(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達可能な車両用操舵装置において、
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、
その舵角の変化により回転するように、その車輪に機械的に連結される出力シャフトと、その入力シャフトと出力シャフトとの間に介在する回転規制機構と、
その操作部材の操作による入力シャフトの回転角と、舵角の変化による出力シャフトの回転角との角度偏差が、車速と操作部材の操作量とに応じて変化するように、その車速と操作部材の操作量とに応じて前記操舵用アクチュエータを制御する手段とを備え、
その回転規制機構は、その入力シャフト側に設けられる一対の受け部と、その出力シャフト側に設けられる当たり部とを有し、
前記当たり部は前記両受け部の間に配置され、
その受け部の位置は、その入力シャフトの回転に応じて変更可能とされ、
その当たり部の位置は、その出力シャフトの回転により変更可能とされ、
その操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、その当たり部の位置変化を受け部により規制することで、出力シャフトの入力シャフトに対する相対回転を阻止可能とされ、
その当たり部の位置変化が受け部により規制されるまでの入力シャフトと出力シャフトの相対回転角度が、設定車速での操作部材の操作量に対応する前記角度偏差の絶対値の変化に応じて変更可能とされるように、前記出力シャフトの回転方向において前記両受け部の互いとの間隔が前記操作部材の操作量の増減に応じて増減されることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記制御により、低車速では操作部材の操作による入力シャフトの回転角の位相よりも舵角の変化による出力シャフトの回転角の位相が進み、高車速では舵角の変化による出力シャフトの回転角の位相よりも操作部材の操作による入力シャフトの回転角の位相が進むことで、前記角度偏差が生じるものとされ、その角度偏差の絶対値は、その操作部材の操作量が増大する程に大きくされ、
その入力シャフトに一対のストッパーが変速機構を介して接続され、
各ストッパーは入出力シャフトの軸心に沿う回転軸回りに回転可能とされ、
右操舵時の入力シャフトの回転は、その変速機構により一方のストッパーに同一回転方向に増速されて伝達されると共に他方のストッパーに同一回転方向に減速されて伝達され、左操舵時の入力シャフトの回転は、その変速機構により一方のストッパーに同一回転方向に減速されて伝達されると共に他方のストッパーに同一回転方向に増速されて伝達され、各ストッパーそれぞれに一対の前記受け部が設けられ、
右操舵時は、一方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされると共に、他方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされ、
左操舵時は、他方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされると共に、一方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされている請求項１に記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達可能な車両用操舵装置において、
その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、
その舵角の変化により回転するように、その車輪に機械的に連結される出力シャフトと、その入力シャフトと出力シャフトとの間に介在する回転規制機構と、
その操作部材の操作による入力シャフトの回転角と、舵角の変化による出力シャフトの回転角との角度偏差が、車速と操作部材の操作量とに応じて変化するように、その車速と操作部材の操作量とに応じて前記操舵用アクチュエータを制御する手段とを備え、
その回転規制機構は、その入力シャフト側に設けられる受け部と、その出力シャフト側に設けられる当たり部とを有し、
その受け部の位置は、その入力シャフトの回転に応じて変更可能とされ、
その当たり部の位置は、その出力シャフトの回転により変更可能とされ、
その操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、その当たり部の位置変化を受け部により規制することで、出力シャフトの入力シャフトに対する相対回転を阻止可能であり、
前記操舵用アクチュエータの動きによる出力シャフトの回転方向が、操作部材の操作による入力シャフトの回転方向と同一方向である時に、その当たり部の位置変化の受け部による規制を解除可能なことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項４】
その入力シャフトと出力シャフトとは同軸心に配置され、
その入力シャフト側に一対のストッパーが設けられ、
各ストッパーそれぞれに前記受け部が、出力シャフトの回転方向における間隔をおいて設けられ、
前記当たり部は両受け部の間に配置され、
一方のストッパーは入力シャフトに対して左操舵時は同行回転可能とされると共に右操舵時は相対回転可能とされ、
他方のストッパーは入力シャフトに対して右操舵時は同行回転可能とされると共に左操舵時は相対回転可能とされ、
左操舵時は一方のストッパーに設けられた受け部により、左操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされ、
右操舵時は他方のストッパーに設けられた受け部により、右操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされている請求項３に記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
その入力シャフトと出力シャフトとは同軸心に配置され、
その入力シャフト側に一対のストッパーが連動機構を介して、同行回転可能かつ入出力シャフトの軸方向に相対変位可能に連結され、
各ストッパーそれぞれに前記受け部が設けられ、
各ストッパーは、退避位置と阻止位置との間で入出力シャフトの軸方向に沿って変位可能とされ、その退避位置において受け部は当たり部と出力シャフトの回転方向において対向することはなく、その阻止位置において受け部と当たり部とは出力シャフトの回転方向において互いに対向する位置に配置され、
左操舵時に一方のストッパーが退避位置から阻止位置へ変位すると共に他方のストッパーが退避位置に配置され、右操舵時に他方のストッパーが退避位置から阻止位置へ変位すると共に一方のストッパーが退避位置に配置されるように、その連動機構により入力シャフトと両ストッパーとが連動され、
左操舵時は一方のストッパーに設けられた受け部により、左操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされ、
右操舵時は他方のストッパーに設けられた受け部により、右操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされている請求項３に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
各ストッパーは、受け部を介して当たり部に一定以上の力で押し付けられることで、入力シャフトに対して入出力シャフトの相対回転方向に沿って相対変位可能とされ、
入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーを、入力シャフト側に対して相対変位しないように固定する手段が設けられ、
その入力シャフト側に規制部材が、同行回転可能かつ入出力シャフトの軸方向に沿って変位可能に設けられ、
ストッパーの入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になった時に、その規制部材を入出力シャフトの軸方向一方へ変位させる手段が設けられ、
その入出力シャフトの軸方向一方へ変位した規制部材は、入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーに設けられた受け部と、出力シャフトの回転方向において対向する位置に配置され、
その当たり部は、その入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーに設けられた受け部と規制部材との対向間に配置され、
その入力シャフトの一方向への回転は、その入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーに設けられた受け部から当たり部を介して出力シャフトに伝達可能とされ、その入力シャフトの他方向への回転は、その規制部材から当たり部を介して出力シャフトに伝達可能とされている請求項５に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
