(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイール（１１）の操舵角を、ステアリングホイール（１１）との機械的な連結により操舵輪（ＷＬ，ＷＲ）の転舵機構（１３）に伝達する駆動機構（Ｍ１）と、
アクチュエータ（１１４）の駆動力により発生する操舵角を、駆動機構（Ｍ１）から伝達される操舵角に重畳して舵角比を変更する第１舵角比可変機構（Ｍ２）と、
前記重畳後の操舵角と操舵輪（ＷＬ，ＷＲ）の転舵角との比である舵角比を変更して操舵輪（ＷＬ，ＷＲ）の転舵機構（１３）に伝達する第２舵角比可変機構（Ｍ３）と、
を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記車両用操舵装置はケーブル式ステアリング装置であることを特徴とする、請求項１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、ドライバーのステアリング操作に操舵角を重畳する第１舵角比可変機構と、舵角比を変更可能な第２舵角比可変機構とを備えた車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人の出願に係る特許第２８６６３０２号公報に記載された可変舵角比操舵装置は、ステアリングホイールに連結された入力軸と操舵輪を転舵する出力軸との間に設けた舵角比可変機構により、高車速時には舵角比（ステアリングホイールの操舵角／操舵輪の転舵角）を大きくして車両の走行安定性を確保し、低車速時には舵角比を小さくして車両の取り回しを容易化するようになっている。
【０００３】
また特許第２９９２３５７号公報には、ステアリングホイールに接続された入力軸と操舵輪に接続された出力軸との間にクラッチを設け、通常はクラッチを解放して入力軸と出力軸とを切り離し、規範の車両運動状態と実際の車両運動状態との偏差を小さくするように、ドライバーの操作入力に応じて操舵制御手段により操舵角を制御することで車両の運動を補正する、いわゆるＳＢＷ（ステア・バイ・ワイヤ）方式の車両運動特性補正装置が記載されている。
【０００４】
また特開平７−３１５２３５号公報には、ステアリングホイールに接続された入力軸と操舵輪に接続された出力軸との間に遊星歯車装置を備えた舵角比可変機構を設け、ドライバーのステアリング操作に基づく第１の操舵運動とサーボ装置の作動に基づく第２の操舵運動とを重畳させてステアリング伝動装置に入力することで、ドライバーのステアリング操作に介入するＳＢＷ方式のパワーステアリング装置が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許第２９９２３５７号公報に記載されたものは、ＳＢＷ系統が故障した場合にクラッチを締結することで、舵角比が予め決まったステアリングギヤボックスを介してドライバーが直接操舵を行うことになるが、通常時はクラッチを解放して入力軸および出力軸を切り離した状態で操舵制御手段が操舵を行っているため、クラッチを締結した時点でステアリングホイールの中立位置と操舵輪の中立位置との間に大きな位相差が発生してしまい、左右のステアリングロック角度（現在のステアリングホイールの位置から、それ以上ステアリングホイールを回転させることができなくなる位置までの角度）がアンバランスになる可能性がある。更に、ＳＢＷ系統が故障した場合にはクラッチを速やかに締結してドライバーによる直接操舵に切り換える必要があるが、クラッチの締結に伴ってステアリングホイールに加わる操舵トルクが急変してドライバーに違和感を与える可能性がある。
【０００６】
また上記特開平７−３１５２３５号公報に記載されたものにおいても、ＳＢＷ系統が故障してドライバーによる直接操舵に切り換える場合に、ステアリングホイールの位相と操舵輪の位相との不一致が発生し、やはりステアリングホイールに加わる操舵トルクが急変する可能性があるため、故障時の安全を見越すと舵角比を変化させる幅を大きく設定することができないという問題がある。
【０００７】
またＳＢＷ系統の故障により舵角比が大きく変化することは、ドライバーが次のステアリング操作を行う際に必要な操作量の予想を困難にする問題があり、特に小舵角による車両運動制御に慣れた状態で、故障時に固定舵角比に切り換わるとドライバーがステアリング操作にすぐに馴染めず、ステアリング操作に支障を来す虞がある。
【０００８】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ドライバーのステアリング操作に操舵角を重畳する第１舵角比可変機構を備えた車両用操舵装置において、故障時における不具合の発生最小限に抑えることを目的とする。
【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に記載された発明によれば、ステアリングホイールの操舵角を、ステアリングホイールとの機械的な連結により操舵輪の転舵機構に伝達する駆動機構と、アクチュエータの駆動力により発生する操舵角を、駆動機構から伝達される操舵角に重畳して舵角比を変更する第１舵角比可変機構と、前記重畳後の操舵角と操舵輪の転舵角との比である舵角比を変更して操舵輪の転舵機構に伝達する第２舵角比可変機構とを備えたことを特徴とする車両用操舵装置が提案される。
