(57)【要約】【課題】  ステアリング操作部材の操作量に対する転舵装置の転舵量の比を変更可能な機能を有するステアリングシステムの実用性を向上させる。【解決手段】  ステアリング操作部材と連結された第１要素８２，１８０と転舵装置１２に連結された第２要素９０，１８２との相対動作量をそれらに係合する第３要素１８４，１８６，１５２の駆動量に応じて変更可能な可変動作伝達装置１４に、その第３要素の動作を禁止可能な第３要素動作禁止装置２００を備えさせ、第３要素の動作が許容される状況において、その第３要素の動作を間欠的に禁止するように前記第３要素動作禁止装置２００を制御する。本発明によれば、第３要素の動作が許容される状況、例えば、可変動作伝達装置１４の駆動源１５０が失陥した場合であっても、操作部材の操作量に対する転舵量の比を変更可能であるため、適切な操舵が可能となる。【選択図面】  図２
2007083848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
(a)そのステアリング操作部材に連結されてそれの操作量に応じた動作量の動作が可能に設けられた第１要素と、(b)その第１要素と相対動作可能に設けられた第２要素と、(c)それら第１要素と第２要素と係合する第３要素とを含んで構成される差動機構と、前記第３要素を駆動する駆動源を有し、前記第１要素から前記第２要素へ動作を伝達するとともに、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされた可変動作伝達装置と、
前記第２要素と連結され、その第２要素の動作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記可変動作伝達装置が、前記第３要素の動作を禁止可能な第３要素動作禁止装置を有するものとされ、
前記第３要素の動作が許容される状況において、前記第３要素動作禁止装置を利用して、前記ステアリング操作部材から前記転舵装置への間欠的な動作伝達を実現する間欠動作伝達実現装置を備えた車両用ステアリングシステム。
【請求項２】
当該ステアリングシステムが、前記第３要素の動作を間欠的に禁止するように前記第３要素動作禁止装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置を備え、前記間欠動作伝達実現装置が、前記制御装置を含んで構成された請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項３】
前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素と接触する状態においてその第３要素の動作の抵抗となる摩擦力を発生させる接触部材と、その接触部材が前記第３要素に接触する状態と接触しない状態とを選択的に実現するアクチュエータとを含んで構成された請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項４】
当該ステアリングシステムが、(A)前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との一方と、それが連結される前記第１要素と前記第２要素との一方との間に設けられ、それらの間の連結を解除可能な連結解除装置と、(B)前記第３要素の動作を禁止するように前記第３要素動作禁止装置を制御するとともに、前記ステアリング操作部材と転舵装置との一方と、前記第１要素と第２要素との一方との間の連結を間欠的に解除するように前記連結解除装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置とを備え、前記間欠動作伝達実現装置が、前記連結解除装置と前記制御装置とを含んで構成された請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項５】
前記制御装置が、前記間欠作動制御を実行する際、前記ステアリング操作部材から前記転舵装置への動作伝達が可能な状態におけるそのステアリング操作部材の操作量と操作時間との一方と、前記ステアリング操作部材から転舵装置への動作伝達が不可能な状態におけるそのステアリング操作部材の操作量と操作時間との一方との比である間欠作動比を変更可能とされた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【請求項６】
前記制御装置が、あるパラメータに基づいて前記駆動源を制御することによって、前記ステアリング操作部材の操作量に対する前記転舵装置の転舵量の比である操作転舵比が前記パラメータに依拠した設定比となる設定比制御を実行可能とされ、前記間欠作動制御を実行する際、前記操作転舵比が前記設定比制御における設定比に応じた比となるように前記間欠作動比を変更可能に構成された請求項５に記載の車両用ステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に配備されるステアリングシステムに関し、詳しくは、ステアリング操作部材の操作量に対する転舵装置の転舵量の比を変更可能な機能を有するステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、いわゆるＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering）機能、すなわち、ステアリングホイール等のステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）の操作量に対する転舵装置の転舵量の比である操作転舵比が変更可能な装置を有するステアリングシステムが検討されている。このＶＧＲＳ機能を有する装置は、一般に、差動機構と駆動源とを有しており、例えば、その駆動源等が失陥した場合のように、駆動源によって駆動される差動機構の一要素の概して自由な動作が許容される状況においては、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状況となり得る。そのことを考慮して、下記特許文献１，２に記載されているＶＧＲＳ機能を有する装置は、駆動源によって駆動される差動機構の一要素の動作をロック機構によって禁止することで、操作転舵比が固定的な値とされた状態で操作部材の操作が転舵装置に伝達されるような構造とされている。
【特許文献１】特開２０００−６２６３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１４８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載のシステムは、ロック機構を作動させる前の操作転舵比とロック機構を作動させた後の操作転舵比である固定比との差分に応じて、転舵力をアシストする力をパワーステアリング機能のための駆動源によって変化させることで、ロック機構の作動前後の操作転舵比の変化によって生じる操作違和感を低減可能とされており、一歩進んだステアリングシステムが実現されている。しかし、上記特許文献１に記載のシステムは、特許文献２に記載のシステムも含め、ロック機構によって操作転舵比が固定された値となるため、適切な操舵ができないという問題を抱えている。この問題は、操作転舵比を変更可能な機能を有するステアリングシステムが抱える１つの問題であるが、このＶＧＲＳ機能を有するシステムは、そのような問題への対処を始めとして、実用性を向上させる余地が十分に残されたものとなっている。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いステアリングシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明の車両用ステアリングシステムは、ステアリング操作部材と連結された第１要素と転舵装置に連結された第２要素との相対動作量をそれらに係合する第３要素の駆動量に応じて変更可能な可変動作伝達装置を備えるステアリングシステムであって、第３要素の動作が許容される状況において、ステアリング操作部材から転舵装置への間欠的な動作伝達を実現する間欠動作伝達装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の車両用ステアリングシステムによれば、第３要素の動作が許容される状況、例えば、可変動作伝達装置の駆動源が失陥した場合であっても、間欠動作伝達装置によって操作部材から転舵装置へ間欠的に動作を伝達することで、操作部材の操作量に対する転舵量の比を変更可能であるため、適切な操舵が可能となる。そのような利点を有することで、本発明の車両用ステアリングシステムは、実用性の高いシステムとなる。
【発明の態様】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【０００７】
なお、以下の各項において、（１）項は、請求可能発明の車両用ステアリングシステムの前提となる態様を示した項であり、（１）項に（１１）項の技術的特徴を付加したものが請求項１に相当し、請求項１に（１２）項の技術的特徴を付加したものが請求項２に、請求項２に（３）項の技術的特徴を付加したものが請求項３に、請求項１に（１３）項の技術的特徴を付加したものが請求項４に、請求項１ないし請求項４のいずれかに（６）項の技術的特徴を付加したものが請求項５に、請求項５に（７）項の技術的特徴を付加したものが請求項６に、それぞれ相当する