その当たり部と受け部との間に、その当たり部および受け部よりも弾性に富む緩衝材が配置され、
その緩衝材を介して当たり部が受け部に接することで、その当たり部の位置変化が受け部により規制される請求項１〜６の中の何れか１項に記載の車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置においては、操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達可能である。そのため、操舵用アクチュエータや制御系の誤動作や故障時において、ドライバーによる操舵を可能にするフェールセーフ機構が必要になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は簡便でコストメリットの高い機械的なフェールセーフ機構がなかった。また、ステアバイワイヤシステムを採用した場合、操作部材の操作量に対する舵角の割合が車速に応じて変化するように、車速と操作部材の操作量とに応じて操舵用アクチュエータを制御することがあるが、そのような制御に対応する機械的なフェールセーフ機構はなかった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達可能な車両用操舵装置において、その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、その舵角の変化により回転するように、その車輪に機械的に連結される出力シャフトと、その入力シャフトと出力シャフトとの間に介在する回転規制機構と、その操作部材の操作による入力シャフトの回転角と、舵角の変化による出力シャフトの回転角との角度偏差が、車速と操作部材の操作量とに応じて変化するように、その車速と操作部材の操作量とに応じて前記操舵用アクチュエータを制御する手段とを備え、その回転規制機構は、その入力シャフト側に設けられる一対の受け部と、その出力シャフト側に設けられる当たり部とを有し、前記当たり部は前記両受け部の間に配置され、その受け部の位置は、その入力シャフトの回転に応じて変更可能とされ、その当たり部の位置は、その出力シャフトの回転により変更可能とされ、その操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、その当たり部の位置変化を受け部により規制することで、出力シャフトの入力シャフトに対する相対回転を阻止可能とされ、その当たり部の位置変化が受け部により規制されるまでの入力シャフトと出力シャフトの相対回転角度が、設定車速での操作部材の操作量に対応する前記角度偏差の絶対値の変化に応じて変更可能とされるように、前記出力シャフトの回転方向において前記両受け部の互いとの間隔が前記操作部材の操作量の増減に応じて増減されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい時は、入力シャフトの回転に応じて受け部の位置が変更され、出力シャフトの回転に応じて当たり部の位置が変更されることで、その当たり部の位置変化が受け部により規制されることはなく、出力シャフトの回転が入力シャフトにより阻止されることはない。その誤差の増大時に、その当たり部の位置変化を受け部により規制することで、出力シャフトの回転を入力シャフトにより阻止し、ドライバーの操舵意思に反した舵角変化を防止できる。
また、操作部材の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合、操作部材の操作による入力シャフトの回転角と、舵角の変化による出力シャフトの回転角との角度偏差は、車速と操作部材の操作量とに応じて変化する。設定車速での角度偏差の絶対値の変化に応じて、当たり部の位置変化が受け部により規制されるまでの入力シャフトと出力シャフトの相対回転角度が変化することで、操作部材の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合において、操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大するまでは、出力シャフトの回転が入力シャフトにより阻止されることがないものとできる。また、その誤差の増大時に、その当たり部の位置変化を受け部により規制することで、出力シャフトの回転を入力シャフトにより阻止し、ドライバーの操舵意思に反した舵角変化を防止できる。
【０００６】
その当たり部と受け部との間に、その当たり部および受け部よりも弾性に富む緩衝材が配置され、その緩衝材を介して当たり部が受け部に接することで、その当たり部の位置変化が受け部により規制されるのが好ましい。
その緩衝材により当たり部および受け部の破損を防止し、出力シャフトの入力シャフトに対する相対回転を阻止する時の衝撃を緩和し、また、正常運転時に万一当たり部が受け部に接しても衝撃を緩和することで操作部材の操作を誤るのを防止できる。
【０００９】
前記制御により、低車速では操作部材の操作による入力シャフトの回転角の位相よりも舵角の変化による出力シャフトの回転角の位相が進み、高車速では舵角の変化による出力シャフトの回転角の位相よりも操作部材の操作による入力シャフトの回転角の位相が進むことで、前記角度偏差が生じるものとされ、その角度偏差の絶対値は、その操作部材の操作量が増大する程に大きくされ、その入力シャフトに一対のストッパーが変速機構を介して接続され、各ストッパーは入出力シャフトの軸心に沿う回転軸回りに回転可能とされ、右操舵時の入力シャフトの回転は、その変速機構により一方のストッパーに同一回転方向に増速されて伝達されると共に他方のストッパーに同一回転方向に減速されて伝達され、左操舵時の入力シャフトの回転は、その変速機構により一方のストッパーに同一回転方向に減速されて伝達されると共に他方のストッパーに同一回転方向に増速されて伝達され、各ストッパーそれぞれに一対の前記受け部が、出力シャフトの回転方向における互いとの間隔が操作部材の操作量の増減に応じて増減する位置で設けられ、前記当たり部は両受け部の間に配置され、右操舵時は、一方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされると共に、他方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされ、左操舵時は、他方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされると共に、一方のストッパーに設けられた受け部により入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされているのが好ましい。
この構成によれば、入力シャフトの回転を一対のストッパーに変速機構を介して伝達することで、両ストッパーにおける受け部の出力シャフトの回転方向における互いとの間隔を、操作部材の操作量の増減に応じて増減させることができる。これにより、その操作部材の操作量に応じた角度偏差の絶対値の変化に応じて、両受け部の出力シャフトの回転方向における互いとの間隔を変化させ、当たり部の位置変化が受け部により規制されるまでの入力シャフトと出力シャフトの相対回転角度を変化させることができる。
【００１０】
本発明の別の特徴は、操作部材の操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達可能な車両用操舵装置において、その操作部材の操作に応じて回転する入力シャフトと、その舵角の変化により回転するように、その車輪に機械的に連結される出力シャフトと、その入力シャフトと出力シャフトとの間に介在する回転規制機構と、その操作部材の操作による入力シャフトの回転角と、舵角の変化による出力シャフトの回転角との角度偏差が、車速と操作部材の操作量とに応じて変化するように、その車速と操作部材の操作量とに応じて前記操舵用アクチュエータを制御する手段とを備え、その回転規制機構は、その入力シャフト側に設けられる受け部と、その出力シャフト側に設けられる当たり部とを有し、その受け部の位置は、その入力シャフトの回転に応じて変更可能とされ、その当たり部の位置は、その出力シャフトの回転により変更可能とされ、その操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、その当たり部の位置変化を受け部により規制することで、出力シャフトの入力シャフトに対する相対回転を阻止可能であり、前記操舵用アクチュエータの動きによる出力シャフトの回転方向が、操作部材の操作による入力シャフトの回転方向と同一方向である時に、その当たり部の位置変化の受け部による規制を解除可能な点にある。