【００１０】
上記構成によれば、第１舵角比可変機構による重畳後の操舵角と操舵輪の転舵角との舵角比を変更可能な第２舵角比可変機構を備えたことにより、目標とする操舵輪の転舵角を得るために第１舵角比可変機構のアクチュエータを作動させて重畳させる操舵角を小さく設定することができる。従って、万一第１舵角比可変機構が故障してアクチュエータからの操舵角の重畳が停止しても、そもそも第１舵角比可変機構のアクチュエータから重畳される操舵角が小さいため、その時点でドライバーがステアリングホイールから受ける操舵トルクの変化を小さくすることができるだけでなく、ステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との間に発生する偏差を最小限に抑えることができる。
【００１１】
しかも前記故障の発生後も、引き続き第２舵角比可変機構により操舵角と転舵角との舵角比を変更できるため、例えば低車速領域では舵角比を小さく変更してステアリングの効きを鋭くすることで車両の取り回しを容易にし、高車速領域では舵角比を大きく変更してステアリングの効きを鈍くすることで車両の走行安定性を高めるなどして、車両の走行状態に応じた適切な舵角比設定を引き続き行うことができる。
【００１２】
また万一第２舵角比可変機構が故障した場合には、故障直前の舵角比をそのまま受け継ぐことにより、ドライバーがステアリングホイールから受ける操舵トルクの変化を無くすことができる。更に第２舵角比可変機構が故障しても第１舵角比可変機構が正常に機能している限り、ステアリングホイールの中立位置と操舵輪の中立位置との間に位相差が発生することはなく、しかも第１舵角比可変機構による操舵角の重畳により、故障した第２舵角比可変機構に代わって舵角比を変更することができる。
【００１３】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記車両用操舵装置はケーブル式ステアリング装置であることを特徴とする車両用操舵装置が提案される。
【００１４】
尚、実施例のステアリングギヤボックス１３は本発明の操舵輪の転舵機構に対応し、実施例の操舵角伝達機構Ｍ１は本発明の駆動機構に対応する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図１５は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両用操舵装置の全体斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は操舵トルクセンサの斜視図、図５は操舵トルクセンサの差動トランスの回路図、図６は操舵トルクセンサの作用説明図、図７は図１の７−７線拡大断面図、図８は図７の８−８線断面図、図９は図７の９−９線断面図、図１０は図７の１０−１０線断面図、図１１は第２舵角比可変機構の分解斜視図、図１２は図８に対応する作用説明図、図１３は第２舵角比可変機構の作動原理を説明する図、図１４は第２舵角比可変機構の舵角比特性線図、図１５は制御系のブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、自動車のステアリングホイール１１の前方に設けた駆動プーリケーシング１２と、ステアリングギヤボックス１３の上方に設けた従動プーリケーシング１４とが、ボーデンケーブルよりなる第１操作ケーブル１５および第２操作ケーブル１６によって接続される。ステアリングギヤボックス１３の両端部から車体左右方向に延びるタイロッド１７Ｌ，１７Ｒが、左右の操舵輪ＷＬ，ＷＲを支持するナックル（図示せず）に接続される。駆動プーリケーシング１２の内部にはステアリングホイール１１に入力される操舵トルクを検出する操舵トルクセンサが内蔵されており、検出した操舵トルクが入力される制御装置１８からの司令でステアリングギヤボックス１３と同軸に設けた補助操舵トルクモータ２０が作動し、ドライバーのステアリング操作をアシストする。
【００１８】
図２に示すように、駆動プーリケーシング１２は、リヤハウジング２１、センターハウジング２２およびフロントハウジング２３をボルト２４…で結合してなり、フロントハウジング２３の前面に図示せぬボルトでフロントカバー２５が結合される。駆動プーリケーシング１２は、リヤハウジング２１に設けたブラケット２１ａが取付ステー２６にピン２７で固定され、フロントハウジング２３に設けたブラケット２３ａが取付ステー２６にボルト２８で固定される。
【００１９】
ステアリングホイール１１に接続される中空のステアリングシャフト２９は、２個のボールベアリング３０，３１でリヤハウジング２１に回転自在に支持される。ステアリングホイール１１と同軸に配置される中空のプーリシャフト３２の外周に金属製のプーリボス３３が固定されており、このプーリボス３３の外周に形成したセレーション部３３ａを覆うように合成樹脂製の駆動プーリ本体３４が一体にモールドされる。プーリボス３３の両端部が２個のボールベアリング３５，３６でそれぞれフロントハウジング２３およびフロントカバー２５に回転自在に支持されるとともに、プーリシャフト３２がボールベアリング３７でセンターハウジング２２に回転自在に支持される。プーリボス３３および駆動プーリ本体３４は駆動プーリ５９を構成する。
【００２０】
