアコンプレッサ１６２を停止させ、第１電磁弁１６５を非励磁にさせて弁を切換える。第２空気室１２１内（図１０参照）の作動空気は第２経路１９８だけを流れて大気に放散する。
【００８２】
次に、上記構成の車両用ステアリング装置１０の作用について図１に基づき説明する。
通常状態において、軸継手５２は開放状態にある。ステアリングハンドル２１を操舵すると、制御部６１が転舵動力モータ４５を制御することで、転舵機構３０によって、車両の走行状態に応じた最適な操舵特性で転舵車輪３５，３５を転舵することができる。
さらには、軸継手５２が開放状態にあるので、ステアリングハンドル２１の操作に応じて反力モータ２４で発生した最適な操舵反力を、ステアリングハンドル２１に付加することができる。
【００８３】
その後、（１）何らかの要因によって操舵機構２０と転舵機構３０との間での電気的な接続が解除されたとき、又は（２）図示せぬイグニッションキースイッチをオフにしたときには、制御部６１は連結信号Ｃｎを発して軸継手５２を連結状態にする。
すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。従って、ステアリングハンドル２１の操舵力を軸継手５２を介して転舵機構３０へ機械的に伝えて、転舵車輪３５，３５を転舵することができる。
【００８４】
さらには、バックアップシステムを軸継手５２によって構成するとともに、この軸継手５２を、操舵軸２２に設けた第１の継手半体１０２（図４参照）と、入力軸３１に設けた第２の継手半体１０３（図４参照）と、第１・第２の継手半体１０２，１０３同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材１０７（図４参照）と、連結信号Ｃｎを受けたときに連結部材１０７を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置１０８（図１４参照）とによって構成したので、バックアップシステムを確実に且つ迅速に作動させることができる。しかも、バックアップシステムを小型にすることができるので、車両の狭いスペースに容易に配置することができる。
【００８５】
なお、上記本発明の実施の形態において、車両を操舵するための操舵部材はステアリングハンドル２１に限定されるものではなく、例えばジョイスティックであってもよい。
また、制御部６１は、例えば何らかの要因によって転舵動力モータ４５が停止状態となったときに、反力モータ２４に転舵動力モータ４５の役割を果たさせるように、制御する構成であってもよい。
【００８６】
また、第１の継手半体１０２は、操舵軸２２（例えば第３軸８４）に直接に連結してもよい。第２の継手半体１０３は、入力軸３１、第２自在軸継手５３又は第４軸部材１０６に直接に連結してもよい。
また、制御部６１は、操舵角センサ２３に転舵トルクセンサ３２の役割を果たさせるように、制御する構成であってもよい。
【００８７】
また、作動空気発生装置１０８は、連結信号Ｃｎを受けたときには、連結部材１０７を連結させるように作動空気圧を減圧又は増圧するようにした構成であればよい。
また、エアサスペンションを装着した車両に車両用ステアリング装置１０を装着した場合には、エアサスペンション用のエアコンプレッサや除湿器を、エアコンプレッサ１６２や除湿器１６３として、そのまま使用することができる。この場合には、本発明のエアチャンバ１６４、第３電磁弁１６７、圧力センサ１６８を追加するとともに、第１経路１９７が成立する配管構成とすればよい。
【００８８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、操舵部材に操舵軸を設け、転舵機構に操舵軸の操舵力を入力する入力軸を設け、これらの操舵軸と入力軸との間を軸継手にて連結し、この軸継手を、操舵軸に設けた第１の継手半体と、入力軸に設けた第２の継手半体と、第１・第２の継手半体同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材と、連結信号を受けたときに連結部材を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置とによって構成したので、電気的な接続が解除されたときに、連結信号を受けた作動空気発生装置が作動空気圧を減圧又は増圧して、連結部材を連結駆動させることにより、第１・第２の継手半体同士を機械的に連結することができる。この結果、軸継手はステアリングハンドル等の操舵部材に転舵機構を機械的に接続する。すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。従って、操舵部材の操舵力を軸継手を介して転舵機構に機械的に伝えて、転舵車輪を転舵することができる。
【００８９】
さらには、バックアップシステムを軸継手によって構成するとともに、この軸継手を、操舵軸に設けた第１の継手半体と、入力軸に設けた第２の継手半体と、第１・第２の継手半体同士を連結状態並びに開放状態に切換える連結部材と、連結信号を受けたときに連結部材を連結駆動するための作動空気圧を発する作動空気発生装置とによって構成したので、バックアップシステムを確実に且つ迅速に作動させることができる。しかも、バックアップシステムを小型にすることができるので、車両の狭いスペースに容易に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用ステアリング装置の模式図
【図２】本発明に係る操舵機構の側面図
【図３】本発明に係る操舵ユニットケース周りの断面図
【図４】本発明に係る軸継手の断面図
【図５】本発明に係る軸継手の要部を拡大した断面図
【図６】図４の６矢視図
【図７】図４の７−７線断面図
【図８】図４の８−８線断面図
【図９】図４の９−９線断面図
【図１０】本発明に係る軸継手の作用図（その１）
【図１１】本発明に係る軸継手の作用図（その２）
【図１２】本発明に係る軸継手の作用図（その３）
【図１３】本発明に係る作動空気発生装置の模式図
【図１４】本発明に係る作動空気発生装置の作用図（その１）
【図１５】本発明に係る作動空気発生装置の作用図（その２）
【図１６】従来の車両用ステアリング装置の概要図
【符号の説明】
１０…車両用ステアリング装置、２１…操舵部材（ステアリングハンドル）、２２…操舵軸、３０…転舵機構、３１…入力軸、３５…転舵車輪、３８…転舵用アクチュエータ、５２…軸継手、１０２…第１の継手半体、１０３…第２の継手半体、１０７…連結部材、１０８…作動空気発生装置、Ｃｎ…連結信号。
【図１】
2005029012.tif 000003
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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