これにより、操作部材の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させることで、入力シャフトの回転角と出力シャフトの回転角との角度偏差が生じても、ドライバーが意図する操舵方向と同方向に操舵されていれば出力シャフトの回転が入力シャフトにより阻止されることはなく、操舵用アクチュエータにより舵角を変更できる。また、操舵用アクチュエータの動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大し、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に操舵された場合に、入力シャフトと出力シャフトとの相対回転を阻止し、ドライバーが意図しない方向に操舵されるのを防止できる。
【００１１】
その入力シャフトと出力シャフトとは同軸心に配置され、その入力シャフト側に一対のストッパーが設けられ、各ストッパーそれぞれに前記受け部が、出力シャフトの回転方向における間隔をおいて設けられ、前記当たり部は両受け部の間に配置され、一方のストッパーは入力シャフトに対して左操舵時は同行回転可能とされると共に右操舵時は相対回転可能とされ、他方のストッパーは入力シャフトに対して右操舵時は同行回転可能とされると共に左操舵時は相対回転可能とされ、左操舵時は一方のストッパーに設けられた受け部により、左操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされ、右操舵時は他方のストッパーに設けられた受け部により、右操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされているのが好ましい。
これにより、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に操舵された場合に、確実に入力シャフトと出力シャフトとの相対回転を阻止できる。
【００１２】
その入力シャフトと出力シャフトとは同軸心に配置され、その入力シャフト側に一対のストッパーが連動機構を介して、同行回転可能かつ入出力シャフトの軸方向に相対変位可能に連結され、各ストッパーそれぞれに前記受け部が設けられ、各ストッパーは、退避位置と阻止位置との間で入出力シャフトの軸方向に沿って変位可能とされ、その退避位置において受け部は当たり部と出力シャフトの回転方向において対向することはなく、その阻止位置において受け部と当たり部とは出力シャフトの回転方向において互いに対向する位置に配置され、左操舵時に一方のストッパーが退避位置から阻止位置へ変位すると共に他方のストッパーが退避位置に配置され、右操舵時に他方のストッパーが退避位置から阻止位置へ変位すると共に一方のストッパーが退避位置に配置されるように、その連動機構により入力シャフトと両ストッパーとが連動され、左操舵時は一方のストッパーに設けられた受け部により、左操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされ、右操舵時は他方のストッパーに設けられた受け部により、右操舵時の入力シャフトの回転方向と逆方向への出力シャフトの回転による当たり部の位置変化が規制可能とされているのが好ましい。
これにより、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に操舵された場合に、確実に入力シャフトと出力シャフトとの相対回転を阻止できる。
【００１３】
各ストッパーは、受け部を介して当たり部に一定以上の力で押し付けられることで、入力シャフトに対して入出力シャフトの相対回転方向に沿って相対変位可能とされ、入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーを、入力シャフト側に対して相対変位しないように固定する手段が設けられ、その入力シャフト側に規制部材が、同行回転可能かつ入出力シャフトの軸方向に沿って変位可能に設けられ、ストッパーの入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になった時に、その規制部材を入出力シャフトの軸方向一方へ変位させる手段が設けられ、その入出力シャフトの軸方向一方へ変位した規制部材は、入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーに設けられた受け部と、出力シャフトの回転方向において対向する位置に配置され、その当たり部は、その入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーに設けられた受け部と規制部材との対向間に配置され、その入力シャフトの一方向への回転は、その入力シャフトに対する相対変位量が一定以上になったストッパーに設けられた受け部から当たり部を介して出力シャフトに伝達可能とされ、その入力シャフトの他方向への回転は、その規制部材から当たり部を介して出力シャフトに伝達可能とされているのが好ましい。
これにより、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に舵角が変化した場合に、入力シャフトと出力シャフトとの相対回転を阻止できるだけでなく、ドライバーが意図する操舵方向へ舵角が変化する場合も入力シャフトと出力シャフトとの相対回転を阻止できる。よって、操舵用アクチュエータによる舵角制御の異常時においても、操舵方向の迅速な変更や停車状態での据え切り操舵等が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に示す車両用操舵装置は、ステアリングホイール（操作部材）１の回転操作に応じて駆動される操舵用アクチュエータ２の動きを、そのステアリングホイール１を車輪４に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにステアリングギヤ３を介して車輪４に伝達する。
【００１５】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達される。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを車輪４のトー角の変化に変換できれば構成は限定されない。
【００１６】
そのステアリングホイール１は、車体側により回転可能に支持される入力シャフト１０に接続されている。そのステアリングホイール１の操作に応じて回転する入力シャフト１０に、トルクを付加する反力アクチュエータ１９が設けられている。この反力アクチュエータ１９により、ステアリングホイール１の操作反力を付与できる。この反力アクチュエータ１９は、その入力シャフト１０と一体の出力軸を有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１７】
そのステアリングホイール１を直進操作位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けられている。この弾性部材３０は、例えば、入力シャフト１０に弾力を付与する渦巻きバネにより構成できる。そのステアリングホイール１が操作状態でなく、上記反力アクチュエータ１９が入力シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力によりステアリングホイール１は直進操作位置に復帰する。
【００１８】
そのステアリングホイール１の操作量として、その入力シャフト１０の回転角に対応する操作角δｈを検出する角度センサ１１が設けられている。そのステアリングホイール１の操作トルクＴを検出するトルクセンサ１２が入力シャフト１０に設けられている。舵角に対応するステアリングロッド７の動きを検出する舵角センサ１３が設けられている。その角度センサ１１とトルクセンサ１２と舵角センサ１３は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。その制御装置２０に車速を検出する速度センサ２９が接続される。
【００１９】
上記制御装置２０は、先ず、各センサによる操作角δｈ、操作トルクＴ、舵角δ、車速ｖの検出データを読み込む。次に、操作反力として目標操作トルクＴ* を付与できるように反力アクチュエータ１９を制御する。その目標操作トルクＴ* は操作角δｈの関数Ｋ１とされ、その関数Ｋ１は予め定められて制御装置２０に記憶される。例えば、操作角δｈが大きくなる程に目標操作トルクＴ* が小さくなるように関数Ｋ１を定める。この関数Ｋ１に基づき検出操作角δｈに応じて定まる目標操作トルクＴ* から検出操作トルクＴを差し引いた偏差が零になるように、反力アクチュエータ１９が制御される。次に、舵角δを目標舵角δ* にすることができ、且つ、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角δの割合を車速に応じて変更できるように、制御装置２０は上記操舵用アクチュエータ２を車速ｖとステアリングホイール１の操作角δｈとに応じて制御する。その目標舵角δ* は操作角δｈと車速ｖの関数Ｋ２とされ、その関数Ｋ２は予め定められて制御装置２０に記憶される。すなわち、操作角δｈに対する舵角δの割合を車速が増加する程に小さくするように、その操作角δｈに対する目標舵角δ* の比率δ* ／δｈが検出車速ｖに応じて変更される。その比率δ* ／δｈは車速ｖが増加する程に小さくされる。その関数Ｋ２に基づき検出操作角δｈと検出車速ｖに応じて定まる目標舵角δ* から検出舵角δを差し引いた偏差が零になるように、操舵用アクチュエータ２が制御される。