【０００８】
（１）運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
(a)そのステアリング操作部材に連結されてそれの操作量に応じた動作量の動作が可能に設けられた第１要素と、(b)その第１要素と相対動作可能に設けられた第２要素と、(c)それら第１要素と第２要素と係合する第３要素とを含んで構成される差動機構と、前記第３要素を駆動する駆動源を有し、前記第１要素から前記第２要素へ動作を伝達するとともに、前記第１要素と前記第２要素との相対動作量を前記第３要素の駆動量に応じて変更可能とされた可変動作伝達装置と、
前記第２要素と連結され、その第２要素の動作量に応じた転舵量となる車輪の転舵を実現する転舵装置と
を備えた車両用ステアリングシステムであって、
前記可変動作伝達装置が、前記第３要素の動作を禁止可能な第３要素動作禁止装置を有する車両用ステアリングシステム。
【０００９】
本項に記載の態様は、先に説明したように、種々の請求可能発明に共通の構成要素を列挙した態様であり、本項は、請求可能発明の前提項としての意義を有する。本項の態様のステアリングシステムは、平たく言えば、いわゆるＶＧＲＳアクチュエータを有するステアリングシステムであって、そのＶＧＲＳアクチュエータが、先に述べたロック機構を備えたステアリングシステムである。
【００１０】
本項に記載の「転舵装置」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、車輪を繋ぐ転舵ロッドと、その転舵ロッドを軸線方向に移動させる機構とを含んで構成されるような、既に公知の種々の構成のものを採用することが可能である。そのような転舵ロッドを移動させる機構としては、例えば、ラックピニオン機構，ボールねじ機構等を採用することが可能である。
【００１１】
本項に記載の「可変動作伝達装置」は、第１要素と第２要素との相対動作量が車両の走行速度等のパラメータに依拠して変更可能とされた、いわゆるＶＧＲＳアクチュエータである。可変動作伝達装置を構成する「差動機構」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、第１要素，第２要素が相対回転するものとされ、第３要素がそれらと係合して回転動作する機構とすることが可能である。具体的には、傘状歯車が噛合してなる機構，プラネタリギヤ機構，ハーモニックギヤ機構（２リングギヤ型であっても，カップ型であってもよい），サイクロイド減速機構といった種々のものを採用することが可能である。また、「駆動源」は、種々の駆動源装置を採用することが可能であり、例えば、電動モータを採用することが可能である。なお、それら差動機構および駆動源等を収容するハウジングは、車体に対して固定的に設けられるものであってもよく、車体に対して回転可能に設けられるものであってもよい。前者は、例えば、システムが上記の転舵ロッドを軸線方向に移動させる構造の転舵装置を備える場合にはその転舵装置のハウジングに固定されるもの、あるいは、システムがシャフトとそれを回転可能に保持するチューブとを含んで構成されるステアリングコラムを備える場合にはそのステアリングコラムに固定されるもの等を採用することが可能である。また、後者は、例えば、ステアリングシャフトや転舵装置の入力軸にハウジングが固定され、そのステアリングシャフトや転舵装置の入力軸の回転に伴って回転するような構造のものを採用することが可能である。
【００１２】
本項における「操作量」としては、例えば、ステアリングホイールの回転角、あるいはそれと対応する何らかの指標を採用することが可能であり、極端な例として、第１要素の動作量とすることも可能である。また、「転舵量」としては、例えば、車輪の転舵角，転舵ロッドの変位量，転舵装置の入力軸の回転角、あるいはそれらのいずれかと対応する何らかの指標を採用することが可能であり、極端な例として、第２要素の動作量を採用することも可能である。
【００１３】
上記可変動作伝達装置は、例えば、システムに制御装置を設け、その制御装置によって制御することが可能である。詳しくは、可変動作伝達装置の駆動源を制御することにより第１要素と第２要素との相対動作量を変更することで、ステアリング操作部材の操作量に対する転舵装置の転舵量の比である「操作転舵比」を変更するような制御を行うことが可能である。その操作転舵比は、車両の走行速度等のパラメータに依拠して変更されるように設定することができ、制御装置は、操作転舵比がそのパラメータに依拠した設定比となるように制御を行うことが可能である。具体的には、例えば、車両の速度が速い場合は、車両の走行安定性等に鑑み、操作転舵比を小さくするような制御や、逆に、車両の速度が遅い場合は、車両の操縦容易性等に鑑み、操作転舵比を大きくするような制御を行うことが可能である。
【００１４】
上記可変動作伝達装置は、第３要素の動作を禁止可能な「第３要素動作禁止装置（ロック機構）」を備えるものとされている。その第３要素動作禁止装置は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、第３要素に設けられた被係止部と、車体の一部に設けられてその被係止部を係止可能な係止部とを有し、その係止部によって前記被係止部が係止された係止状態において第３要素の動作を禁止するようなストッパ機構を採用することが可能である。また、例えば、後に説明するような、第３要素と接触する状態においてその第３要素の動作の抵抗となる摩擦力を発生させる接触部材を有し、その接触部材を第３要素に接触させることで第３要素の動作を抑制・禁止することが可能なブレーキ機構を採用することも可能である。
【００１５】
可変動作伝達装置は、第３要素の動作を禁止した状態において、第１要素と第２要素との相対動作量を固定できる構造とされており、本態様のステアリングシステムは、その状態において、前記操作転舵比を固定的に定まる固定比とできる構造とされている。本項の態様においては、例えば、可変動作伝達装置の駆動源の失陥やその駆動源に電流が流れないような制御系の失陥等により、第３要素の概して自由な動作が許容される場合に、操作部材の操作が転舵装置に伝達されない状況となる。その状況において、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作を禁止することで、固定比に従って、操作部材の操作を転舵装置に伝達することが可能とされる。
【００１６】
ところが、固定比に従って操作部材の操作を転舵装置に伝達するだけでは、可変動作伝達装置によって実現されていたような適切な転舵ができないこととなる。そこで、可変動作伝達装置に代えて適切な転舵を可能とするために、以下に示す各項の態様は、操作部材から転舵装置への間欠的な動作伝達を実現すること、言い換えれば、操作部材から転舵装置への動作伝達が可能な伝達可能状態と、操作部材から転舵装置への動作伝達が実質的に不可能な伝達不能状態とを交互に実現させることが可能な構成となっている。詳しく言えば、伝達可能状態は、操作部材の操作を固定比に従って転舵装置に伝達する状態を意味し、伝達不能状態は、操作部材を操作してもその操作が転舵装置に伝達されず車輪が転舵されない状態を意味する。このような構成とすることで、操作転舵比を固定比から任意に変更することが可能であり、可変動作伝達装置に代わえて適切な転舵を実現することが可能となる。なお、その間欠的な動作伝達を実現する構成は、例えば、第３要素の動作を間欠的に禁止するような構成や、第３要素の動作を禁止した状態において操作部材から転舵装置の間の連結を間欠的に解除するような構成を採用することが可能である。
【００１７】
上記間欠的な動作伝達を実現する構成とされた態様においては、例えば、後に詳しく説明する、上記伝達可能状態におけるステアリング操作部材の操作量と操作時間との一方と、上記伝達不能状態におけるそのステアリング操作部材の操作量と操作時間との一方との比である間欠作動比を変更することによって、操作転舵比を変更することが可能である。間欠作動比は、具体的には、例えば、規定された操作部材の操作量，操作時間内に対する伝達不能状態である操作部材の操作量，操作時間の割合である、いわゆるデューティ比的な値を採用することが可能である。そのデューティ比が０であれば操作転舵比は固定比となり、デューティ比を０から大きくするほど操作転舵比は固定比より小さくなる。このように、間欠作動比を変更することによって操作転舵比を固定比より小さい値に変更できるため、その固定比は、あるパラメータに依拠した設定比の範囲内のうちで、比較的大きい値とされることが望ましい。
【００１８】
また、一般的に、操作部材を操作してもその操作が転舵装置に伝達されず車輪が転舵されない状態、つまり、伝達不能状態となる操作部材の操作量が大きい場合や、その状態となる操作時間が長い場合には、運転者は操作感が得られないため違和感を受けることになる。つまり、１回の伝達可能状態と伝達不能状態とを合わせた操作部材の操作量，操作時間は、できる限り小さい方が望ましい。言い換えれば、操作部材の操作量に対して決定される目標転舵量とするまでに、伝達可能状態と伝達不能状態との切り換えの回数を多くすることが望ましいのである。
【００１９】
（２）当該ステアリングシステムが、前記第３要素の動作が許容される状況において、その第３要素の動作を間欠的に禁止するように前記第３要素動作禁止装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置を備えた(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２０】