プーリシャフト３２の後端部外周にステアリングシャフト２９の前端部内周が相対回転自在に嵌合しており、ステアリングシャフト２９の中空部とプーリシャフト３２の中空部とに、トーションバー３８の両端部が嵌合して各々ピン３９，４０で結合される。従って、ステアリングシャフト２９に入力された操舵トルクは、ステアリングシャフト２９からトーションバー３８を介してプーリシャフト３２に伝達されることになり、センターハウジング２２の内部に設けられた操舵トルクセンサ４１がトーションバー３８の捩れ量に基づいて操舵トルクを検出する。
【００２１】
図２および図４から明らかなように、操舵トルクセンサ４１は、プーリシャフト３２の外周に相対回転不能、かつ軸方向スライド可能に支持された円筒状のスライダ４２と、ステアリングシャフト２９に固定されてスライダ４２に形成した傾斜溝４２ａに嵌合するガイドピン４３と、合成樹脂製のスライダ４２の外周に固定した磁性体リング４４と、センターハウジング２２の内周に固定されて磁性体リング４４に対向する差動トランス４５と、ガイドピン４３および傾斜溝４２ａ間のガタを防止すべくスライダ４２を前方に付勢するコイルばね４６とを備える。
【００２２】
図５に示すように、操舵トルクセンサ４１の差動トランス４５は、交流電源４７に接続された一次コイル４８と、第１二次コイル４９と、第２二次コイル５０とを備えており、磁性体リング４４は第１、第２二次コイル４９，５０間に配置された可動鉄心を構成する。
【００２３】
図２から明らかなように、プーリシャフト３２の前端部とプーリボス３３とはセレーション結合部５１において結合されるとともに、プーリシャフト３２の前端部に向かって先細になったテーパー結合部５２を介して結合される。プーリシャフト３２の前端にナット５３がねじ込まれており、ナット５３からの荷重でプーリボス３３をプーリシャフト３２に沿って後方に付勢することにより、テーパー結合部５２を充分な面圧で密着させてプーリシャフト３２およびプーリボス３３を強固に一体化することができる。これにより、セレーション結合部５１に存在する微小なガタの影響を解消し、騒音の発生を抑制することができるだけでなく操舵フィーリングを向上させることができる。ナット５３を締め付けるとき、駆動プーリ５９が軸方向に移動可能であるため、駆動プーリケーシング１２に無理な荷重が加わることが防止される。
【００２４】
図２および図３から明らかなように、第１、第２操作ケーブル１５，１６は、合成樹脂製のアウターチューブ１５ｏ，１６ｏと、その内部にスライド自在に収納される金属縒り線よりなるインナーケーブル１５ｉ，１６ｉとから構成される。２本のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの端部に固定した短円柱状のピン５４，５４が駆動プーリ本体３４の両端面に形成したピン孔３４ａ，３４ａに嵌合し、ピン５４，５４から延びる２本のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉは駆動プーリ本体３４の外周に形成した１本の螺旋溝３４ｂに沿って相互に接近する方向に巻き付けられた後、プーリシャフト３２の軸線に直交する方向に引き出される。
【００２５】
フロントハウジング２３には円筒状をなす２個の接続部２３ｂ，２３ｂが形成されており、それらの内部にアウターチューブ結合部材５６，５６のボス部５６ａ，５６ａが固定される。ボス部５６ａ，５６ａから接続部２３ｂ，２３ｂの外部に延びるパイプ部５６ｂ，５６ｂがアウターチューブ１５ｏ，１６ｏの外周に嵌合し、かしめ部５６ｃ，５６ｃをかしめることでアウターチューブ１５ｏ，１６ｏの端部がフロントハウジング２３に固定される。アウターチューブ結合部材５６，５６のボス部５６ａ，５６ａの内周には、インナーケーブル１５ｉ，１６ｉとボス部５６ａ，５６ａとが直接擦れるのを防止すべく、滑りの良い合成樹脂製のガイドブッシュ５７，５７が保持される。
【００２６】
図７に示すように、従動プーリケーシング１４はボルト６７…（図８参照）で結合されたアッパーハウジング６１とロアハウジング６２とから構成され、アッパーハウジング６１およびロアハウジング６２間にケーブル案内ハウジング６３がボルト６４で固定される。またロアハウジング６２の下面に結合されるギヤケーシング１９は、複数本のボルト１２０…（図１０参照）で結合されたアッパーハウジング１２１とロアハウジング１２２とから構成される。
【００２７】
従動プーリケーシング１４のアッパーハウジング６１に設けたボールベアリング６６と、ギヤケーシング１９のアッパーハウジング１２１に設けたボールベアリング６８とにプーリシャフト７０が回転自在に支持される。上側のボールベアリング６６は、プーリシャフト７０を直接支持しておらず、プーリシャフト７０の外周に固定したプーリボス７１を支持している。アッパーハウジング６１に設けたボールベアリング６６は袋状のナット７２で抜け止めされる。
【００２８】
