(57)【要約】  【課題】  操舵のために操舵機構を動作させる簡素な構成の操舵アクチュエータを備える車両用操舵装置を提供する。  【解決手段】  車両の左右操舵のために軸長方向に移動する操舵軸12に移動力を加える操舵アクチュエータ４を、操舵軸12の中途を掴持又は掴持解除する掴持ソレノイド45及び掴持部材48と、これらを操舵軸12の軸長方向の両向きに移動させる左ソレノイド40及び右ソレノイド41と、掴持ソレノイド45を左右両側から付勢し、所定の中立位置に位置決めする中立ばね46，47とを備える構成とする。【選択図】        図２
2007015666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右操舵のために軸長方向に移動する操舵軸と、操舵部材の操作に応じて動作し、前記操舵軸に移動力を加える操舵アクチュエータとを備える車両用操舵装置において、  前記操舵アクチュエータは、
前記操舵軸の中途を掴持又は掴持解除する掴持手段と、
該掴持手段を前記操舵軸の軸長方向の両向きに移動させる左右一対の移動手段と、
前記掴持手段を左右両側から付勢し、所定の中立位置に位置決めする弾性体と
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記掴持手段及び移動手段は、ソレノイドにより構成してある請求項１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、運転者によりなされるステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて車両を左右に操舵させる車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置として、近年、車室内部のステアリングホイール等の操舵部材を車室外部の操舵機構から機械的に分離して配し、この操舵部材の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて操舵機構に付設された操舵アクチュエータを駆動制御し、操舵機構に動作力を加えて操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置が開発されつつある。
【０００３】
この種の車両用操舵装置は、操舵部材の操作量と操舵機構の動作量との対応関係を、機械的な制約を受けずに自在に変更することができ、車速の高低、旋回程度、加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得るという利点を有し、また近年開発が進められている自動運転システム（ＩＴＳ，ＡＨＳ等）への対応が容易であるという利点を有しており、自動車技術の発展のために有用なものとして注目されている。なお、操舵機構に付設される操舵アクチュエータとしては、制御の容易性を考慮してモータ（操舵モータ）が一般的に用いられており、該操舵モータの回転を操舵機構に備えられた操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向の両向きに移動させ、左右両方向の操舵を実現する構成としてある。
【０００４】
一方、このようなステアバイワイヤ式の操舵装置においては、前述したように、操舵部材が操舵機構から機械的に分離されているために、操舵モータのフェイルセーフ対策が不可欠であり、従来から操舵モータと共にフェイルセーフ用のモータを操舵機構に付設し、このモータを操舵モータの異常発生時に駆動し、緊急時の補助的な操舵を行わせるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２１８０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、以上の如く構成された車両用操舵装置においては、異常発生時にのみ用いられるフェイルセーフ用のモータによる操舵を可能とするために、操舵モータと同様の伝動系及び制御系が必要であり、装置構成が複雑となるという問題がある。
【０００６】
前記特許文献１に開示された車両用操舵装置においては、フェイルセーフ用のモータを異常時だけでなく通常の操舵時にも駆動して、操舵モータの動作による操舵を補助する構成とし、両モータの小型化により装置構成の簡素化を図るようにしてあるが、通常操舵には本来不要なフェイルセーフ用のモータ、該モータから操舵機構への伝動手段等の設置による装置構成の複雑化は避けられない。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵のために操舵機構を動作させる簡素な構成の操舵アクチュエータを備え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】
【０００８】