本項に記載の態様は、間欠的な動作伝達を実現するための一態様である。本項の態様は、第３要素動作禁止装置を制御することによって、第３要素の動作を禁止して第１要素から第２要素へ固定的な相対動作量に従って動作を伝達する伝達可能状態と、第３要素の動作の禁止を解除して第１要素と第２要素とが空転する伝達不能状態とを交互に実現する態様である。上述したように、本項の態様によれば、操作転舵比を変更することが可能であり、適切な操舵が可能となる。本項にいう「第３要素の動作が許容される状況」とは、主に、可変動作伝達装置の駆動源の失陥，その駆動源に電流を供給できない制御系の失陥等によって第３要素の概して自由な動作が許容される状態や、可変動作伝達装置によって正常な伝達が不可能な場合に電流供給を遮断して第３要素の動作が許容される状態を想定している。
【００２１】
（３）前記第３要素動作禁止装置が、前記第３要素と接触する状態においてその第３要素の動作の抵抗となる摩擦力を発生させる接触部材と、その接触部材が前記第３要素に接触する状態と接触しない状態とを選択的に実現するアクチュエータとを含んで構成された(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２２】
本項に記載の態様は、第３要素動作禁止装置をブレーキ機構を有するものに限定した態様である。本項に記載の態様は、例えば、接触部材を第３要素に接触させる力，接触させる面積を変化させることや、第３要素に対する接触部材の動作を減衰させるダンパを設けることで、接触部材を第３要素に接触させる際に摩擦力を徐々に大きくすることや、接触部材を第３要素から離す際に徐々に小さくすることが可能であり、そのような構成とすることで、接触する状態と接触しない状態とを切り換える際に、運転者への違和感を低減することが可能である。なお、本項における「接触部材」は、特に限定されるものではないが、例えば、弾性特性を有するものとすれば、本項の態様は、接触部材を保持する部材と第３要素との距離を調整することで、摩擦力の大きさを変更することが可能である。また、その摩擦力を変更することによって、上記切り換え時の違和感を低減することも可能である。また、「アクチュエータ」も、特に限定されるものではなく、電磁式ソレノイド等の種々のものを採用可能である。
【００２３】
先に述べた第３要素の動作を間欠的に禁止する態様においては、第３要素動作禁止装置によって第３要素の動作を禁止する状態とその禁止を解除した状態とを切り換えることから、その切り換え時に運転者に与える違和感を低減するという観点からすれば、第３要素動作禁止装置は、第３要素の急激な動作の禁止やその動作の禁止の解除が急激に行われるストッパ機構を有するものに比較して、第３要素の動作の抵抗となる摩擦力の大きさを変更可能なブレーキ機構を有するものの方が望ましい。つまり、本項に記載の態様は、第３要素の動作を間欠的に禁止する態様に好適な態様である。
【００２４】
（４）当該ステアリングシステムが、
前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との一方と、それが連結される前記第１要素と前記第２要素との一方との間に設けられ、それらの間の連結を解除可能な連結解除装置と、
前記第３要素の動作を禁止するように前記第３要素動作禁止装置を制御するとともに、前記ステアリング操作部材と転舵装置との一方と、前記第１要素と第２要素との一方との間の連結を間欠的に解除するように前記連結解除装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置と
を備えた(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２５】
本項に記載の態様は、間欠的な動作伝達を実現するための一態様である。本項の態様は、第３要素の動作を禁止することで第１要素から第２要素へ固定的な相対動作量に従って動作を伝達する状態とするとともに、ステアリング操作部材と第１要素との間，転舵装置と第２要素との間のいずれかに設けられた連結解除装置を、連結した伝達可能状態と連結を解除した伝達不能状態とを交互に実現する態様である。前述したように、本項の態様によれば、操作転舵比を変更することが可能であり、適切な転舵が可能となる。本項における「連結解除装置」は、その構成が特に限定されるものではなく、例えば、係止部と被係止部との相互作用によって連結しているものを被係止状態とする構造のものや、クラッチ機構等を採用することが可能である。ちなみに、本項の態様においては、第３要素の動作を禁止した後に、連結解除装置を制御することから、第３要素動作禁止装置は、第３要素と接触部材との間で摩擦力が小さい場合に生じる滑りのない、早急に第３要素の動作を禁止できるストッパ機構を有するものの方が望ましい。
【００２６】
（５）前記ステアリング操作部材と転舵装置との一方と、前記第１要素と第２要素との一方とが、それらの各々に設けられた係合部どうしが摩擦係合することによって連結される構造とされ、前記連結解除装置が、それら係合部どうしを被係合状態とすることで、前記ステアリング操作部材と転舵装置との一方と、前記第１要素と第２要素との一方との連結を解除する構造とされた(4)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００２７】
本項に記載の態様は、上述したステアリングシステムが連結解除装置と制御装置とを備えた態様において、ステアリング操作部材と第１要素との間，転舵装置と第２要素との間のいずれかの連結構造と、その連結を解除する連結解除装置の構造とを限定した態様である。本項における連結解除装置は、例えば、クラッチ的な構造を有するものを採用することが可能である。なお、本項の態様は、例えば、係合部どうしを接触させる力，それらの接触させる面積を変化させることで、連結する部分の連結を解除する際に摩擦力を徐々に小さくなるようにすることや、連結する際に摩擦力を徐々に大きくなるようにすることが可能であり、そのような構成とすることで、連結状態を切り換える際に、運転者への違和感を低減することが可能である。
【００２８】
（６）前記制御装置が、前記間欠作動制御を実行する際、前記ステアリング操作部材から前記転舵装置への動作伝達が可能な状態におけるそのステアリング操作部材の操作量と操作時間との一方と、前記ステアリング操作部材から転舵装置への動作伝達が不可能な状態におけるそのステアリング操作部材の操作量と操作時間との一方との比である間欠作動比を変更可能とされた(2)項ないし(5)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００２９】
本項に記載の態様は、間欠作動比を変更することによって、操作転舵比を変更することが可能であるため、本項に記載の態様によれば、任意の操作転舵比を実現することが可能となる。本項に記載の「間欠作動比」は、例えば、伝達可能状態と伝達不能状態との一方における操作部材の操作量，操作時間に対するそれらの他方における操作部材の操作量，操作時間の割合であってもよく、また、伝達可能状態における操作量，操作時間と伝達不能状態における操作量，操作時間とを合わせたものに対する伝達可能状態と伝達不能状態との一方における操作量，操作時間の割合である、いわゆるデューティ比的な値であってもよい。なお、本項にいう「ステアリング操作部材から転舵装置への動作伝達が不可能な状態」とは、先にも述べたように、操作部材を操作してもその操作が転舵装置に伝達されず車輪が転舵されない状態を意味する。
【００３０】
（７）前記制御装置が、あるパラメータに基づいて前記駆動源を制御することによって、前記ステアリング操作部材の操作量に対する前記転舵装置の転舵量の比である操作転舵比が前記パラメータに依拠した設定比となる設定比制御を実行可能とされ、前記間欠作動制御を実行する際、前記操作転舵比が前記設定比制御における設定比に応じた比となるように前記間欠作動比を変更可能に構成された(6)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００３１】
本項にいう「設定比制御」とは、操作転舵比が先に述べた設定比となるように、ＶＧＲＳアクチュエータの駆動源によって第１要素と第２要素との相対動作量を変更する制御をいう。本項に記載の態様によれば、その設定比制御から前記間欠作動制御への切り換えた後においても、操作転舵比を設定比となるように制御することができるため、運転者に操作量を基準とした転舵量の違いによる違和感を与えることがなく、適切な転舵が可能となる。なお、本項にいう「パラメータ」は、例えば、車両走行状態，車両操作状態等を指標する値とすることが可能である。ちなみに、切り増し操作の際の間欠作動比と切り戻し操作の際の間欠作動比とが異なる場合、伝達可能状態と伝達不能状態との切り換えの指令から実現までの制御の遅れ、前述した摩擦力によって伝達可能状態と伝達不能状態との切り換えを実現するまでの機械的な遅れ等によって、操作部材の中立位置と転舵装置の中立位置とにずれが生じることがある。その場合には、例えば、間欠作動比を調整することによって、そのずれを防止することが可能である。また、ずれが生じてしまった場合に、間欠作動比を調整することによって、その生じたずれを補正することも可能である。