プーリシャフト７０の上端部とプーリボス７１とはセレーション結合部７４において結合されるとともに、プーリシャフト７０の上端部に向かって先細になったテーパー結合部７５を介して結合される。プーリシャフト７０の上端にナット７６がねじ込まれており、ナット７６からの荷重でプーリボス７１をプーリシャフト７０に沿って下方に付勢することにより、テーパー結合部７５を充分な面圧で密着させてプーリシャフト７０およびプーリボス７１を強固に一体化することで、セレーション結合部７４に存在する微小なガタの影響を解消して騒音の発生を抑制し、また操舵フィーリングを向上させることができる。ナット７６を締め付けるとき、従動プーリ６０が軸方向に移動可能であるため、従動プーリケーシング１４やギヤケーシング１９に無理な荷重が加わることが防止される。
【００２９】
プーリボス７１の外周のセレーション部７１ａに合成樹脂製の従動プーリ本体７７が一体にモールドされており、第１、第２操作ケーブル１５，１６のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの端部に固定した短円柱状のピン７８，７８が従動プーリ本体７７の両端面に形成したピン孔７７ａ，７７ａに嵌合し、ピン７８，７８から延びる２本のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉは従動プーリ本体７７の外周に形成した１本の螺旋溝７７ｂに沿って相互に接近する方向に巻き付けられた後、後述する第１舵角比可変機構Ｍ２を経由してプーリシャフト７０の軸線に直交する方向に引き出される。このとき、第１、第２操作ケーブル１５，１６のアウターチューブ１５ｏ，１６ｏは、アウターチューブ結合部材７９を介してケーブル案内ハウジング６３に固定される。プーリボス７１および従動プーリ本体７７は従動プーリ６０を構成する。
【００３０】
駆動プーリ５９、従動プーリ６０および操作ケーブル１５，１６は、ステアリングホイール１１に入力される操舵角を機械的にステアリングギヤボックス１３に伝達する操舵角伝達機構Ｍ１を構成し、この操舵角伝達機構Ｍ１は本発明の駆動機構に対応する。
【００３１】
次に、図７〜図９に基づいて第１舵角比可変機構Ｍ２の構造を説明する。
【００３２】
アッパーハウジング６１にボールベアリング１０１を介して支持されたアッパーシャフト１０２と、ロアハウジング６２にボールベアリング１０３を介して支持されたロアシャフト１０４とが同軸に配置されており、アッパーシャフト１０２の下端に固定した断面クランク状のアッパーアーム１０５の中間部と、ロアシャフト１０４の上端に固定した断面クランク状のロアアーム１０６の中間部とが、コ字状の連結部材１０７で一体に連結される。相互に対向するアッパーアーム１０５およびロアアーム１０６の一端部間は球面軸受け１０８を介して接続されており、この球面軸受け１０８に第１ガイドプーリ１０９が首振り可能に支持される。また相互に対向するアッパーアーム１０５およびロアアーム１０６の他端部間は球面軸受け１１０を介して接続されており、この球面軸受け１１０に第２ガイドプーリ１１１が首振り可能に支持される。
【００３３】
アウターチューブ結合部材７９を通って従動プーリケーシング１４の内部に導かれた第１操作ケーブル１５のインナーケーブル１５ｉは、第１ガイドプーリ１０９を経由して従動プーリ６０に巻き付けられ、またアウターチューブ結合部材７９を通って従動プーリケーシング１４の内部に導かれた第２操作ケーブル１６のインナーケーブル１６ｉは、第２ガイドプーリ１１１を経由して従動プーリ６０に巻き付けられる。
【００３４】
アッパーアーム１０５およびロアアーム１０６を断面クランク状に形成したことにより、第１ガイドプーリ１０９および第２ガイドプーリ１１１の高さに段差を付けることができ、また連結部材１０７をコ字状に形成したことにより、第１ガイドプーリ１０９および第２ガイドプーリ１１１との干渉を回避することができる。
【００３５】
アッパーシャフト１０２は、その上端にナット１１２をねじ込むことにより、ボールベアリング１０１を介してアッパーハウジング６１に対して軸方向に位置決めされる。そしてナット１１２の上方は、アッパーハウジング６１にねじ込まれた袋状のナット１１３により覆われる。
【００３６】
アッパーハウジング６１に支持したアクチュエータ１１４の出力軸１１４ａに設けたウオーム１１５が、アッパーシャフト１０２に固定したウオームホイール１１６に噛み合っており、従って、アクチュエータ１１４を駆動することでウオーム１１５およびウオームホイール１１６を介してアッパーシャフト１０２を回転させると、そのアッパーシャフト１０２に接続されたアッパーアーム１０５、ロアアーム１０６、連結部材１０７およびロアシャフト１０４が一体に回転する。
【００３７】
次に、図７、図１０および図１１に基づいて第２舵角比可変機構Ｍ３の構造を説明する。
【００３８】
ギヤケーシング１９のアッパーハウジング１２１にボールベアリング１２３を介して支持部材１２４が回転自在に支持されており、この支持部材１２４の中心から偏心した位置に入力軸１２５が一対のボールベアリング１２６，１２６を介して回転自在に支持される。入力軸１２５の上端とプーリシャフト７０の下端とは、プーリシャフト７０に対する入力軸１２５の偏心を許容しながら、プーリシャフト７０の回転を入力軸１２５に伝達するオルダム継ぎ手１２７を介して接続される。入力軸１２５の下端には断面溝型のカップリング１２８が一体に設けられる。
【００３９】