【００２０】
上記のように、制御装置２０は、ステアリングホイール１の操作角に対する舵角の割合を車速が増加する程に小さくするように、車速とステアリングホイール１の操作量とに応じて操舵用アクチュエータ２を制御している。これにより、例えば図２に示すように、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転角と、舵角の変化による出力シャフト３１の回転角との角度偏差が、車速とステアリングホイール１の操作量とに応じて変化する。すなわち、低車速では、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転角の位相に対し、舵角の変化による出力シャフト３１の回転角の位相が進み、その進み程度は車速が減少する程に大きくなる。また、高車速では、舵角の変化による出力シャフト３１の回転角の位相よりもステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転角の位相が進み、その位相の進み程度は車速が増加する程に大きくなる。これにより、その角度偏差の絶対値は、そのステアリングホイール１の操作量が増大する程に大きくされ、また、車速が零あるいは最高速度に近接する程に大きくなる。
【００２１】
その舵角の変化により回転するように車輪４に機械的に連結される出力シャフト３１が設けられている。すなわち、その出力シャフト３１の一端にピニオン３２が取り付けられ、そのピニオン３２にかみ合うラック歯３３が上記ステアリングロッド７に形成されている。これにより、舵角の変化によりステアリングロッド７が移動することで出力シャフト３１が回転する。その入力シャフト１０と出力シャフト３１とは同軸心に配置されている。
【００２２】
その入力シャフト１０と出力シャフト３１との間に回転規制機構が介在する。
【００２３】
図３に示す第１比較例の回転規制機構４０は、その入力シャフト１０側に設けられる受け部４１ａ、４１ｂと、その出力シャフト３１側に設けられる当たり部４７ａ、４７ｂとを有する。
すなわち、その入力シャフト１０に直交する上下面を有する扇形の板状ストッパー４３が入力シャフト１０に一体化されている。そのストッパー４３における入力シャフト１０から放射方向に延びる一対の側面が、入出力シャフト１０、３１の回転方向において互いに対向する受け部４１ａ、４１ｂとされている。これにより、両受け部４１ａ、４１ｂは入力シャフト１０と同行回転するので、受け部４１ａ、４１ｂの位置は入力シャフト１０の回転に応じて変更可能とされている。
また、その入力シャフト１０に直交する上下面を有する円板状部材４５が出力シャフト３１に一体化されている。その円板状部材４５は上記ストッパー４３に入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて対向する。その円板状部材４５の外周縁部の上面から上方に突出する部材４６の一対の側面が、両受け部４１ａ、４１ｂの対向間に配置される当たり部４７ａ、４７ｂとされている。これにより、当たり部４７ａ、４７ｂは出力シャフト３１と同行回転するので、当たり部４７ａ、４７ｂの位置は出力シャフト３１の回転に応じて変更可能とされている。
【００２４】
車両が直進操舵状態にある時、一方の受け部４１ａと一方の当たり部４７ａとは、出力シャフト３１の回転方向において間隔をおいて対向し、また、他方の受け部４１ｂと他方の当たり部４７ｂとは、出力シャフト３１の回転方向において間隔をおいて対向する。これにより、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでは入力シャフト１０と出力シャフト３１とは相対回転可能とされ、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい場合は、その出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されることはなく、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転が阻止されることはない。そして、その操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化を受け部４１ａ、４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転を阻止可能である。
【００２５】
その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでの入力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転角度の最大値は、前記角度偏差の絶対値の設定最大値に対応する。すなわち、その角度偏差の絶対値は、上記のようにステアリングホイール１の操作量が増大する程に大きくされ、車速が零あるいは最高値に近接する程に大きくなる。例えば、車輪４のタイヤの横滑り角の許容値を７度とした場合、車速が２０〜１４０ｋｍ／ｈ、ステアリングホイール１の操作範囲が左右それぞれに１００度以内であれば、その角度偏差の絶対値の最大値は、通常は４５度以内に収まる。よって、その角度偏差の絶対値の最大値を４５度に設定し、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでの入力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転角度の最大値を、この設定最大値に対応させることで、車輪４のタイヤの横滑り角の許容値が７度、車速が２０〜１４０ｋｍ／ｈ、ステアリングホイール１の操作範囲が左右それぞれに１００度以内という設定された通常走行状態では、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大しない限り、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されることはないものとできる。
【００２６】
上記第１比較例の構成によれば、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい時は、入力シャフト１０の回転に応じて受け部４１ａ、４１ｂの位置が変更され、出力シャフト３１の回転に応じて当たり部４７ａ、４７ｂの位置が変更されることで、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されることはなく、出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることはない。その誤差の増大時に、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化を受け部４１ａ、４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の回転を入力シャフト１０により阻止し、ドライバーの操舵意思に反した舵角変化を防止できる。
また、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転角と、舵角の変化による出力シャフト３１の回転角との角度偏差は、車速とステアリングホイール１の操作量とに応じて変化する。その角度偏差の絶対値の設定最大値が、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでの入力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転角度の最大値に対応することで、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合において、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大するまでは、出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることがないものとできる。
【００２７】
図４は第２比較例の回転規制機構４０′を示す。上記第１比較例との相違は、当たり部４７ａ、４７ｂと受け部４１ａ、４１ｂとの間に、その当たり部４７ａ、４７ｂおよび受け部４１ａ、４１ｂよりも弾性に富むゴムやバネ等により構成される緩衝材４９ａ、４９ｂが配置される。その緩衝材４９ａ、４９ｂを介して当たり部４７ａ、４７ｂが受け部４１ａ、４１ｂに接することで、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制される。他は第１比較例と同様の構成とされ、同様部分は同一符号で示す。
【００２８】