【００３２】
（８）前記第１要素および前記第２要素が、それぞれ、互いに歯数の異なるサーキュラスプラインを含んで構成されて回転動作するものとされ、前記第３要素が、それらサーキュラスプラインの両者に噛合するフレクスプラインとそのフレクスプラインが外嵌されたウェーブジェネレータを含んで構成され、かつ、前記駆動源がそのウェーブジェネレータを回転させるモータとされたことで、前記可変動作伝達装置が、ハーモニックギヤ機構を含んで構成された(1)項ないし(7)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
【００３３】
本項に記載の態様は、可変動作伝達装置をハーモニックギヤ機構（ハーモニックドライブ機構（登録商標），ストレイン・ウェーブ・ギヤリング機構と呼ばれることもある。）に限定した態様である。このハーモニックギヤ機構は、大きな減速比が得られる差動機構を含むコンパクトな変速機構であることから、本項に記載の態様によれば、コンパクトなステアリングシステムが実現する。
【００３４】
（１１）当該ステアリングシステムが、前記第３要素の動作が許容される状況において、前記第３要素動作禁止装置を利用して、前記ステアリング操作部材から前記転舵装置への間欠的な動作伝達を実現する間欠動作伝達実現装置を備えた(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００３５】
本項に記載の態様は、請求可能発明の総括的な概念である。本項にいう「間欠動作伝達実現装置」は、間欠的な動作伝達を実現する手段の総称であり、先に述べた間欠的な動作伝達を実現する態様すべての上位概念である。つまり、その間欠動作伝達実現装置は、先に述べたような、第３要素の動作を間欠的に禁止するものであってもよく、連結解除装置を備えてその装置による連結を間欠的に解除するものであってもよい。
【００３６】
（１２）当該ステアリングシステムが、前記第３要素の動作を間欠的に禁止するように前記第３要素動作禁止装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置を備え、前記間欠動作伝達実現装置が、前記制御装置を含んで構成された(11)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００３７】
本項に記載の態様は、先に述べた第３要素の動作を間欠的に禁止する態様と同様の効果が得られる。また、その態様に従属する態様の各々の技術的特徴を採用することも可能である。
【００３８】
（１３）当該ステアリングシステムが、(A)前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との一方と、それが連結される前記第１要素と前記第２要素との一方との間に設けられ、それらの間の連結を解除可能な連結解除装置と、(B)前記第３要素の動作を禁止するように前記第３要素動作禁止装置を制御するとともに、前記ステアリング操作部材と転舵装置との一方と、前記第１要素と第２要素との一方との間の連結を間欠的に解除するように前記連結解除装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置とを備え、前記間欠動作伝達実現装置が、前記連結解除装置と前記制御装置とを含んで構成された(11)項に記載の車両用ステアリングシステム。
【００３９】
本項に記載の態様は、先に述べた連結解除装置を備えてその装置による連結を間欠的に解除する態様と同様の効果が得られる。また、その態様に従属する態様の各々の技術的特徴を採用することも可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明のいくつかの実施例およびその変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
【００４１】
＜第１実施例＞
１．ステアリングシステムの構成
図１に、本発明の第１実施例であるステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。当該ステアリングシステムは、パワーステアリングシステムであり、大きくは、操作装置１０と、転舵装置１２と、可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ１４と、制御装置としての電子制御ユニット１６（以下、「ＥＣＵ１６」略す場合がある）とに区分することができ、それらを構成要素として含んで構成されている。
【００４２】
操作装置１０は、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール２０と、ステアリングコラム２２（以下、単に「コラム」２２と略する場合がある）とを含んで構成されている。コラム２２は、一端部にステアリングホイール２０が接続されたステアリングシャフト２４と、ステアリングシャフト２４を回転可能に保持するシャフトハウジングとしてのステアリングチューブ２６（以下、単に「チューブ２６」と略す場合がある）とを含んで構成されている。チューブ２６がインストゥルメンツパネルのリインフォースメントに固定されることで、コラム２２が車体に固定して設けられている。また、シャフト２４には、ステアリングホイール２０の接続部において、操作部材の操作量としてのステアリングホイール２０の操作角を検出する操作角センサ２８が設けられている。
【００４３】
転舵装置１２は、車体（詳しくは、シャーシ）に固定されたハウジング３０と、ハウジング３０に軸方向（車両の左右方向）に移動可能に設けられた転舵ロッド３２を主体として構成されている。転舵装置１２は、操作装置１０側からの操舵力が入力される入力軸としてのピニオン軸３４を有している。転舵ロッド３２には、ピニオン軸３４に形成されたピニオン３６と噛合するラック３８が形成され、ピニオン軸３４と転舵ロッド３２とは、ラックアンドピニオン機構によって連結されている（図２参照）。そのような構造により、ピニオン軸３４の回転によって転舵ロッド３２が軸方向に移動するようにされている。また、転舵ロッド３２の両端部の各々は、ボールジョイント４０を介して左右のタイロッド４２の各々の一端部に連結され、タイロッド４２の各々の他端部は、ボールジョイント４４を介して、左右の転舵車輪４６の各々を保持するステアリングナックル４８の各々が有するナックルアーム部５０に連結されている。さらに、転舵装置１２は、車輪４６の転舵に要する転舵力を助勢する助勢機構５２を備えており、転舵ロッド３２の軸方向の移動が助勢される構造とされている。図示は省略するが、転舵ロッド３２にはボールねじ（雄ねじ）が形成されており、転舵装置１２は、ハウジング３０内に、ベアリングボールを有してそのボールねじに螺合するボールナットと、そのボールナットを回転させる電動モータを備えており、そのモータの駆動力によって、転舵ロッド３２の移動が助勢される構造とされているのである。なお、転舵装置１２には、転舵ロッド３２の移動量を検出する転舵量センサ５４が設けられている。
【００４４】
ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、ステアリングホイール２０の回転に応じて回転するステアリングシャフト２４の回転を、転舵装置１２に伝達する機能を果たす装置である。図１に示すように、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、自身のハウジング８０が、転舵装置１２のハウジング３０に締結されることで、転舵装置１２に固定して設けられる。ＶＧＲＳアクチュエータ１４は入力軸８２を備えており、入力軸８２のハウジング８０から延び出す一端部が、ユニバーサルジョイント８４を介してインタミディエイトシャフト８６の一端部に連結される。インタミディエイトシャフト８６の他端部は、ユニバーサルジョイント８８を介して、ステアリングシャフト２４のステアリングホイール２０とは反対側の端部に連結されている。
【００４５】
図２に、ＶＧＲＳアクチュエータ１４の断面図を示す。ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、ハウジング８０と、ハウジング８０に対して回転可能に設けられた入力軸８２と、ハウジング８０に対して回転可能に設けられた出力軸９０と、入力軸８２の回転を回転比が変更可能な状態で出力軸９０に伝達する可変伝達機構９２とを含んで構成されている。ハウジング８０は、３つのサブハウジング（上部ハウジング９４，下部ハウジング９６，ロック機構部ハウジング９８）が組立てられて構成されている。下部ハウジング９６にはフランジ部１００が設けられ、フランジ部１００には、一円周上の４等配の位置に締結穴１０２が穿設されている。フランジ部１００は、そのフランジ面が転舵装置１２のハウジング３０に設けられた台座部１０４の台座面に接する状態で、台座部１０４に取付られる。台座部１０４には、締結穴１０２に相応する位置に４つの雌ねじ穴１０６が設けられており、締結穴１０２と雌ねじ穴１０６との位置を合わせた状態で、締結材としてのボルト１０８により、フランジ部１００と台座部１０４とが締結される。このようにして、ＶＧＲＳアクチュエータ１４のハウジング８０が転舵装置１２のハウジング３０に固定されることで、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は転舵装置１２に固定され、ハウジング８０は、車体に対して相対回転不能に設けられた状態とされるのである。