ギヤケーシング１９のロアハウジング１２２に出力軸１２９が一対のボールベアリング１３０，１３１を介して回転自在に支持される。出力軸１２９はプーリシャフト７０に対して同軸上に位置しているが、入力軸１２５に対して偏心している。出力軸１２９の上面の偏心位置に突出する中間軸１３２に支持した円錐ローラベアリング１３３の外周に、入力軸１２５に設けたカップリング１２８の下面に平型ニードルベアリング１３４を介してスライド自在に支持したスライダ１３５が支持される。出力軸１２９の下端はギヤケーシング１９のロアハウジング１２２に設けた下側のボールベアリング１３１にナット１３６で位置決めされ、前記ボールベアリング１３１は袋状のナット１３７で抜け止めされる。
【００４０】
ギヤケーシング１９のアッパーハウジング１２１に減速機ケーシング１３８を介してアクチュエータ１３９が支持されており、アッパーハウジング１２１および減速機ケーシング１３８に３個のボールベアリング１４０，１４１，１４２を介して駆動軸１４３が支持される。アクチュエータ１３９の出力軸１３９ａに設けたウオーム１４４と駆動軸１４３に設けたウオームホイール１４５とが減速機ケーシング１３８の内部で噛み合い、かつ駆動軸１４３に設けたウオーム１４６と支持部材１２４の上面に設けたセクタ型のウオームホイール１４７とが噛み合っている。従って、アクチュエータ１３９を駆動すると、出力軸１３９ａの回転がウオーム１４４、ウオームホイール１４５、駆動軸１４３およびウオーム１４６を介してウオームホイール１４７に伝達され、ボールベアリング１２３に支持された支持部材１２４を回転させる。
【００４１】
出力軸１２９の外周に形成したピニオン８４に、ステアリングギヤボックス１３（図１参照）のラック８５が噛み合っており、その噛み合い部においてラック８５がピニオン８４に向けて付勢される。即ち、ロアハウジング１２２に形成した貫通孔１２２ａにスライド部材８６がＯリング８７を介してスライド可能に嵌合しており、貫通孔１２２ａにねじ結合したばね座８８とスライド部材８６との間に配置したコイルばね８９の弾発力で、スライド部材８６に設けた低摩擦部材９０がラック８５の背面に当接する。これにより、出力軸１２９の回転がピニオン８４を介してラック８５に伝達されて操舵輪ＷＬ，ＷＲが転舵される際に、ラック８５は大きな摺動抵抗を受けることなくガタや撓みの発生を防止されてスムーズに作動することができる。
【００４２】
次に、図１５に基づいて制御系の構造の概略を説明する。
【００４３】
制御装置１８は、第１舵角比可変機構Ｍ２の作動を制御する「能動操舵角制御部」と、第２舵角比可変機構Ｍ３の作動を制御する「舵角比可変制御部」と、補助操舵トルクモータ２０の作動を制御する「補助操舵トルク制御部」とを備える。
【００４４】
「能動操舵角制御部」は、操舵角センサで検出したステアリングホイール１１の操舵角と、ヨーレートセンサで検出した車両のヨーレートと、車速センサで検出した車速とに基づいて目標能動操舵角設定部が目標能動操舵角を出力し、この目標能動操舵角と実際の能動操舵角との偏差に基づいてアクチュエータ制御信号出力部が第１舵角比可変機構Ｍ２のアクチュエータ１１４の制御信号を出力し、この制御信号に基づいてアクチュエータ駆動回路がアクチュエータ１１４を駆動する。アクチュエータ１１４の駆動により発生した能動操舵角は能動操舵角センサにより検出され、フィードバックループを構成すべく目標能動操舵角設定部が出力する目標能動操舵角から減算される。
【００４５】
「舵角比可変制御部」は、車速センサで検出した車速に基づいて目標舵角比設定部が目標舵角比を出力し、この目標舵角比と実際の舵角比との偏差に基づいてアクチュエータ制御信号出力部が第２舵角比可変機構Ｍ３のアクチュエータ１３９の制御信号を出力し、この制御信号に基づいてアクチュエータ駆動回路がアクチュエータ１３９を駆動する。アクチュエータ１３９の駆動により発生した舵角比は舵角比センサにより検出され、フィードバックループを構成すべく目標可変舵角比設定部が出力する目標舵角比から減算される。
【００４６】
「補助操舵トルク設定部」」は、車速センサで検出した車速と、操舵トルクセンサ４１で検出した操舵トルクとに基づいて目標補助操舵トルク設定部が目標補助操舵トルを出力し、この目標補助操舵トルクに基づいて目標電流決定部が補助操舵トルクモータ２０の目標電流を決定し、出力電流制御部が補助操舵トルクモータ駆動回路を介して補助操舵トルクモータ２０を駆動する。
【００４７】
故障状態判定部が操舵系の故障を判定すると、その故障の内容に応じて目標能動操舵角設定部、目標舵角比設定部および目標補助操舵トルク設定部の作動を停止する。
【００４８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００４９】
先ず、第１舵角比可変機構Ｍ２が図８に示す中立位置に保持されている場合について説明する。
【００５０】
操舵トルクセンサ４１で検出した操舵トルクは制御装置１８に入力され、制御装置１８は操舵トルクに基づいて補助操舵トルクモータ２０の作動を制御する。即ち、車両を旋回させるべくステアリングホイール１１を操作すると、図２に示すように、操舵トルクがステアリングシャフト２９およびトーションバー３８を介してプーリシャフト３２に伝達され、駆動プーリ本体３４に巻き付けられた第１、第２操作ケーブル１５，１６の一方のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉが引かれ、他方のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉが弛められることにより、駆動プーリ５９の回転が従動プーリ６０に伝達される。その結果、図７に示すプーリシャフト７０が回転し、ステアリングギヤボックス１３内のピニオン８４、ラック８５およびタイロッド１７Ｌ，１７Ｒを介して操舵輪ＷＬ，ＷＲに操舵トルクが伝達される。