上記第２比較例の構成によれば、第１比較例と同様の作用効果を奏し、さらに、当たり部４７ａ、４７ｂおよび受け部４１ａ、４１ｂの破損を防止し、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転を阻止する時の衝撃を緩和し、また、正常運転時に万一当たり部４７ａ、４７ｂが受け部４１ａ、４１ｂに接しても衝撃を緩和することでステアリングホイール１の操作を誤るのを防止できる。
【００２９】
図５、図６は第１実施形態の回転規制機構５０を示す。この第１実施形態においては、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでの入力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転角度が、設定車速でのステアリングホイール１の操作量に対応する上記角度偏差の絶対値の変化に応じて変更可能とされている。そのため、その回転規制機構５０は、変速機構５１と、この変速機構５１を介して入力シャフト１０に接続される一対のロッド状ストッパー４３ａ、４３ｂとを備える。
【００３０】
その変速機構５１は、第１ラックベース５２、第２ラックベース５３、主ピニオン５４、第１補助ピニオン５５、および第２補助ピニオン５６を有する。両ラックベース５２、５３は、互いに平行に配置され、それぞれ車体側により横方向に移動可能に支持されている。その第１ラックベース５２に、第１可変ピッチラック５７と第１等ピッチラック５８とが入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて形成されている。その第２ラックベース５３に、第２可変ピッチラック５９と第２等ピッチラック６０とが入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて形成されている。その第１可変ピッチラック５７と第２可変ピッチラック５９とは横方向において互いに対向し、第１等ピッチラック５８と第２等ピッチラック６０とは入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて配置される。
【００３１】
その主ピニオン５４は、入力シャフト１０に同軸心状に一体化されると共に、第１可変ピッチラック５７と第２可変ピッチラック５９とに噛み合う。その第１補助ピニオン５５は、第１等ピッチラック５８にかみ合うと共に、入出力シャフト１０、３１と同軸心の支軸６１により回転可能に支持されている。その支軸６１は入出力シャフト１０、３１により相対回転可能に支持されている。その第２補助ピニオン５６は、第２等ピッチラック６０にかみ合うと共に支軸６１により回転可能に支持されている。その第１補助ピニオン５５に一方のストッパー４３ａが同行回転するように取り付けられ、第２補助ピニオン５６に他方のストッパー４３ｂが同行回転するように取り付けられる。これにより、各ストッパー４３ａ、４３ｂは入出力シャフト１０、３１の軸心に沿う回転軸回りに回転可能とされている。その主ピニオン５４に第１可変ピッチラック５７を押し付け、第１補助ピニオン５５に第１等ピッチラック５８を押し付ける弾力を付与するバネ６３が、第１ラックベース５２と車体との間に設けられている。その主ピニオン５４に第２可変ピッチラック５９を押し付け、第２補助ピニオン５６に第２等ピッチラック６０を押し付ける弾力を付与するバネ６４が、第２ラックベース５３と車体との間に設けられている。
【００３２】
これにより、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転は、一方のストッパー４３ａに主ピニオン５４、第１可変ピッチラック５７、第１等ピッチラック５８、第１補助ピニオン５５を介して伝達され、他方のストッパー４３ｂに主ピニオン５４、第２可変ピッチラック５９、第２等ピッチラック６０、第２補助ピニオン５６を介して伝達される。
【００３３】
右操舵時はステアリングホイール１の操作量に応じて入力シャフト１０の回転が漸次増速されて一方のストッパー４３ａに伝達され、左操舵時はステアリングホイール１の操作量に応じて入力シャフト１０の回転が漸次減速されて一方のストッパー４３ａに伝達されるように、その第１可変ピッチラック５４のラック歯のピッチが設定されている。すなわち、第１可変ピッチラック５４における主ピニオン５４との噛み合い位置のラック歯のピッチは、右操舵時は次第に大きくされ、左操舵時は次第に小さくされる。
【００３４】
また、右操舵時はステアリングホイール１の操作量に応じて入力シャフト１０の回転が漸次減速されて他方のストッパー４３ｂに伝達され、左操舵時はステアリングホイール１の操作量に応じて入力シャフト１０の回転が漸次増速されて他方のストッパー４３ｂに伝達されるように、その第２可変ピッチラック５９のラック歯のピッチが設定されている。すなわち、第２可変ピッチラック５９における主ピニオン５４との噛み合い位置のラック歯のピッチは、右操舵時は次第に小さくされ、左操舵時は次第に大きくされる。
【００３５】
これにより、右操舵時の入力シャフト１０の回転は、変速機構５１により一方のストッパー４３ａに同一回転方向に増速されて伝達されると共に他方のストッパー４３ｂに同一回転方向に減速されて伝達され、左操舵時の入力シャフト１０の回転は、その変速機構５１により一方のストッパー４３ａに同一回転方向に減速されて伝達されると共に他方のストッパー４３ｂに同一回転方向に増速されて伝達される。
【００３６】
一方のストッパー４３ａに一方の受け部４１ａが、第１補助ピニオン５５の回転により入出力シャフト１０、３１の軸心周りに公転する位置で設けられている。他方のストッパー４３ｂに他方の受け部４１ｂが、第２補助ピニオン５６の回転により入出力シャフト１０、３１の軸心周りに公転する位置で設けられている。両受け部４１ａ、４１ｂは入出力シャフト１０、３１の回転方向における互いとの間隔をおいて配置されている。出力シャフト３１と一体的に回転する当たり部４７ａ、４７ｂは、両受け部４１ａ、４１ｂの間に配置される。これにより、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差の増大時に、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化を受け部４１ａ、４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転を阻止可能である。すなわち、右操舵時は、一方のストッパー４３ａに設けられた受け部４１ａにより入力シャフト１０の回転方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化が規制可能とされると共に、他方のストッパー４３ｂに設けられた受け部４１ｂにより入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ｂの位置変化が規制可能とされる。また、左操舵時は、他方のストッパー４３ｂに設けられた受け部４１ｂにより入力シャフト１０の回転方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ｂの位置変化が規制可能とされると共に、一方のストッパー４３ａに設けられた受け部４１ａにより入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化が規制可能とされている。
【００３７】
また、入力シャフト１０の回転が変速機構５１を介して両ストッパー４３ａ、４３ｂに伝達されることで、両受け部４１ａ、４１ｂは互いとの間隔がステアリングホイール１の操作量の増減に応じて増減する。これにより、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでの入力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転角度が、設定車速でのステアリングホイール１の操作量に対応する上記角度偏差の絶対値の変化に応じて変更される。例えば、車輪４のタイヤの横滑り角の許容値が７度、車速が２０〜１４０ｋｍ／ｈ、ステアリングホイール１の操作範囲が左右それぞれに１００度以内という設定された通常走行状態において、ステアリングホイール１の操作量に対応する角度偏差の絶対値が最大になる車速が２０ｋｍ／ｈであれば、その設定車速は２０ｋｍ／ｈとされる。なお、直進操舵時においては、受け部４１ａ、４１ｂと当たり部４７ａ、４７ｂとは、加工公差や組み立て公差に応じた間隔をおいて対向するものとされている。他は第１比較例と同様の構成とされ、同様部分は同一符号で示す。
【００３８】
上記第１実施形態によれば、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい時は、入力シャフト１０の回転に応じて受け部４１ａ、４１ｂの位置が変更され、出力シャフト３１の回転に応じて当たり部４７ａ、４７ｂの位置が変更されることで、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されることはなく、出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることはない。その誤差の増大時に、その当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化を受け部４１ａ、４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の回転を入力シャフト１０により阻止し、ドライバーの操舵意思に反した舵角変化を防止できる。