【００４６】
入力軸８２は、上部軸１１０，下部軸１１２，トーションバー１１４の３つが一体化されたものとして構成されている。上部軸１１０は、ハウジング８０の上部から延出しており、その延出する部分の外周にはセレーションが形成されている。このセレーションが形成された部分において、ユニバーサルジョイント８４が接続され、操作装置１０からの回転が入力される。上部軸１１０は、段付の中空とされており、大径部とされた下部に下部軸１１２を挿通させている。上部軸１１０の大径部の内周面と下部軸１１２の外周面との間には、軸受１１６が介在させられており、上部軸１１０と下部軸１１２とは相対回転可能とされている。下部軸１１２は、下部がフランジ部１１８とされ、また、上端部から軸方向に延びる有底穴が形成されている。その有底穴の底部に、トーションバー１１４の一端部がセレーション嵌合されている。トーションバー１１４のもう一方の端部は、上部軸１１０の上端部にセレーション嵌合されている。このような構成により、入力軸８２は、トーションバー１１４の捻りを許容し、その分だけ自身も捻られるものとされているのである。
【００４７】
出力軸９０は、それの下部が軸部１２０とされ、それの上部に、軸部１２０と一体的に形成されて軸部１２０より大きな径を有する円環部１２２が設けられている。入力軸８２を構成する下部軸１１２のフランジ部１１８は、出力軸９０の円環部１２２と軸部１２０とを繋ぐ鍔部に沿って位置しており、そのフランジ部１１８が円環部１２２に内包される状態とされている。軸部１２０は、中空とされており、上部に、入力軸８２を構成する下部軸１１２の下端部を嵌入させている。下部軸１１２の下端部の外周面と軸部１２０の中空穴の内周面との間には、ブシュ１２４が介在させられており、下部軸１１２と軸部１２０とが相対回転可能とされている。入力軸８２を構成する上部軸１１０は、その外周において軸受１２６を介して上部ハウジング９４に回転可能に保持され、また、出力軸９０の軸部１２０が、その外周において軸受１２８を介して下部ハウジング９６に回転可能に保持されている。
【００４８】
転舵装置１２の入力軸であるピニオン軸３４は、ピニオン３６の下部においてブシュ１３０を介し、また、ピニオン３６の上方において軸受１３２を介して、ハウジング３０に回転可能に設けられている。ピニオン軸３４の上部には、セレーション外歯１３４が形成され、一方、上記出力軸９０の軸部１２０の下部には、セレーション内歯１３６が形成されており、ＶＧＲＳアクチュエータ１４が転舵装置１２に取付られた状態においては、出力軸９０とピニオン軸３４とはセレーション嵌合するようにされている。このような構造とされることで、出力軸９０の回転がピニオン軸３４に伝達されるのである。
【００４９】
先に説明したように、転舵ロッド３２は、ハウジング３０に軸方向に移動可能に保持され、転舵ロッド３２に形成されたラック３８が、ピニオン軸３４のピニオン３６と噛合するようにされている。この転舵ロッド３２のラック３８の背中側には、転舵ロッド３２をバックアップするための機構が設けられている。詳しく言えば、ハウジング３０に設けられた穴に転舵ロッド３２を背後から支持する支持部材１４０が配設され、穴の端部にキャップ１４２が螺合されており、支持部材１４０とキャップ１４２との間には圧縮コイルスプリング１４４が設けられることで、ラック３８とピニオン３６との適切な噛合を担保すべく、転舵ロッド３２がバックアップされているのである。
【００５０】
可変伝達機構９２は、ハーモニックギヤ機構を採用する。このハーモニックギヤ機構の動力源として、ＶＧＲＳアクチュエータ１４には、モータ１５０が設けられている。モータ１５０の出力軸であるモータ軸１５２は、中空とされており、入力軸８２、詳しくは下部軸１１２を自身に挿通させた状態で配設されている。モータ軸１５２の内周面と下部軸１１２の外周面との間には、軸受１５４，１５６が介在させられており、モータ軸１５２は、下部軸１１２に相対回転可能に保持されることで、ハウジング８０に対して回転可能とされている。モータ軸１５２の外周部には、周方向に複数の永久磁石１５８が固定されて配設されており、それらは、モータ１５０のロータを構成している。永久磁石１５８に対向するように、複数の極体１６０（コアにコイルが巻回されたもの）が、ハウジング８０の内面に固定されて配設され、それらの極体１６０の各々がステータ極とされることで、それらはステータを構成している。このような構造とされることで、モータ１５０は、いわゆるブラシレスモータとされているのである。なお、モータ軸１５２の回転位置（回転角度，回転位相と呼ぶこともできる）、つまり、ロータの回転角度位置は、モータ軸１５２の上端部に付設された付設リング１６２とハウジング８０の内面との間に設けられたレゾルバ１６４によって検出されるようになっており、図示を省略するモータ制御回路によって、ロータの回転角度位置に応じて極体１６０への通電を切替えるように制御される。また、モータ１５０の回転速度の制御等も、このレゾルバ１６４の検出信号を利用して行われる。
【００５１】
可変伝達機構９２は、第１サーキュラスプライン（第１リングギヤ）としてのステータギヤ１８０と、第２サーキュラスプライン（第２リングギヤ）としてのドリブンギヤ１８２と、それらに噛合するフレクスプラインとしてのフレキシブルギヤ１８４と、フレキシブルギヤ１８４を支持して波動を発生させるウェーブジェネレータとしての波動発生器１８６とを含んで構成されている。
【００５２】
図３に、軸方向からみた可変伝達機構９２の模式図を示す。この図をも参照しつつ、可変伝達機構９２の構成および機能を説明すれば、以下のようである。ステータギヤ１８０は、内歯が形成されたリングギヤであり、入力軸８２に、詳しくは、下部軸１１２のフランジ部１１８の外周部に固定されて設けられ、入力軸８２と相対回転不能とされている。ドリブンギヤ１８２は、内歯が形成されたリングギヤであり、出力軸９０の円環部１２２の内周部の上方端部に固定されて設けられ、出力軸９０と相対回転不能とされている。さらに言えば、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とは、同軸的に設けられており、入力側のギヤであるステータギヤ１８０が出力側の方向である下方に位置し、出力側のギヤであるドリブンギヤ１８２が入力側の方向である上方に位置することで、あたかも互いの位置を入れ替えるようにして軸方向に並んで配置されている。ステータギヤ１８０の歯数とドリブンギヤ１８２の歯数とは、互いに異なり、ステータギヤ１８０が１０２歯とされているのに対し、ドリブンギヤ１８２が１００歯とされている。フレキシブルギヤ１８４は、外歯が形成されたリングギヤであり、比較的薄いものとされることで、可撓性を有するものとされている。フレキシブルギヤ１８４の歯数は、ドリブンギヤと同じ１００歯とされている。なお、ステータギヤ１８０を１００歯とし、ドリブンギヤ１８２を１０２歯とするようにギヤの歯数を入れ換えてもよい。
【００５３】
波動発生器１８６は、概して楕円状のカムとして機能するものであり、概して楕円盤状をなす支持盤１８８と、支持盤１８８の外周に嵌められたベアリング１９０とを含んで構成されている。支持盤１８８は、自身の中心に軸穴が設けられており、その軸穴にモータ軸１５２を嵌入させた状態で、モータ軸１５２に相対回転不能に接続されている。ベアリング１９０は、自身のインナレース１９２に支持盤１８８の外周を嵌入させた状態で、支持盤１８８に装着されている。ベアリング１９０のアウタレース１９４も比較的薄いものとされることで、可撓性を有するものとされている。フレキシブルギヤ１８４は、ベアリング１９０の外周に、ベアリング１９０のアウタレース１９４と相対回転不能な状態で装着されている。フレキシブルギヤ１８４は、波動発生器１８６によって楕円状に変形させられており、楕円の長軸部分における２箇所で、ステータギヤ１８０，ドリブンギヤ１８２と噛合し、短軸部分においてはそれらと完全に離れた状態とされている。
【００５４】
モータ軸１５２の回転を禁止した状態で、ステータギヤ１８０を回転させた場合、フレキシブルギヤ１８４は、ベアリング１９０のアウタレース１９４と共に、弾性変形を伴って噛合位置を移動させつつ楕円に沿って周回する。それにより、フレキシブルギヤ１８４と噛合するドリブンギヤ１８２も、ステータギヤ１８０と同方向に回転する。詳しく言えば、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２とのギヤ比（ギヤ比１００／１０２）に応じた回転比で回転する。
【００５５】