【００５１】
ステアリングホイール１１に操舵トルクが入力されていないとき、トーションバー３８は捩れ変形せずにステアリングシャフト２９およびプーリシャフト３２は同位相に保持され、図６（Ｂ）に示すように、ステアリングシャフト２９のガイドピン４３は傾斜溝４２ａの中央にあってスライダ４２は上下方向中央位置に保持される。このとき、図５に示すように、スライダ４２に設けた磁性体リング４４は第１二次コイル４９および第２二次コイル５０の中間位置にあり、両二次コイル４９，５０の出力電圧が等しくなって操舵トルクがゼロであることが検出される。
【００５２】
またステアリングホイール１１が右方向に操作されてステアリングシャフト２９に図６（Ａ）の矢印ａ方向の操舵トルクが入力されると、トーションバー３８が捩じれ変形してステアリングシャフト２９とプーリシャフト３２（即ち、プーリシャフト３２に対して相対回転不能なスライダ４２）との間に位相差が発生するため、ステアリングシャフト２９のガイドピン４３に傾斜溝４２ａを押されたスライダ４２が上方にスライドする。その結果、上側の第１二次コイル４９の出力電圧が増加するとともに下側の第２二次コイル５０の出力電圧が減少し、その電圧差に基づいて右転舵方向の操舵トルクが検出される。同様に、ステアリングホイール１１が左方向に操作されてステアリングシャフト２９に図６（Ｃ）の矢印ｂ方向に操舵トルクが入力されると、トーションバー３８が捩じれ変形してステアリングシャフト２９とプーリシャフト３２（即ち、スライダ４２）との間に位相差が発生するため、ステアリングシャフト２９のガイドピン４３に傾斜溝４２ａを押されたスライダ４２が下方にスライドする。その結果、上側の第１二次コイル４９の出力電圧が減少するとともに下側の第２二次コイル５０の出力電圧が増加し、その電圧差に基づいて左転舵方向の操舵トルクが検出される。
【００５３】
このように、操舵トルクセンサ４１で操舵トルクが検出されると、制御装置１８は操舵トルクセンサ４１で検出した操舵トルクが予め設定した所定値に保持されるように、補助操舵トルクモータ２０を駆動する。これにより、補助操舵トルクモータ２０のトルクがウオーム８３およびウオームホイール８２を介してプーリシャフト７０に伝達され、ドライバーによるハンドル操作がアシストされる。差動トランス４５を有する操舵トルクセンサ４１と補助操舵トルクモータ２０とを組み合わせたことにより、電気的な制御だけで補助操舵トルクモータ２０を作動させることが可能となり、制御系の構造が簡素化される。
【００５４】
続いて、第１舵角比可変機構Ｍ２が作動した場合について説明する。
【００５５】
ドライバーがステアリングホイール１１を中立位置に保持している状態で、図１０に示すようにアクチュエータ１１４を駆動して第１舵角比可変機構Ｍ２のアッパーアーム１０５およびロアアーム１０６を矢印ａ方向に回転させると、第１ガイドプーリ１０９が従動プーリ６０に接近することで第１操作ケーブル１５のインナーケーブル１５ｉが弛められ、かつ第２ガイドプーリ１１１が従動プーリ６０から離反することで第２操作ケーブル１６のインナーケーブル１６ｉが引かれる。その結果、駆動プーリ５９に対する第１操作ケーブル１５のインナーケーブル１５ｉの離脱点ｐ１（図３参照）と、従動プーリ６０に対する第１操作ケーブル１５のインナーケーブル１５ｉの離脱点ｐ２（図１０参照）との間のインナーケーブル１５ｉの長さが減少し、逆に駆動プーリ５９に対する第２操作ケーブル１６のインナーケーブル１６ｉの離脱点ｑ１（図３参照）と、従動プーリ６０に対する第２操作ケーブル１６のインナーケーブル１６ｉの離脱点ｑ２（図１０参照）との間のインナーケーブル１６ｉの長さが増加するため、従動プーリ６０は矢印ｂ方向に回転する。
【００５６】
即ち、ステアリングホイール１１を操作しなくても、アクチュエータ１１４でアッパーアーム１０５およびロアアーム１０６を回転させることで、従動プーリ６０を任意の方向に回転させて操舵輪ＷＬ，ＷＲを転舵し、アクティブステアリング装置の機能を発揮させることができる。またドライバーによるステアリングホイール１１の操舵と同時にアクチュエータ１１４を作動させれば、ドライバーのステアリング操作による従動プーリ６０の回転とアクチュエータ１１４の作動による従動プーリ６０の回転とが重畳して操舵輪ＷＬ，ＷＲが転舵され、可変舵角比の機能を発揮させることができる。
【００５７】
このように、ドライバーのステアリング操作による従動プーリ６０の回転とアクチュエータ１１４の作動による従動プーリ６０の回転とが重畳するので、ドライバーのステアリング操作をアシストする方向にアクチュエータ１１４を作動させてステアリングの効きを鋭くしたり、ドライバーのステアリング操作をキャンセルする方向にアクチュエータ１１４を作動させてステアリングの効きを鈍くしたりすることができる。このとき、ステアリングホイール１１の回転角に応じてアクチュエータ１１４の作動量を制御すれば、駆動プーリ５９の回転角に対する従動プーリ６０の回転角の比を所定値に設定することができる。