本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、車両の左右操舵のために軸長方向に移動する操舵軸と、操舵部材の操作に応じて動作し、前記操舵軸に移動力を加える操舵アクチュエータとを備える車両用操舵装置において、前記操舵アクチュエータは、前記操舵軸の中途を掴持又は掴持解除する掴持手段と、該掴持手段を前記操舵軸の軸長方向の両向きに移動させる左右一対の移動手段と、前記掴持手段を左右両側から付勢し、所定の中立位置に位置決めする弾性体とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の第２発明に係る車両用操舵装置は、第１発明における掴持手段及び移動手段が、ソレノイドにより構成してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明に係る車両用操舵装置においては、中立位置にある掴持手段により操舵軸を掴持させ、この状態での移動手段の動作により、掴持手段と共に操舵軸を軸長方向に移動させることができ、操舵用のモータ及び該モータの回転を運動変換して操舵軸に伝える伝動手段を必要としない簡素な構成にて操舵を行わせることができる。
【００１１】
また第２発明に係る車両用操舵装置においては、掴持手段及び移動手段をソレノイドにより構成したから、これらのソレノイドの励磁及び消磁の切換えにより夫々の動作を簡易に行わせることができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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、図示しない車体の左右に配された一対の操舵用の車輪10，10を操舵するための操舵機構１と、該操舵機構１から機械的に分離して配され、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵部材）２とを備えるステアバイワイヤ式の操舵装置として構成されている。
【００１３】
操舵機構１は、車体の左右方向に延設された筒形をなすハウジング11の内部に軸長方向への移動自在に支持された操舵軸12を備え、ハウジング11の両側外部に突出する操舵軸12の両端部を操舵用の車輪10，10のナックルアーム13，13に各別のタイロッド14，14を介して連結してなり、操舵軸12の両方向への移動によりタイロッド14，14を介してナックルアーム13，13を押し引きし、前記車輪10，10を左右に操舵させる構成となっている。
【００１４】
このように構成された操舵機構１には、操舵軸12に移動力を加えて前述した操舵を行わせるための操舵モータ３が付設されている。図示の操舵モータ３は、ハウジング11の中途部を大径化してなるモータハウジング15の内部に、操舵軸12と同軸上にて回転する筒形のロータと、該ロータの外側を囲繞するステータとを備える３相ブラシレスモータとして構成されており、ステータへの通電に応じたロータの回転を、一側に連設されたボールねじ機構30を介して操舵軸12に伝え、該操舵軸12を軸長方向に移動させるように構成されている。
【００１５】
また操舵機構１には、操舵モータ３の一側に並べて、本発明の特徴である操舵アクチュエータ４が付設されており、該操舵アクチュエータ４の動作によっても操舵軸12の移動による補助的な操舵を行わせるように構成されている。図２は、操舵アクチュエータ４の構成を示す模式図である。
【００１６】
本図に示す如く操舵アクチュエータ４は、操舵軸12を支持するハウジング11の外壁に開口する窓孔16の左右両側に固設された左ソレノイド40及び右ソレノイド41を備えている。左ソレノイド40及び右ソレノイド41は、夫々との対向側に向けて突設され、操舵軸12と略平行をなして進退動作する出力端を有しており、これらは、各別の操舵ばね42，43を介して掴持ソレノイド45の支持台44に連結されている。
【００１７】
左ソレノイド40及び右ソレノイド41は、外部から与えられる励磁信号に応じて選択的に励磁され、夫々の出力端に連結された操舵ばね42，43に引張力を加え、これらの操舵ばね42，43のばね力により、掴持ソレノイド45の支持台44を左右に移動させる動作をなすように構成されている。
【００１８】
左ソレノイド40と右ソレノイド41との間に開口する窓孔16は、両ソレノイド40，41間にて適宜の長さを有する長孔であり、該窓孔16の両端部と前記支持台44との間には中立ばね46，47が介装されており、該支持台44、及びこれに支持された掴持ソレノイド45は、左ソレノイド40と右ソレノイド41が非動作状態にあるとき、前記中立ばね46，47のばね力により、窓孔16の略中央、即ち、左ソレノイド40及び右ソレノイド41の略中央の中立位置に位置決めされるように構成されている。
【００１９】
掴持ソレノイド45は、操舵軸12と略直交する向きに進退動作する出力端を有しており、この出力端は、窓孔16を経てハウジング11の内部に延設され、操舵軸12の中途を掴持する掴持部材48に連結されており、外部から与えられる励磁信号に応じて掴持ソレノイド45が励磁されたとき、出力端に連結された掴持部材48が操舵軸12の該当位置を掴持するように構成されている。
【００２０】
以上の如く構成された操舵アクチュエータ４においては、左ソレノイド40及び右ソレノイド41の選択的な励磁と掴持ソレノイド45の励磁との組み合わせにより、操舵軸12を左右両方向に移動させて操舵を行わせることができる。図３及び図４は、操舵アクチュエータ４の動作説明図であり、左方向への操舵状態を示している。