ここでモータ軸１５２を回転させて波動発生器１８６を回転させる場合を考える。まず、説明を単純化するために、ステータギヤ１８０を固定させて考えれば、波動発生器１８６を回転させた場合、フレキシブルギヤ１８４は弾性変形し、噛合位置を移動させつつ回転する。ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との歯数が異なるため、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間には、その歯数の差分に応じた量の回転位相差が生じることになる。具体的には、波動発生器１８６の１回転あたり２歯分の回転位相差が生じる。より詳しく言えば、図３において、波動発生器１８６を時計回りに１回転させれば、ドリブンギヤ１８２は、ステータギヤ１８０に対して、２歯分反時計回りに回転することになる。実際は、ステータギヤ１８０は、入力軸８２の回転に伴って回転するため、ステータギヤ１８０と波動発生器１８６との相対回転量により、ステータギヤ１８０に対するドリブンギヤ１８２の回転比が決まる。つまり、ステータギヤ１８０の回転方向と波動発生器１８６との回転方向が同じであれば、ドリブンギヤ１８２は、上記ギヤ比以下に減速され、つまり、そのギヤ比に応じた回転比より小さな値の回転比でもって回転させられることになる。逆に、ステータギヤ１８０の回転方向と波動発生器１８６との回転方向が反対であれば、ドリブンギヤ１８２は、上記ギヤ比以上に増速され、つまり、そのギヤ比に応じた回転比より大きな値の回転比でもって回転させられることになる。なお、増速，減速の程度は、波動発生器１８６の回転速度に依存するため、モータ１５０の回転速度を変更することによって、回転比を任意に変更することが可能である。このようにして、可変伝達機構９２は、入力軸８２の回転を、回転比を変更可能に出力軸９０に伝達するのである。
【００５６】
以上のような構造から、ハウジング８０に回転可能に設けられた入力軸８２とその入力軸８２に連結されたステータギヤ１８０とが第１要素として機能し、ハウジング８０に回転可能に設けられた出力軸９０とその出力軸９０に連結されたドリブンギヤ１８２が第２要素として機能し、また、ステータギヤ１８０およびドリブンギヤ１８２と噛合するフレキシブルギヤ１８４，そのフレキシブルギヤ１８４に装着された波動発生器１８６，その波動発生器１８６が接続されたモータ軸１５２等が第３要素として機能するのであり、それら３つの要素を含んで差動機構が構成されているのである。なお、モータ軸１５２の回転を禁止した状態においては、ステアリングホイール２０の操作角に対する転舵装置１２の転舵ロッド３２の移動量の比である操作転舵比も、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との上記ギヤ比１００／１０２に応じた固定的な値である固定比となる。
【００５７】
また、可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ１４は、第３要素を構成するモータ軸１５２の回転を禁止可能な第３要素動作禁止装置としてのモータ軸回転ロック機構２００（以下、単に「ロック機構２００」と略す場合がある）を備えている。そのロック機構２００について、ロック機構２００の断面図（図２におけるＡ−Ａ断面）である図４をも参照しつつ説明する。ロック機構２００は、アクチュエータとしての電磁式ソレノイド２０２と、ロック機構部ハウジング９８の内面に固定して設けられた固定ピン２０４周りに回動可能なレバー２０６と、モータ軸１５２の外周に巻かれるとともに両端部の各々がレバー２０６に固定されたベルト２０８と、そのベルト２０８のモータ軸１５２側の面に設けられた摩擦係数が比較的高い値に設定された摩擦材２１０とを含んで構成されている。摩擦材２１０は、モータ軸１５２に接触させられた状態において、モータ軸１５２の回転に対する抵抗となる摩擦力を発生させるものであり、接触部材として機能するものである。
【００５８】
レバー２０６は、自身の一端部側の先端部２１２が、モータ軸１５２から引き離される向きに回動するように、固定ピン２０４の周りに設けられたスプリング２１４によって付勢されている。また、レバー２０６は、他端部がソレノイド２０２に接続されており、ソレノイド２０２は、励磁されることによって、レバー２０６を、それの先端部２１２がモータ軸１５２に向かう向きに回動させる構造とされている。
【００５９】
ソレノイド２０２が消磁されている場合には、レバー２０６が、スプリング２１４によって、モータ軸１５２から引き離される向きに回動するように付勢されている。ベルト２０８は、両端部の各々がレバー２０６の先端部２１２とレバー２０６の回動軸との各々に固定されているため、レバー２０６の回動によって、レバー２０６の先端部２１２に固定されたベルト２０８の端部が引っ張られ、モータ軸１５２を締め付けることになる。そのことにより、モータ軸１５２は、摩擦材２１０が接触させられ、摩擦力によって回転が禁止されることになるのである。モータ軸１５２の回転が禁止された場合には、先に説明したように、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間の前記ギヤ比（１００／１０２）に応じた回転伝達が行われるようになるのであり、ステアリングホイール２０の操作が前記固定比に従った転舵装置１２転舵量となるように伝達されるようになる。また、ソレノイド２０２が励磁された場合には、レバー２０６がスプリング２１４の付勢力に抗して回動させられる。そして、モータ軸１５２に対してベルト２０８が緩められ、摩擦材２１０がモータ軸１５２に接触しない状態、あるいは、接触している状態であっても僅かな摩擦力しか発生しない状態とされて、モータ軸１５２の回転は許容される。
【００６０】
なお、レバー２０６とロック機構２００を収容するロック機構部ハウジング９８との間には、液圧式のダンパ２２０が配置されている。詳しくは、ダンパ２２０は、作動液を収容するハウジング２２２と、そのハウジング２２２にそれの内部において液密かつ摺動可能に嵌合されたピストン２２４と、そのピストン２２４を貫通するとともに両端部がハウジング２２２から延び出すピストンロッド２２６とを含んで構成されており、そのハウジング２２２がロック機構部ハウジング９８に固定され、ピストンロッド２２６の一端部がレバー２０６に連結されるように配置されている。また、ピストン２２４には、そのピストン２２４とハウジング２２２とにより形成された２つの液室を接続させる接続通路２２８が設けられている。このような構造により、レバー２０６が回動する場合には、それに伴ってピストン２２４がハウジング２２２内を移動させられ、作動液が接続通路２２８を通過することで、ピストン２２４の移動に抵抗力が付与され、その抵抗力によってレバー２０６の回動に対する減衰力が発生させられる。つまり、モータ軸１５２と摩擦材２１０との間においては、それらが徐々に接触させられて摩擦力が徐々に大きくされるとともに、それらが徐々に離されて摩擦力が徐々に小さくされるのであり、モータ軸１５２の回転開始と回転禁止とがなめらかに行われることとなる。
【００６１】
さらに、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、先に説明したレゾルバ１６４とは別に、２つのレゾルバ２３０，２３２を備えている。レゾルバ２３０は、トーションバー１１４の上端部を嵌合する上部軸１１０と、ハウジング８０の内面との間に設けられており、上部軸１１０の回転角度位置を検出するためのデバイスとされている。また、レゾルバ２３２は、トーションバー１１４の下端部を嵌合する下部軸１１２の外周部に固定して設けられた付設リング２２４と、ハウジング８０の内面との間に設けられており、下部軸１１２の回転角度位置を検出するためのデバイスとされている。２つのレゾルバ２３０，２３２の検出信号から、上部軸１１０と下部軸１１２との相対回転変位量を、上端部と下端部との相対変位量として検出することが可能であり、その相対回転変位量に基づいてステアリングホイール２０の操作力（詳しくは操作トルク）が推定されるのである。なお、ステアリングホイール２０の操作方向も、これらレゾルバ２３０，２３２の検出信号により推定することが可能である。
【００６２】
２．ＥＣＵによる制御
以上のような構造とされた本ステアリングシステムは、ＥＣＵ１６によって制御される。ＥＣＵ１６は、コンピュータを主体とするものであり、先に述べた操作角センサ２８、転舵量センサ５４、レゾルバ１６４，２３０，２３２、および、各車輪に設けられた車輪速センサ２４０（図１では、一方の車輪４６に対して設けられたもののみが示されている）等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ１６は、転舵装置１２の助勢機構５２のモータ，ＶＧＲＳアクチュエータ１４のモータ１５０，ロック機構２００のソレノイド２０２が、ぞれぞれの駆動回路（ドライバ）を介して接続されており、それらの動作の制御を行うものとされている。
【００６３】
i）通常状態における制御
ＥＣＵ１６は、通常状態においては、主に、２つの制御を行う。その１つの制御は、前述したＶＧＲＳアクチュエータ１４が有する可変伝達機構９２に関する制御である。先に述べたように、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、入力軸８２の回転に対する出力軸９０の回転の比を変更する可変伝達機構９２を有しており、その回転比を変更することで、ステアリングホイール２０の操作角に対する転舵ロッド３２の移動量の比である操作転舵比の変更するような制御を行うのである。具体的に言えば、ＥＣＵ１６は、各車輪に設けられた車輪速センサ２４０によって検出された車輪速に基づいて車両の走行速度を推定し、操作転舵比がその推定された速度に依拠した設定比となるように、可変伝達機構９２（詳しくは、モータ１５０の回転方向および回転速度）を制御する設定比制御を行うのである。詳しくは、その設定比は、車速ｖに応じた操作転舵比が、図５の実線に示すように変更可能に定められている。ちなみに、図に示す一点鎖線は、先に述べたステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との固定的なギヤ比（１００／１０２）に応じた操作転舵比の固定比である。この図から解るように、車両の走行速度が低くなるにつれて操作転舵比が大きくなるように設定されることで、ステアリングホイール２０の操作角に対する転舵車輪４６の転舵量が大きくされ、ステアリング操作の容易性を向上させることができる。逆に、車両の走行速度がが高くなるにつれて操作転舵比が小さくなるように設定されることで、ステアリグホイール２０の操作角に対する車輪４６の転舵量が小さくされ、車両が速く走行している場合において、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００６４】