また、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転角と、舵角の変化による出力シャフト３１の回転角との角度偏差は、車速とステアリングホイール１の操作量とに応じて変化する。設定車速での角度偏差の絶対値の変化に応じて、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化が受け部４１ａ、４１ｂにより規制されるまでの入力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転角度が変化することで、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合において、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大するまでは、出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることがないものとできる。
【００３９】
図７、図８は第２実施形態の回転規制機構７０を示す。その回転規制機構７０は、入力シャフト１０側に設けられる一対の半円板状ストッパー７１ａ、７１ｂを有する。各ストッパー７１ａ、７１ｂの上下面は入力シャフト１０の軸方向に直角とされている。両ストッパー７１ａ、７１ｂは入力シャフト１０を囲むように配置され、入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて配置される。各ストッパー７１ａ、７１ｂそれぞれに、入力シャフト１０から放射方向に延びる側面により構成される一対の受け部４１ａ、４１ｂが、入出力シャフト１０、３１の回転方向における間隔をおいて配置されている。その出力シャフト３１と同行回転する一対の当たり部４７ａ、４７ｂが第１比較例と同様に設けられている。その出力シャフト３１側に設けられる両当たり部４７ａ、４７ｂは、入力シャフト１０側に設けられる両受け部４１ａ、４１ｂの対向間に配置される。
【００４０】
一方のストッパー７１ａは入力シャフト１０に対して左操舵時は同行回転可能とされると共に右操舵時は相対回転可能とされ、他方のストッパー７１ｂは入力シャフト１０に対して右操舵時は同行回転可能とされると共に左操舵時は相対回転可能とされている。
【００４１】
すなわち、その入力シャフト１０の外周の雄ねじ７３に雌ねじ７４を介して移動部材７５がねじ合わされる。その移動部材７５は、その中心に雌ねじ７４が形成されている円環状の第１挟み込み部７５ａと、この第１挟み込み部７５ａの外周から出力シャフト３１に向かい延びる筒状部７５ｂと、この筒状部７５ｂから入出力シャフト１０、３１の径方向に沿って内方に延びる第２挟み込み部７５ｃとを有する。
【００４２】
両挟み込み部、７５ａ、７５ｃの間に、入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて両ストッパー７１ａ、７１ｂが配置されている。両ストッパー７１ａ、７１ｂの間において第３挟み込み部７６が入力シャフト１０に一体化されている。コイルバネ７８の一端が一方のストッパー７１ａに接続され他端が他方のストッパー７１ｂに接続されることで、両ストッパー７１ａ、７１ｂを直進操舵状態における相対位置へ復帰させる弾力が付与される。
【００４３】
その移動部材７５を囲むホルダー７７が車体側に固定されている。コイルバネ７９の一端が移動部材７５に接続され他端がホルダー７７に接続されることで、その移動部材７５とホルダー７７の入出力シャフト１０、３１の軸心回りの相対回転を防止する弾力が付与され、これにより、入力シャフト１０の移動部材７５に対する雄ねじ７３と雌ねじ７４を介する相対回転により、移動部材７５は入出力シャフト１０、３１の軸方向に移動可能とされている。
【００４４】
左操舵時においては、入力シャフト１０の移動部材７５に対する雄ねじ７３と雌ねじ７４を介する相対回転により、移動部材７５は入力シャフト１０の軸方向一方（図７において下方）に移動する。これにより、一方のストッパー７１ａは第１挟み込み部７５ａと第３挟み込み部７６とで挟み込まれるので入力シャフト１０と同行回転し、他方のストッパー７１ｂは入力シャフト１０に対して相対回転可能になる。よって、左操舵時においては、一方のストッパー７１ａに設けられた受け部４１ａにより、左操舵時の入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化は規制され、他方のストッパー７１ｂに設けられた受け部４１ｂによっては、左操舵時の入力シャフト１０の回転方向と同一方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ｂの位置変化は規制されない。
【００４５】
右操舵時においては、入力シャフト１０の移動部材７５に対する雄ねじ７３と雌ねじ７４を介する相対回転により、移動部材７５は入力シャフト１０の軸方向他方（図７において上方）に移動する。これにより、他方のストッパー７１ｂは第２挟み込み部７５ｃと第３挟み込み部７６とで挟み込まれるので入力シャフト１０と同行回転し、一方のストッパー７１ａは入力シャフト１０に対して相対回転可能になる。よって、右操舵時においては、他方のストッパー７１ｂに設けられた受け部４１ｂにより、右操舵時の入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ｂの位置変化は規制され、一方のストッパー７１ａに設けられた受け部４１ａによっては、右操舵時の入力シャフト１０の回転方向と同一方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化は規制されない。
【００４６】
これにより、操舵用アクチュエータ２の動きによる出力シャフト３１の回転方向が、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転方向と同一方向である時は、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化の受け部４１ａ、４１ｂによる規制は解除状態になるので、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転が阻止されることはない。そして、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大し、操舵用アクチュエータ２の動きによる出力シャフト３１の回転方向が、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転方向と逆方向になった時に、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化を受け部４１ａ、４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転を阻止可能である。他は第１比較例と同様の構成とされ、同様部分は同一符号で示す。
【００４７】
上記第２実施形態によれば、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい時は、操舵用アクチュエータ２の動きによる出力シャフト３１の回転方向が、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転方向と等しく、出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることはない。
操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大し、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に操舵された場合に、入力シャフト１０と出力シャフト３１との相対回転を確実に阻止し、ドライバーが意図しない方向に操舵されるのを防止できる。
また、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させることで、入力シャフト１０の回転角と出力シャフト３１の回転角との角度偏差が生じても、ドライバーが意図する操舵方向と同方向に操舵されていれば出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることはなく、操舵用アクチュエータ２により舵角を変更できる。
【００４８】