【００２１】
この場合、まず図３に示す如く、掴持ソレノイド45を励磁し、出力端に連結された掴持部材48の動作により操舵軸12の中途を掴持させる。次いで、左ソレノイド40を励磁し、出力端の操舵ばね42に引張力を加える。これにより操舵ばね42は、図４に示す如く伸長し、該操舵ばね42のばね力により掴持ソレノイド45の支持台44が左方向に引っ張られ、掴持ソレノイド45の出力端の掴持部材48に掴持された操舵軸12は、図中に白抜矢符にて示す如く左方向に移動せしめられる。この後、掴持ソレノイド45を消磁して掴持部材48による操舵軸12の掴持を解除し、また左ソレノイド40も消磁すると、掴持部材48による拘束を解かれた掴持ソレノイド45は、支持体44の両側の中立ばね46，47の弾性復帰により、図２に示す中立位置に復帰する。
【００２２】
このように操舵軸12は、掴持ソレノイド45及び左ソレノイド40の励磁により左ソレノイド40の動作ストローク内にて左方向に移動せしめられ、この後の掴持ソレノイド45及び左ソレノイド40の消磁により掴持ソレノイド45及び支持台44は中立位置に復帰せしめられるから、以上の励磁及び消磁の繰り返しにより、操舵軸12を左方向に連続移動させ、この移動に応じた左方向の操舵を行わせることができる。右方向の操舵は、左ソレノイド40に代えて右ソレノイド41を動作させることにより実現される。
【００２３】
このように操舵モータ３又は操舵アクチュエータ４の動作により操舵機構１に実現される操舵角は、操舵軸12と一側のタイロッド14との連結部の変位を検出すべく構成された実舵角センサ17により検出され、操舵制御部５に与えられている。また、一側のタイロッド14には、軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ18が付設されており、この検出結果は、操舵に伴って操舵機構１に実際に加わる操舵反力を示す信号として操舵制御部５に与えられている。
【００２４】
ステアリングホイール２は、回転軸となるコラム軸20の上端部に嵌着固定され、図示しない車室の内部に運転者に対面するように配してある。コラム軸20は、車体の適宜部位に固定支持されたコラムハウジング21の内部に回動自在に支持されている。コラムハウジング21の中途部外側には、これと略直交する軸心を有して反力モータ６が取付けられ、ウォームギヤ機構等の減速機構を介してコラムハウジング21の内部のコラム軸20に伝動構成されており、該反力モータ６の回転力が前記減速機構による減速下にてコラム軸20に加えられ、該コラム軸20の上端に固定されたステアリングホイール２に操舵反力が付加されるように構成されている。
【００２５】
このように付加される操舵反力に抗して回転操作されるステアリングホイール２の操作角は、コラムハウジング21の中途に付設された操舵角センサ22により検出され、前記操舵制御部５に与えられている。更に、操舵制御部５には、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果が、車両の各部に設置された走行状態センサ23から与えられている。
【００２６】
操舵制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える電子制御ユニットとして構成されており、この操舵制御部５の出力は、操舵機構１に付設された操舵モータ３及びステアリングホイール２に付設された反力モータ６に、図示しない各別の駆動回路を介して与えられており、更に操舵機構１に付設された操舵アクチュエータ４に与えられている。なお、以下に示す如く、操舵モータ３の異常発生時におけるフェイルセーフ用として操舵アクチュエータ４を使用する場合、この操舵アクチュエータ４に対する制御は、前述の如くＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える操舵制御部５によって必ずしも行わせる必要はなく、ステアリングホイール２の操作方向及び操作角を判別可能な電気パルス信号の入力から、ソレノイドを駆動する単純なシーケンス回路を経由した電気信号を出力し得る機能を有する制御手段によって行わせることができる。
【００２７】
操舵制御部５は、ステアリングホイール２の回転操作に応じた操舵を行わせるべく操舵モータ３に動作指令を発し、該操舵モータ３を駆動する操舵制御動作と、操舵機構１に実際に加わる反力をステアリングホイール２を操作する運転者に体感せしめるべく反力モータ６に動作指令を発し、該反力モータ６を駆動せしめる反力制御動作とを行う。
【００２８】
操舵モータ３を対象とする操舵制御部５の操舵制御動作は、公知の如く、操舵角センサ22により検出されるステアリングホイール２の操作角に補正係数を乗じて目標舵角を算出し、この目標舵角と実舵角センサ17により検出される左右の操舵用の車輪10，10の実舵角との偏差（舵角偏差）の大きさ及び方向に応じて操舵モータ３を駆動せしめる手順にて行われる。これにより、ステアリングホイール２の操作に応じて操舵機構１が動作し、操舵用の車輪10，10が操舵せしめられることとなる。