【００５８】
例えば、ステアリングホイール１１を操作していないときにアクチュエータ１１４を作動させれば前記比は無限大になり、ステアリングホイール１１を操作しているときに、その操作を完全にキャンセルするようにアクチュエータ１１４を作動させれば前記比は０になり、またステアリングホイール１１の操作方向と逆方向に従動プーリ６０が回転するようにアクチュエータ１１４を作動させれば前記比は負値になる。
【００５９】
以上のように、ステアリングホイール１１に連動する駆動プーリ５９とステアリングギヤボックス１３に連動する従動プーリ６０とを自由に屈曲可能な第１、第２操作ケーブル１５，１６で接続したので、ステアリングホイール１１やステアリングギヤボックス１３の位置の設定自由度を大幅に増加させることができ、しかもアクチュエータ１１４で第１、第２ガイドプーリ１０９，１１１の位置を変更するだけの簡単な構造で従動プーリ６０を回転させることができるので、僅かなコストの上昇だけで操舵系の機能を大幅に高めることができる。
【００６０】
尚、第１、第２ガイドプーリ１０９，１１１と従動プーリ６０との距離が変化すると、あるいは従動プーリ６０の回転に伴って従動プーリ６０のケーブル離脱点ｐ２，ｑ２の軸方向位置が変化すると、第１、第２操作ケーブル１５，１６のインナーケーブル１５ｉ，１６ｉの傾斜方向に応じて球面軸受け１０８，１１０まわりに第１、第２ガイドプーリ１０９，１１１が傾くので、インナーケーブル１５ｉ，１６ｉが第１、第２ガイドプーリ１０９，１１１から外れるのを確実に防止してスムーズな作動を可能にすることができる。
【００６１】
次に、第２舵角比可変機構Ｍ３の作用を説明する。
【００６２】
図１３において、入力軸１２５の回転中心をＡ、出力軸１２９の回転中心をＢ、中間軸１３２の作用点をＣとし、ＢＣ間の寸法をｂ、入力軸１２５と出力軸１２９との間の偏位量（ＡＢ間距離）をａ、入力軸１２５の回転角度（ステアリングホイール１１の操舵角）をα、出力軸１２９の回転角（ピニオン８４の回転角）をβとすると、
ｂ・ｓｉｎβ＝（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）・ｔａｎα
であるから、
α＝ｔａｎ-1｛（ｂ・ｓｉｎβ／（ｂ・ｃｏｓβ−ａ）｝
で表される。
【００６３】
入力軸１２５を回転させると、中間軸１３２は、入力軸１２５のカップリング１２８のスライダ１３５との係合により、出力軸１２９の軸心回りでクランク回転する。ここで支持部材１２４を回転させると、支持部材１２４の偏心カム作用により、図１０および図１１の範囲で入力軸１２５の軸心位置が変化する。これにより、入力軸１２５および出力軸１２９間の偏位量ａを適宜に設定して入力軸１２５および出力軸１２９どうしを相互に偏心させると、入力軸１２５および出力軸１２９の回転角が不一致となる。しかも入力軸１２５を等角度ずつ回転させた際の出力軸１２９の角度変化率が漸進的に増大することになる（図１４の太線ａ１および細線ａ２参照）。
【００６４】
ここで、入力軸１２５と出力軸１２９との偏位量ａを、ａ２〜ａ０（ａ２＞  ａ１＞ａ０＝０）の範囲で連続的に変化させることにより、入力軸１２５の回転角度に対する出力軸１２９の回転角度の割合（β／α）、即ち実用上の舵角比を連続的に変化させることができ、入力軸１２５および出力軸１２９の偏位量ａを大きくすると、入力角αに対する出力角βの変化率の漸進性が高まり、入力軸１２５および出力軸１２９の偏位量ａを０にすれば、図１４に鎖線で示すように入力角αと出力角βとは等しくなる。
【００６５】
この舵角比の変化を低速走行域で図１４のａ０側に移行させると、ステアリングの効きを鋭くして車両の取り回しを容易にすることができ、逆に高速走行域で図１４のａ２側に移行させると、ステアリングの効きを鈍くして高速走行中の車両安定性を高めることができる。
【００６６】
以上のように、第１舵角比可変機構Ｍ２と第２舵角比可変機構Ｍ３とを組み合わせたことにより、以下のような効果を達成することができる。
【００６７】
即ち、駆動プーリ５９、操作ケーブル１５，１６および従動プーリ６０よりなる操舵角伝達機構Ｍ１を介して伝達されたドライバーのステアリング操作と、第１舵角比可変機構Ｍ２のアクチュエータ１１４の作動によるステアリング操作とが重畳されてプーリシャフト７０に出力された操舵角を、第２舵角比可変機構Ｍ３が増加させて操舵輪ＷＬ，ＷＲの転舵角として出力するので、所望の操舵輪の転舵角を得るために、第１舵角比可変機構Ｍ２により重畳させる操舵角を小さく設定することができる。従って、仮に第１舵角比可変機構Ｍ２が故障して操舵角の重畳が停止しても、そもそも第１舵角比可変機構Ｍ２により重畳される操舵角自体が小さいため、故障の発生時にドライバーがステアリングホイール１１から受ける操舵トルクの変化を小さくすることができ、しかもステアリングホイール１１の操舵角と操舵輪ＷＬ，ＷＲの転舵角との間に発生する位相差を最小限に抑えることができる。
【００６８】