図９〜図１５は第３実施形態の回転規制機構８０を示す。その回転規制機構８０は、入力シャフト１０側に設けられる一対の円弧状ストッパー８１ａ、８１ｂを有する。各ストッパー８１ａ、８１ｂの上下面は入力シャフト１０の軸方向に直角とされている。両ストッパー８１ａ、８１ｂは入力シャフト１０を囲むように配置され、直進操舵状態においては入力シャフト１０の軸方向における位置は互いに等しくされている。各ストッパー８１ａ、８１ｂそれぞれに、その一端面により構成される受け部４１ａ、４１ｂが、入出力シャフト１０、３１の回転方向における互いとの間隔をおいて配置されている。その出力シャフト３１と同行回転する一対の当たり部４７ａ、４７ｂが第１比較例と同様に設けられている。直進操舵状態においては、当たり部４７ａ、４７ｂと受け部４１ａ、４１ｂとは入出力シャフト１０、３１の軸方向における間隔をおいて配置され、入出力シャフト１０、３１の回転方向において互いに対向することのないものとされている。
【００４９】
両ストッパー８１ａ、８１ｂは、入力シャフト１０に連動機構８３を介して同行回転可能かつ入出力シャフト１０、３１の軸方向に相対変位可能に連結されている。その連動機構８３は、円筒状の回転部材８４と、一対のガイド８５ａ、８５ｂと、一対の板バネ８６ａ、８６ｂと、伝動部材８７とを有する。
【００５０】
その回転部材８４は、車体側により入力シャフト１０と同軸心に回転可能に支持される。この回転部材８４の上端面に周方向の間隔をおいて一体形成された一対の突起８４ａ、８４ｂの間に、入力シャフト１０に一体形成された凸部１０ａが配置される。その突起８４ａ、８４ｂと凸部１０ａとを介して入力シャフト１０の回転が回転部材８４に伝達される。この回転部材８４の回転により、受け部４１ａ、４１ｂの位置は入力シャフト１０の回転に応じて変更可能とされている。直進操舵状態において突起８４ａ、８４ｂと凸部１０ａとの間に入力シャフト１０の回転方向における隙間が形成され、その隙間がステアリングホイール１の操作により回転部材８４を回転させる際の遊びとされる。また、その回転部材８４の外周に形成された歯８４ｃに噛み合うラック８８が車体側により横方向移動可能に支持され、そのラック８８を直進操舵状態での位置に復帰させる弾力を付与するバネ８９が設けられている。
【００５１】
各ガイド８５ａ、８５ｂは、各ストッパー８１ａ、８１ｂに入出力シャフト１０、３１の軸方向の間隔をおいて対向する円弧状の案内壁８５ａ′、８５ｂ′と、この案内壁８５ａ′、８５ｂ′の一端から入出力シャフト１０、３１の軸方向に沿って出力シャフト３１に向かい延びる支持壁８５ａ″、８５ｂ″とを有する。
【００５２】
各案内壁８５ａ′、８５ｂ′の外周側は、回転部材８４の内周に形成された周溝８４′に入出力シャフト１０、３１の相対回転方向に沿って相対移動可能に嵌め合わされる。一方の案内壁８５ａ′と一方のストッパー８１ａとの間に一方の板バネ８６ａが挟まれ、他方の案内壁８５ｂ′と他方のストッパー８１ｂとの間に他方の板バネ８６ｂが挟まれる。また、各案内壁８５ａ′、８５ｂ′から各ストッパー８１ａ、８１ｂに向かい入力シャフト１０の軸方向に沿って延びるガイドプレート８５ｅ、８５ｆが、各ストッパー８１ａ、８１ｂに形成された溝に入出力シャフト１０、３１の軸方向に相対移動可能に嵌め合わされている。
【００５３】
各支持壁８５ａ″、８５ｂ″と回転部材８４の内周に一体化されたバネ受け８４ｇとが、それぞれ圧縮コイルバネ９２ａ、９２ｂを介して連結される。
【００５４】
その伝動部材８７は、図１２に示すように回転部材８４の内周に沿う円弧状の揺動部８７ａと、一対のストッパー受け８７ｂ、８７ｃと、アーム８７ｄ（図９参照）とを有し、その揺動部８７ａの両端間中央において回転部材８４に横軸９０中心に回転可能に支持される。その揺動部８７ａは、各ストッパー８１ａ、８１ｂに案内壁８５ａ′、８５ｂ′とは反対側で入力シャフト１０の軸方向の間隔をおいて対向する。そのストッパー受け８７ｂ、８７ｃは、揺動部８７ａの両端から各ストッパー８１ａ、８１ｂに向かい延びる。直進操舵状態において、一方のストッパー受け８７ｂにより一方のストッパー８１ａが支持され、他方のストッパー受け８７ｃにより他方のストッパー８１ｂが支持される。そのアーム８７ｄは、揺動部８７ａの両端間中央から回転部材８４の外部に至った後に入出力シャフト１０、３１の軸方向に沿って入力シャフト１０に向かい延びる。そのアーム８７ｄの入力シャフト１０の端面との対向部にＶ溝状のカム面８７ｄ′が形成され、そのカム面８７ｄ′に接するカムフォロア９１が入力シャフト１０の端面に一体化されている。
【００５５】
各ストッパー８１ａ、８１ｂは、退避位置と阻止位置との間で入出力シャフト１０、３１の軸方向に沿って変位可能とされている。図１１に示すように、その退避位置においては、各ストッパー８１ａ、８１ｂに形成された受け部４１ａ、４１ｂは当たり部４７ａ、４７ｂと出力シャフト３１の回転方向において対向することはない。その阻止位置においては、その受け部４１ａ、４１ｂと当たり部４７ａ、４７ｂとは出力シャフト３１の回転方向において互いに対向する。
【００５６】
これにより、図１４に示すように、右操舵時においては、入力シャフト１０の回転がカムフォロア９１からカム面８７ｄ′を介して伝達されることで、伝動部材８７は横軸９０中心に回転方向一方へ揺動する。これにより、他方のストッパー受け８７ｃが出力シャフト３１に向かい変位することで、他方のストッパー８１ｂは板バネ８６ｂの弾力により阻止位置へ変位し、一方のストッパー受け８７ｂが入力シャフト１０に向かい変位することで、一方のストッパー８１ａは退避位置に配置される。
また、左操舵時においては、入力シャフト１０の回転がカムフォロア９１からカム面８７ｄ′を介して伝達されることで、伝動部材８７は横軸９０中心に回転方向他方へ揺動する。これにより、一方のストッパー受け８７ｂが出力シャフト３１に向かい変位することで、一方のストッパー８１ａは板バネ８６ｂの弾力により阻止位置へ変位し、他方のストッパー受け８７ｃが入力シャフト１０に向かい変位することで、他方のストッパー８１ｂは退避位置に配置される。
すなわち、その連動機構８３により、左操舵時は一方のストッパー８１ａが退避位置から阻止位置へ変位すると共に他方のストッパー８１ｂは退避位置に配置され、右操舵時は他方のストッパー８１ｂが退避位置から阻止位置へ変位すると共に一方のストッパー８１ａは阻止位置に配置されるように、入力シャフト１０と両ストッパー８１ａ、８１ｂとが連動される。
【００５７】
これにより、左操舵時は一方のストッパー８１ａに設けられた受け部４１ａにより、左操舵時の入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化が規制可能とされ、また、右操舵時は他方のストッパー８１ｂに設けられた受け部４１ｂにより、右操舵時の入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ｂの位置変化が規制可能とされている。
【００５８】
よって、操舵用アクチュエータ２の動きによる出力シャフト３１の回転方向が、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転方向と同一方向である時は、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化の受け部４１ａ、４１ｂによる規制は解除状態になるので、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転が阻止されることはない。そして、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大し、操舵用アクチュエータ２の動きによる出力シャフト３１の回転方向が、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転方向とは逆方向である時に、当たり部４７ａ、４７ｂの位置変化を受け部４１ａ、４１ｂにより規制することで、出力シャフト３１の入力シャフト１０に対する相対回転を阻止可能である。
【００５９】
各ストッパー８１ａ、８１ｂは、当たり部４７ａ、４７ｂに受け部４１ａ、４１ｂを介して一定以上の力で押し付けられることで、入力シャフト１０に対して入出力シャフト１０、３１の相対回転方向に沿って相対変位可能とされている。
すなわち、左操舵時において、入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化を受け部４１ａにより規制する際に、一方のストッパー８１ａを押し付ける力が、圧縮コイルバネ９２ａを弾性変形させるのに要する値以上になることで、一方のストッパー８１ａはガイド８５ａと共に入力シャフト１０に対して入出力シャフト１０、３１の相対回転方向に沿って相対変位する。
また、右操舵時において、入力シャフト１０の回転方向と逆方向への出力シャフト３１の回転による当たり部４７ａの位置変化を受け部４１ｂにより規制する際に、他方のストッパー８１ｂを押し付ける力が、圧縮コイルバネ９２ｂを弾性変形させるのに要する値以上になることで、他方のストッパー８１ｂはガイド８５ｂと共に入力シャフト１０に対して入出力シャフト１０、３１の相対回転方向に沿って相対変位する。