【００２９】
なお前記目標舵角の算出に用いる補正係数は、走行状態センサ23により検出される走行状態に応じて、例えば、車速の増大に応じて小となり、またヨーレート、横加速度により定まる車両の旋回程度の増大に応じて小となるように選定される。これにより前記目標舵角は、高速走行中に小、低速走行中に大となり、また旋回走行中には、急旋回となるに従って小さくなり、このような目標舵角に基づいて前述した操舵制御動作を行わせることにより走行状態に応じた操舵特性が得られるようになる。
【００３０】
このような操舵制御動作の間、操舵アクチュエータ４は、図２に示す状態にあり、操舵モータ３の駆動による操舵軸12の移動、及びこの移動による操舵は、操舵アクチュエータ４により阻害されることなく実施することができる。
【００３１】
また反力モータ６を対象とする操舵制御部５の反力制御動作は、公知の如く、タイロッド軸力センサ18からの入力に基づいて操舵機構１に加わる実反力を求め、求められた実反力に補正係数を乗じてステアリングホイール２に加えるべき目標反力を算出して、この目標反力に対応する駆動電流を反力モータ６に給電し、該反力モータ６の回転力をコラム軸20を介してステアリングホイール２に加え、該ステアリングホイール２を操作する運転者に体感させるべく行われる。
【００３２】
走行状態センサ23により検出される走行状態は、以上の反力制御動作における補正係数の選定にも用いられ、この補正係数は、例えば、車速及び旋回程度の増大に応じて大となり、また、前後加速度により求められる減速程度の増大に応じて大となるように選定される。これにより前記目標反力は、高速走行中、急旋回中、及び減速中に大きくなり、このような目標反力に基づく反力モータ６の制御により、ステアリングホイール２を操作する運転者に望ましい操舵感を体感させることができる。
【００３３】
更に操舵制御部５は、以上の如く行われる操舵制御動作中に、制御対象となる操舵モータ３の異常の有無を判定する。この判定は、例えば、操舵モータ３の駆動中に、この駆動による舵角変化のフィードバック値として与えられる実舵角センサ17の検出値の変化を監視することによりなされ、異常有りとの判定がなされた場合、操舵制御部５は、操舵モータ３に対する操舵制御動作を停止し、操舵アクチュエータ４を制御対象とし、該操舵アクチュエータ４の動作により操舵を行わせるフェイルセーフ動作を行う。
【００３４】
このフェイルセーフ動作は、操舵角センサ22によるステアリングホイール２の操作角の検出値から、操舵のために運転者によりなされるステアリングホイール２の操作方向を求め、この方向に応じて操舵アクチュエータ４に動作指令を発するように行われる。
【００３５】
例えば、ステアリングホイール２の操作方向が左方向である場合、操舵制御部５からの動作指令により操舵アクチュエータ４においては、左ソレノイド40及び掴持ソレノイド45の励磁及び消磁が繰り返し実行され、これにより操舵軸12が移動せしめられて左方向に所定量の操舵がなされる。また、ステアリングホイール２の操作方向が右方向である場合、操作アクチュエータ４の右ソレノイド41及び掴持ソレノイド45を対象として操舵制御部５から与えられる動作指令に従って全く同様の操舵がなされる。
【００３６】
このようなフェイルセーフ動作により、操舵モータ３の異常時における緊急の操舵を行わせることができる。この操舵は、図２に示す如く簡素に構成された操舵アクチュエータ４の動作によりなされるから、フェイルセーフ動作専用のモータ、及び該モータからの伝動手段が不要となり、車両用操舵装置の構成を簡素化することができる。
【００３７】
なお、操舵アクチュエータ４により前述の如く行われる操舵は、ステアリングホイール２の操作方向に操舵用の車輪10，10を操向させるのみの簡単なものであるが、車両を安全な位置に移動させる程度の走行は支障なく行わせることができる。またフェイルセーフ動作に移行した場合、操舵制御部５は、警報音の発生、警報ランプの点灯等の適宜の警報動作を行い、運転者に異常の発生を報知するようにするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【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】操舵アクチュエータの構成を示す模式図である。
【図３】操舵アクチュエータの動作説明図である。
【図４】操舵アクチュエータの動作説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
２    ステアリングホイール（操舵部材）
４    操舵アクチュエータ
12    操舵軸
40    左ソレノイド（移動手段）
41    右ソレノイド（移動手段）
45    掴持ソレノイド（掴持手段）
46，47    中立ばね（弾性体）
48    掴持部材（掴持手段）
【図１】
2007015666.tif 000003
【図２】
2007015666.tif 000004
【図３】
2007015666.tif 000005
【図４】
2007015666.tif 000006