しかも第１舵角比可変機構Ｍ２が故障しても、引き続き第２舵角比可変機構Ｍ３により操舵角と転舵角との舵角比を変更できるため、低車速領域では舵角比を小さく変更してステアリングの効きを鋭くすることで車両の取り回しを容易にし、高車速領域では舵角比を大きく変更してステアリングの効きを鈍くすることで車両走行安定性を高める制御により、車両の走行状態に応じた適切な舵角比設定を引き続き行うことができる。
【００６９】
また第２舵角比可変機構Ｍ３が故障しても、故障直前の舵角比がそのまま受け継がれるので、操舵トルクの変化がステアリングホイール１１からドライバーに伝達されることがない。更に第２舵角比可変機構Ｍ３が故障しても第１舵角比可変機構Ｍ２が正常に機能していれば、ステアリングホイール１１の中立位置と操舵輪ＷＬ，ＷＲの中立位置との間に位相差が発生することはない。しかも第２舵角比可変機構Ｍ３が故障しても第１舵角比可変機構Ｍ２による操舵角の重畳により、故障した第２舵角比可変機構Ｍ３に代わって舵角比を変更することができる。
【００７０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００７１】
例えば、操舵角伝達機構Ｍ１、第１舵角比可変機構Ｍ２および第２舵角比可変機構Ｍ３は実施例のものに限定されず、その機能を発揮し得るものであれば任意の構造のものを採用することができる。
【００７２】
また実施例ではケーブル式の操舵装置を例示したが、本発明はケーブル式以外の操舵装置に対しても適用することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、第１舵角比可変機構による重畳後の操舵角と操舵輪の転舵角との舵角比を変更可能な第２舵角比可変機構を備えたことにより、目標とする操舵輪の転舵角を得るために第１舵角比可変機構のアクチュエータを作動させて重畳させる操舵角を小さく設定することができる。従って、万一第１舵角比可変機構が故障してアクチュエータからの操舵角の重畳が停止しても、そもそも第１舵角比可変機構のアクチュエータから重畳される操舵角が小さいため、その時点でドライバーがステアリングホイールから受ける操舵トルクの変化を小さくすることができるだけでなく、ステアリングホイールの操舵角と操舵輪の転舵角との間に発生する偏差を最小限に抑えることができる。
【００７４】
しかも前記故障の発生後も、引き続き第２舵角比可変機構により操舵角と転舵角との舵角比を変更できるため、例えば低車速領域では舵角比を小さく変更してステアリングの効きを鋭くすることで車両の取り回しを容易にし、高車速領域では舵角比を大きく変更してステアリングの効きを鈍くすることで車両の走行安定性を高めるなどして、車両の走行状態に応じた適切な舵角比設定を引き続き行うことができる。
【００７５】
また万一第２舵角比可変機構が故障した場合には、故障直前の舵角比をそのまま受け継ぐことにより、ドライバーがステアリングホイールから受ける操舵トルクの変化を無くすことができる。更に第２舵角比可変機構が故障しても第１舵角比可変機構が正常に機能している限り、ステアリングホイールの中立位置と操舵輪の中立位置との間に位相差が発生することはなく、しかも第１舵角比可変機構による操舵角の重畳により、故障した第２舵角比可変機構に代わって舵角比を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両用操舵装置の全体斜視図
【図２】  図１の２−２線拡大断面図
【図３】  図２の３−３線断面図
【図４】  操舵トルクセンサの斜視図
【図５】  操舵トルクセンサの差動トランスの回路図
【図６】  操舵トルクセンサの作用説明図
【図７】  図１の７−７線拡大断面図
【図８】  図７の８−８線断面図
【図９】  図７の９−９線断面図
【図１０】  図７の１０−１０線断面図
【図１１】  第２舵角比可変機構の分解斜視図
【図１２】  図８に対応する作用説明図
【図１３】  第２舵角比可変機構の作動原理を説明する図
【図１４】  第２舵角比可変機構の舵角比特性線図
【図１５】  制御系のブロック図
【符号の説明】
１１        ステアリングホイール
１３        ステアリングギヤボックス（操舵輪の転舵機構）
１１４      アクチュエータ
Ｍ１        操舵トルク伝達機構（駆動機構）
Ｍ２        第１舵角比可変機構
Ｍ３        第２舵角比可変機構
ＷＬ        操舵輪
ＷＲ        操舵輪
【図１】
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【図２】
0003887213.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003887213.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003887213.tif 000007
【図７】
0003887213.tif 000008
【図８】
0003887213.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003887213.tif 000011
【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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