ＥＣＵ１６におけるもう１つの制御は、前述した転舵装置１２の助勢機構５２に関する制御である。ＥＣＵ１６は、レゾルバ２３０，２３２によって検出されるトーションバー１１４の上端部と下端部との相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２０に加えられた操作力としての操作トルクを推定し、その推定した操作トルクに応じた助勢力を発揮するように助勢機構５２（詳しくは、電動モータに与えられるエネルギ）を制御するのである。
【００６５】
ii）間欠作動制御
次に、ＶＧＲＳアクチュエータ１４のモータ１５０の機能が失陥した場合を考える。断線等が原因する場合は、モータ軸１５２の比較的自由な回転が許容されることになる。その場合、上記可変伝達機構９２においては、波動発生器１８６の自由な回転が許容されるため、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間の適切な回転伝達が行われなくなる。この場合には、ＥＣＵ１６は、上記設定比制御に代えて、間欠作動制御によって操作転舵比の変更を行う。この間欠作動制御は、前記第３要素動作禁止装置であるロック機構２００によって、第３要素の回転を間欠的に禁止する制御であり、詳しく言えば、ソレノイド２０２を消磁してモータ軸１５２の回転を禁止した状態である伝達可能状態と、ソレノイド２０２を励磁してモータ軸１５２の回転を許容した状態である伝達不能状態とを交互に実現させる制御である。また、この間欠作動制御は、伝達可能状態におけるステアリングホイール２０の操作角δ1と伝達不能状態におけるステアリングホイール２０の操作角δ2との比である間欠作動比を変更することで、操作転舵比を変更する制御である。本実施例においては、その間欠作動比は、伝達可能状態における操作角δ1と伝達不能状態における操作角δ2との和に対する伝達不能状態における操作角δ2の割合であるデューティ比（δ2／（δ1＋δ2））とされており、ＥＣＵ１６は、その割合となるようにソレノイド２０２への供給電流をデューティ制御するのである。
【００６６】
上記デューティ比は、失陥前後の制御の変更によって操作部材の操作角を基準とする転舵量が急変して運転者の操作に違和感を与えないために、操作転舵比が前記設定比となるように変更される。図６に、間欠作動制御におけるステアリングホイール２０の操作角と転舵装置の転舵量との関係を概略的に示す。図に示す一点鎖線は、固定比に従ってステアリングホイール２０の操作が転舵装置に伝達される場合のものであり、破線は、ある車速に対して設定された設定比に従って伝達される場合のものである。そのある車速に対する設定比となるように間欠作動制御が実行された場合には、操作量に対する転舵量は、図に示す実線のようになる。ちなみに、この図においては、伝達可能状態と伝達不能状態との切り換えが瞬時に行われたものとして示されており、この実線において、一点鎖線と同じ勾配である部分が伝達可能状態であり、勾配が０の部分が伝達不能状態である。実際には、伝達可能状態と伝達不能状態との切り換えは、ダンパ２２０によって徐々に行われるのであり、ＥＣＵ１６によって実際に制御された場合の操作角と転舵量との関係を図７に示す。この図７に示すように制御されることで、モータ軸１５２の回転開始と回転禁止とがなめらかに行われるため、切り換え時に運転者が受ける違和感を低減することが可能となる。
【００６７】
これら図６，７から解るように、上記デューティ比を０に近い値とするほど、例えば、伝達不能状態における操作角δ2に対して伝達可能状態における操作角δ1を大きくするほど、操作転舵比が固定比に近い値とすることができる。逆に、デューティー比を１に近い値とするほど、例えば、伝達不能状態における操作角δ2に対して伝達可能状態における操作角δ1を小さくするほど、操作転舵比を小さな値とすることができる。また、１回分の伝達可能状態における操作角δ1と伝達不能状態における操作角δ2とを合わせた操作角（δ1＋δ2）を小さくすればするほど、実転舵量の設定比に従った転舵量からのずれが小さくなるのであり、運転者に与える操作フィーリングをより適切なものとできる。
【００６８】
以上のことから、本実施例のステアリングシステムは、第３要素の動作を間欠的に禁止するように第３要素動作禁止装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置を含んで構成された間欠動作伝達実現装置を備えるものとされているのである。つまり、本実施例においては、その間欠動作伝達実現装置によって、操作転舵比が変更可能であり、適切な操舵が可能となるのである。なお、間欠作動比は、伝達可能状態におけるステアリングホイール２０の操作時間と伝達不能状態におけるステアリングホイール２０の操作時間との比とすることも可能である。
【００６９】
３．第１変形例
なお、上記第３要素動作禁止装置としてのロック機構２００に代えて、図８に示す変形例としてのステアリングシステムが備えるロック機構２５０を採用することが可能である。図に示すロック機構２５０は、接触部材としての摩擦材２５２が、レバー２０６の先端部２１２に固定されている。レバー２０６は、先端部２１２が、モータ軸１５２に向かう向きに回動するように、固定ピン２０４の周りに設けられたスプリング２１４によって付勢されている。また、レバー２０６は、他端部がソレノイド２０２に接続されており、ソレノイド２０２は、励磁されることによって、レバー２０６を、それの先端部２１２がモータ軸１５２から離される向きに回動させる構造とされている。
【００７０】
ソレノイド２０２が消磁されている場合には、レバー２０６が、スプリング２１４によって、モータ軸１５２に向かう向きに回動するように付勢されている。そのことにより、モータ軸１５２は、摩擦材２５２が接触させられ、摩擦力によって回転が禁止されることになるのである。モータ軸１５２の回転が禁止された場合には、先に説明したように、ステータギヤ１８０とドリブンギヤ１８２との間の前記ギヤ比に応じた回転伝達が行われるのであり、ステアリングホイール２０の操作が前記固定比に従った転舵量となるように伝達されるようになる。また、ソレノイド２０２が励磁された場合には、レバー２０６がスプリング２１４の付勢力に抗して回動させられ、摩擦材２５２がモータ軸１５２に接触しない状態とされて、モータ軸１５２の回転は許容される。レバー２０６とロック機構部ハウジング９８との間には、第１実施例と同様に、液圧式のダンパ２２０が配置されており、モータ軸１５２と摩擦材２５２とが徐々に接触させられて摩擦力が徐々に大きくされるとともに、それらが徐々に離されて摩擦力が徐々に小さくされるのであり、モータ軸１５２の回転開始と回転禁止とがなめらかに行われる。なお、本変形例のステアリングシステムにおいても、上記実施例のものと同様の制御が行われる。
【００７１】
４．第２変形例
さらに、上記ＶＧＲＳアクチュエータ１４に代えて、図９に示す変形例としてのステアリングシステムが備えるＶＧＲＳアクチュエータ２６０を採用することが可能である。図９は、可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ２６０の構成の一部を示す断面図である。図に示すＶＧＲＳアクチュエータ２６０は、差動機構として、ハーモニックギヤ機構に代えて、プラネタリギヤ機構を採用したものである。プラネタリギヤ機構２６２は、サンギヤ２６４と、そのサンギヤ２６４に周方向に３等配した位置の各々において噛合してキャリア２６６によって支持される３つのプラネタリギヤ２６８と、その３つのプラネタリギヤ２６８に内周部に形成された内歯が噛合するリングギヤ２７０とを含んで構成されている。サンギヤ２６４は、それの回転軸２７２が、入力軸８２に連結され、第１要素を構成するものとなっており、３つのプラネタリギヤ２６８は、キャリア２６６に出力軸９０が連結され、第２要素を構成するものとなっている。また、リングギヤ２７０は、外周部に外歯が形成されている。一方、ＶＧＲＳアクチュエータ２６０には、駆動源としてのモータ２８０が、ＶＧＲＳアクチュエータ２６０のハウジング８０に固定して設けられている。そのモータ２８０のモータ軸２８２には、ピニオン２８４が連結され、上記リングギヤ２７０の外歯に噛合させられている。そのような構造により、モータ２８０の回転によって、リングギヤ２７０が回転させられるようになっており、リングギヤ２７０，モータ軸２８２，ピニオン２８４は、第３要素を構成するものとなっている。
【００７２】