【００６０】
入力シャフト１０に対する相対変位量が一定以上になったストッパー８１ａ、８１ｂを、入力シャフト１０側に対して相対変位しないように固定する手段が設けられている。すなわち、各ストッパー８１ａ、８１ｂに、その外周において開口するように孔８１ｅ、８１ｆが形成される。回転部材８４に一対の固定部材９３ａ、９３ｂが、その内周から出没可能に挿入される。各固定部材９３ａ、９３ｂを回転部材８４の内周から突出させる弾力を付与するバネ９４ａ、９４ｂが回転部材８４内に配置されている。ストッパー８１ａ、８１ｂの入力シャフト１０に対する相対変位量が一定以上になるまでは、固定部材９３ａ、９３ｂは弾力によりストッパー８１ａ、８１ｂの外周に押し付けられ、その相対変位量が一定以上になると固定部材９３ａ、９３ｂの先端側は孔８１ｅ、８１ｆに挿入され、ストッパー８１ａ、８１ｂは入力シャフト１０側の回転部材８４に固定される。
【００６１】
入力シャフト１０側に一対のブロック状の規制部材９５ａ、９５ｂが設けられている。各規制部材９５ａ、９５ｂは、回転部材８４に一体化された支持片９６にそれぞれ圧縮バネ９６ａ、９６ｂを介して連結されることで、入力シャフト１０と同行回転可能かつ入出力シャフト１０、３１の軸方向に沿って変位可能とされている。各規制部材９５ａ、９５ｂの軸方向変位の案内片９９が支持片９６に取り付けられている。
【００６２】
一方の規制部材９５ａは一方のガイド８５ａにより支持されることで、入出力シャフト１０、３１の軸方向一方への変位が規制され、他方の規制部材９５ｂは他方のガイド８５ｂにより支持されることで、入出力シャフト１０、３１の軸方向一方への変位が規制される。
【００６３】
図１５に示すように、右操舵時に他方のストッパー８１ｂとガイド８５ｂの入力シャフト１０に対する入出力シャフト１０、３１の相対回転方向に沿う相対変位量が一定以上になった時、他方のガイド８５ｂによる他方の規制部材９５ｂの軸方向変位の規制が解除され、他方の規制部材９５ｂは入出力シャフト１０、３１の軸方向一方へ変位する。
また、左操舵時に一方のストッパー８１ａとガイド８５ａの入力シャフト１０に対する入出力シャフト１０、３１の相対回転方向に沿う相対変位量が一定以上になった時、一方のガイド８５ａによる一方の規制部材９５ａの軸方向変位の規制が解除され、一方の規制部材９５ａは入出力シャフト１０、３１の軸方向一方へ変位する。
【００６４】
右操舵時に入出力シャフト１０、３１の軸方向一方へ変位した他方の規制部材９５ｂは、入力シャフト１０に対する相対変位量が一定以上になったストッパー８１ｂに設けられた受け部４１ｂと、出力シャフト３１の回転方向において対向する位置に配置される。
左操舵時に入出力シャフト１０、３１の軸方向一方へ変位した一方の規制部材９５ａは、入力シャフト１０に対する相対変位量が一定以上になったストッパー８１ａに設けられた受け部４１ａと、出力シャフト３１の回転方向において対向する位置に配置される。
【００６５】
右操舵時における舵角制御の異常時においては、出力シャフト３１と同行回転する当たり部４７ａ、４７ｂは、入力シャフト１０に対する相対変位量が一定以上になった他方のストッパー８１ｂに設けられた受け部４１ｂと他方の規制部材９５ｂとの対向間に配置される。これにより、入力シャフト１０の左操舵時の回転は、他方の規制部材９５ｂから当たり部４７ａを介して出力シャフト３１に伝達可能とされ、また、入力シャフト１０の右操舵時の回転は、他方のストッパー８１ｂの受け部４１ｂから当たり部４７ｂを介して出力シャフト３１に伝達可能とされている。
【００６６】
左操舵時における舵角制御の異常時においては、その当たり部４７ａ、４７ｂは、入力シャフト１０に対する相対変位量が一定以上になった一方のストッパー８１ａに設けられた受け部４１ａと一方の規制部材９５ａとの対向間に配置される。これにより、入力シャフト１０の右操舵時の回転は、一方の規制部材９５ａから当たり部４７ｂを介して出力シャフト３１に伝達可能とされ、また、入力シャフト１０の左操舵時の回転は、一方のストッパー８１ａの受け部４１ａから当たり部４７ａを介して出力シャフト３１に伝達可能とされている。
これにより、舵角制御の異常時に、ステアリングホイール１の操作による左右何れの方向への操舵時においても、入力シャフト１０の回転を出力シャフト３１に伝達可能になる。他は第１比較例と同様の構成とされ、同様部分は同一符号で示す。
【００６７】
上記第３実施形態によれば、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい時は、操舵用アクチュエータ２の動きによる出力シャフト３１の回転方向が、ステアリングホイール１の操作による入力シャフト１０の回転方向と等しく、出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることはない。
また、操舵用アクチュエータ２の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差が増大し、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に操舵された場合に、入力シャフト１０と出力シャフト３１との相対回転を確実に阻止し、ドライバーが意図しない方向に操舵されるのを防止できる。
また、ステアリングホイール１の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させることで、入力シャフト１０の回転角と出力シャフト３１の回転角との角度偏差が生じても、ドライバーが意図する操舵方向と同方向に操舵されていれば出力シャフト３１の回転が入力シャフト１０により阻止されることはなく、操舵用アクチュエータ２により舵角を変更できる。
さらに、ドライバーが意図する操舵方向と逆方向に舵角が変化した場合に、入力シャフト１０と出力シャフト３１との相対回転を阻止できるだけでなく、ドライバーが意図する操舵方向へ舵角が変化する場合も入力シャフト１０と出力シャフト３１との相対回転を阻止できる。よって、操舵用アクチュエータ２による舵角制御の異常時においても、操舵方向の迅速な変更や停車状態での据え切り操舵等が可能になる。
【００６８】
本発明は上記各実施形態に限定されない。例えば、第１〜３実施形態において、第２比較例と同様の緩衝材が当たり部と受け部との間に配置されてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操舵装置において、簡便でコストメリットが高く、異常発生時に確実に機能すると共に誤操作を防止でき、操作部材の操作量に対する舵角の割合を車速に応じて変化させる場合にも機能する機械的なフェールセーフ機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の車両用操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の実施形態の車両用操舵装置における操作角と入出力シャフトの角度偏差と車速との関係を示す図
【図３】本発明の第１比較例の車両用操舵装置における要部の斜視図
【図４】本発明の第２比較例の車両用操舵装置における要部の斜視図
【図５】本発明の第１実施形態の車両用操舵装置における要部の平面図
【図６】本発明の第１実施形態の車両用操舵装置における要部の正面図
【図７】本発明の第２実施形態の車両用操舵装置における要部の側断面図
【図８】図７のＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線断面図
【図９】本発明の第３実施形態の車両用操舵装置における要部の平断面図
【図１０】本発明の第３実施形態の車両用操舵装置における要部の斜視図
【図１１】図９のＸＩ‐ＸＩ線断面図
【図１２】図９のＸＩＩ‐ＸＩＩ線断面図
【図１３】図９のＸＩＩＩ‐ＸＩＩＩ線断面図
【図１４】本発明の第３実施形態の車両用操舵装置における要部の作用説明用側断面図
【図１５】本発明の第３実施形態の車両用操舵装置における要部の作用説明用側断面図
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  操舵用アクチュエータ
４  車輪
１０  入力シャフト
２０  制御装置
３１  出力シャフト
４０、４０′、５０、７０、８０  回転規制機構
４３ａ、４３ｂ、７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂ  ストッパー
４９ａ、４９ｂ  緩衝材
５１  変速機構
８３  連動機構
【図１】
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【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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