本変形例におけるＶＧＲＳアクチュエータ２６０は、第１実施例と同様に、モータ２８０の回転方向および回転速度が制御されることによって、入力軸８２の回転が回転比を変更可能に出力軸９０に伝達されるのであり、ステアリングホイール２０の操作が操作転舵比を変更可能に転舵装置に伝達されるのである。また、モータ軸２８２の回転を禁止した場合には、ステアリングホイール２０の操作が、操作転舵比の固定比に従って、転舵装置１２に伝達されるのである。
【００７３】
また、ＶＧＲＳアクチュエータ２６０は、第３要素を構成するモータ軸２８２の回転を禁止可能な第３要素動作禁止装置としてのロック機構２９０を備えている。そのロック機構２９０は、いわゆる電磁クラッチのような構造とされており、２枚の金属製の円盤２９２，２９４と、円盤２９２に設けられた複数の電磁石２９６と、円盤２９２の円盤２９４に対抗する面に固定された摩擦材２９８とを含んで構成される。円盤２９２は、モータ２８０から上方に延び出したモータ軸２８２の端部に固定されている。一方、ＶＧＲＳアクチュエータ２６０のハウジング８０には、第１実施例と同様の構成の液圧式ダンパ２２０が固定されており、そのダンパ２２０のピストンロッド２２６の一端部に、もう１枚の円盤２９４が固定されている。なお、円盤２９４は、その円盤２９４の上面とダンパ２２０のハウジング２２２との間に設けられたスプリング３００によって、円盤２９２に向かう向きに付勢されている。
【００７４】
電磁石２９６が通電されていない場合には、円盤２９４が、スプリング３００によって、円盤２９２に向かう向きに付勢されている。そのことにより、円盤２９２と円盤２９４とが、摩擦材２９８を介して接触させられ、その摩擦力によってモータ軸２８２に固定された円盤２９２の回転が禁止されることになるのである。モータ軸２８２の回転が禁止された場合には、先に説明したようにステアリングホイール２０の操作が前記固定比に従った転舵量となるように伝達されるようになる。また、電磁石２０２が通電されている場合には、円盤２９４がスプリング３００の付勢力に抗して移動させられ、円盤２９２と円盤２９４とが接触しない状態とされて、モータ軸２８２の回転は許容される。そして、第１実施例と同様に、ダンパ２２０によって、円盤２９２と円盤２９４とが徐々に接触させられて摩擦力が徐々に大きくされるとともに、それらが徐々に離されて摩擦力が徐々に小さくされるのであり、モータ軸２８２の回転開始と回転禁止とがなめらかに行われる。なお、本変形例のステアリングシステムにおいても、上記実施例のものと同様の制御が行われる。
【００７５】
＜第２実施例＞
図１０に、第２実施例のステアリングシステムの全体構成を模式的に示す。なお、本実施例のステアリングシステムは、第１実施例のシステムと略同様の構成である箇所が多いため、本実施例の説明においては、第１実施例のシステムと同じ構成要素については、同じ符号を用いて対応するものであることを示し、それらの説明は省略するあるいは簡略に行うものとする。
【００７６】
当該ステアリングシステムは、第１実施例と同様に、大きくは、操作装置１０と、転舵装置１２と、可変動作伝達装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ１４と、制御装置としてのＥＣＵ１６とに区分することができ、それらを構成要素として含んで構成されている。ただし、ＶＧＲＳアクチュエータ１４は、それの有するハウジング８０が、操作装置１０が有するチューブ２６の車両前方側の端部に固定され、入力軸８２がステアリングシャフト２４に連結され、出力軸９０がユニバーサルジョイント８８を介して、インタミディエイトシャフト８６の一端部に連結されている。インタミディエイトシャフト８６の他端部は、ユニバーサルジョイント８４を介して、転舵装置１２の入力軸であるピニオン軸３４に連結されている。
【００７７】
インタミディエイトシャフト８６は、一端部がＶＧＲＳアクチュエータ１４の出力軸９０に連結される操作装置側部材３５０と、一端部が転舵装置１２のピニオン軸３４に連結される転舵装置側部材３５２とを含んで構成されており、それら操作装置側部材３５０の他端部と転舵装置側部材３５２の他端部とが、電磁式のクラッチ３５４によって連結された構造とされている。その電磁クラッチ３５４は、励磁されることによって、操作装置側部材３５０と転舵装置側部材３５２との連結が解除される構造とされている。つまり、本実施例のステアリングシステムは、転舵装置１２とＶＧＲＳアクチュエータ１４の有する第２要素との間に設けられて、その間の連結を解除可能な連結解除装置を備えるものとされているのである。
【００７８】
本実施例のステアリングシステムも、ＥＣＵ１６によって制御されるのであるが、通常状態における制御は、第１実施例と同様であるため説明を省略し、間欠作動制御について説明する。本実施例のシステムにおける間欠作動制御では、モータ軸１５２の比較的自由な回転が許容される場合には、第３要素動作禁止装置によって、第３要素の回転が禁止される。なお、第３要素動作禁止装置は、第１実施例およびその変形例に示したロック機構の各々を採用することが可能であり、また、モータ軸１５２の外周に固定して設けられた環状をなすロックホルダと、ハウジング８０に設けられて係止爪が形成されたロックレバーとを有し、そのロックレバーの係止爪をロックホルダに設けられた凹部に係合させることによってモータ軸１５２の回転を禁止するようなストッパ機構を採用することも可能である。第３要素の回転が禁止されれば、それに次いで、ＥＣＵ１６は、電磁クラッチ３５４によって、転舵装置１２とＶＧＲＳアクチュエータ１４との間の連結を間欠的に解除するように制御を実行するのである。詳しく言えば、電磁クラッチ３５４を励磁して連結を解除した状態である伝達不能状態と、電磁クラッチ３５４を消磁して連結した状態である伝達可能状態とを交互に実現させるのである。以上のことから、本実施例のステアリングシステムは、(A)上述した連結解除装置と、(B)第３要素の動作を禁止するように第３要素動作禁止装置を制御するとともに、転舵装置と第２要素との間の連結を間欠的に解除するように連結解除装置を制御する間欠作動制御を実行可能な制御装置とを含んで構成された間欠動作伝達実現装置を備えるものとされているのである。つまり、本実施例においても、第１実施例と同様に、その間欠動作伝達実現装置によって、操作転舵比が変更可能であり、適切な操舵が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１実施例の車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す可変動作伝達装置の断面図である。
【図３】軸方向から見たハーモニックギヤ機構の模式図である。
【図４】図２における第３要素動作禁止装置を示すＶＧＲＳアクチュエータの断面図（図２におけるＡ−Ａ断面）である。
【図５】車両の走行速度と操作転舵比との関係を概略的に示す図である。
【図６】間欠作動制御における操作部材の操作量と転舵装置の転舵量との関係を概略的に示す図である。
【図７】間欠作動制御によって実際に制御が行われた場合における操作部材の操作量と転舵装置の転舵量との関係を示す図である。
【図８】第１実施例の変形例としての車両用ステアリングシステムが備える第３要素動作禁止装置を示すＶＧＲＳアクチュエータの断面図である。
【図９】第１実施例のもう１つの変形例としての車両用ステアリングシステムが備えるＶＧＲＳアクチュエータの一部を示す断面図である。
【図１０】第２実施例の車両用ステアリングシステムの全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０：操作装置    １２：転舵装置    １４：ＶＧＲＳアクチュエータ（可変動作伝達装置）    １６：電子制御ユニット（制御装置）    ２０：ステアリングホイール（ステアリング操作部材）    ８２：入力軸（第１要素）    ９０：出力軸（第２要素）    ９２：可変伝達機構（ハーモニックギヤ機構）    １５０：モータ（駆動源）    １５２：モータ軸（第３要素）    １８０：ステータギヤ（第１要素）    １８２：ドリブンギヤ（第２要素）    １８４：フレキシブルギヤ（第３要素）    １８６：波動発生器（第３要素）    ２００：モータ軸回転ロック機構（第３要素動作禁止装置）    ２０２：電磁式ソレノイド（アクチュエータ）    ２１０：摩擦材（接触部材）    ２２０：ダンパ    ２５０：ロック機構（第３要素動作禁止装置）    ２５２：摩擦材（接触部材）    ２６０：ＶＧＲＳアクチュエータ（可変動作伝達装置）    ２６２：プラネタリギヤ機構（差動機構）    ２６４：サンギヤ（第１要素）    ２６８：プラネタリギヤ（第２要素）    ２７０：リングギヤ（第３要素）    ２８０：モータ（駆動源）    ２８２：モータ軸（第３要素）    ２８４：ピニオン（第３要素）    ２９０：ロック機構（第３要素動作禁止装置）    ２９４：円盤（接触部材）    ３５４：電磁クラッチ
【図１】
2007083848.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】
2007083848.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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