(57)【要約】【課題】メカバックアップ機構を備えた車両用操舵装置において、車両への搭載性を向上させること、切り返し時の操舵フィーリングを改善すること、省電力化を図ること。【解決手段】車両用操舵装置は、操舵システムの正常時にステアリングハンドルと転舵輪の機械的な連結を解除し同システムの異常時にステアリングハンドルと転舵輪を機械的に連結するメカバックアップ機構４０を備えている。メカバックアップ機構４０は、入力を増速して出力する増速機４１，４２と、入力を減速して出力する減速機４３と、増速機４２の出力部と減速機４３の入力部を動力伝達可能に連結するケーブル４４とを備えている。増速機４１，４２と減速機４３は、電気制御装置によって作動を制御されるソレノイド４１ｅ，４２ｅと４３ｅによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルを備えるとともに、このステアリングハンドルに操舵反力を付与する電動式反力機構を備える操舵部と、転舵輪を備えるとともに、この転舵輪を転舵させる電動式転舵機構を備える転舵部が機械的に切り離されていて、前記操舵部と前記転舵部がメカバックアップ機構にて機械的に断続可能に構成されており、前記電動式反力機構、前記電動式転舵機構および前記メカバックアップ機構が電気制御装置にて制御可能な車両用操舵装置において、
前記メカバックアップ機構が、前記操舵部に接続されて前記ステアリングハンドルからの入力を増速して出力する増速機と、前記転舵部に接続されて前記ステアリングハンドル側からの入力を減速して出力する減速機と、前記増速機の出力部と前記減速機の入力部を動力伝達可能に連結するケーブルとを備えていて、前記増速機が前記電気制御装置によって作動を制御されるソレノイドによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付の遊星歯車式増速機で構成され、前記減速機が前記電気制御装置によって作動を制御されるソレノイドによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付の遊星歯車式減速機で構成されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記増速機と前記ステアリングハンドル間には、前記電気制御装置によって作動を制御されるソレノイドによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付の遊星歯車式増速機で構成された入力側増速機が介装されていることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用操舵装置に係り、特に、ステアリングハンドルを備えるとともに、このステアリングハンドルに操舵反力を付与する電動式反力機構を備える操舵部と、転舵輪を備えるとともに、この転舵輪を転舵させる電動式転舵機構を備える転舵部が機械的に切り離されていて、前記操舵部と前記転舵部がメカバックアップ機構にて機械的に断続可能に構成されており、前記電動式反力機構、前記電動式転舵機構および前記メカバックアップ機構が電気制御装置にて制御可能な車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した車両用操舵装置は、例えば、下記特許文献１に記載されていて、メカバックアップ機構にて、操舵システム（電気系システム）の正常時に、操舵部と転舵部の機械的な連結が解除（遮断）され、操舵システムの異常時に、操舵部と転舵部が機械的に連結されるように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−２２４０９６号公報
【０００３】
上記した特許文献１に記載されている車両用操舵装置では、メカバックアップ機構が、ホイールを入力側（ステアリングハンドル側）としウォームを出力側するウォーム・ホイール式増速機と、このウォーム・ホイール式増速機の出力端に設けられて動力伝達を断続可能な入力側電磁クラッチと、ホイールを出力側（転舵輪側）としウォームを入力側するウォーム・ホイール式減速機と、このウォーム・ホイール式減速機の入力端に設けられて動力伝達を断続可能な出力側電磁クラッチと、この出力側電磁クラッチの入力部と前記入力側電磁クラッチの出力部を動力伝達可能なケーブルを備えている。
【発明の開示】
【０００４】
ところで、上記した特許文献１に記載されている車両用操舵装置のウォーム・ホイール式増速機とウォーム・ホイール式減速機では、入力側の回転軸と出力側の回転軸を同軸的に配置することができない。また、入力側電磁クラッチと出力側電磁クラッチでは、操舵システムの異常時に所要の動力伝達を可能とする体格が要求されて大型化するおそれがある。このため、当該車両用操舵装置では、車両への搭載に苦慮するおそれがある。
【０００５】
また、操舵システムの異常時には、ウォーム・ホイール式増速機とウォーム・ホイール式減速機における回転体の慣性に加えて、入力側電磁クラッチと出力側電磁クラッチにおける回転体の慣性がステアリングハンドルに加わるため、慣性が大きくて、ステアリングハンドルの切り返し時の操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
【０００６】
また、上記した特許文献１に記載されている車両用操舵装置の入力側電磁クラッチと出力側電磁クラッチでは、操舵システムの異常時および電源ＯＦＦ時以外のときに、動力伝達不能状態（クラッチＯＦＦ状態）に維持する電力が必要であり、電力消費量にも課題がある。
【０００７】
本発明は、上記した種々な課題に対処すべくなされたものであり、ステアリングハンドルを備えるとともに、このステアリングハンドルに操舵反力を付与する電動式反力機構を備える操舵部と、転舵輪を備えるとともに、この転舵輪を転舵させる電動式転舵機構を備える転舵部が機械的に切り離されていて、前記操舵部と前記転舵部がメカバックアップ機構にて機械的に断続可能に構成されており、前記電動式反力機構、前記電動式転舵機構および前記メカバックアップ機構が電気制御装置にて制御可能な車両用操舵装置において、前記メカバックアップ機構が、前記操舵部に接続されて前記ステアリングハンドルからの入力を増速して出力する増速機と、前記転舵部に接続されて前記ステアリングハンドル側からの入力を減速して出力する減速機と、前記増速機の出力部と前記減速機の入力部を動力伝達可能に連結するケーブルとを備えていて、前記増速機が前記電気制御装置によって作動を制御されるソレノイドによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付の遊星歯車式増速機で構成され、前記減速機が前記電気制御装置によって作動を制御されるソレノイドによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付の遊星歯車式減速機で構成されていることに特徴がある。
【０００８】
本発明による車両用操舵装置においては、操舵システムの正常時、各インターナルギヤロック機構がアンロック状態とされて、遊星歯車式増速機と遊星歯車式減速機が動力伝達不能状態とされる。このため、操舵システムの正常時には、メカバックアップ機構にて操舵部と転舵部の機械的な接続が遮断される。また、操舵システムの異常時、各インターナルギヤロック機構がロック状態とされて、遊星歯車式増速機と遊星歯車式減速機が動力伝達可能状態とされる。このため、操舵システムの異常時には、メカバックアップ機構にて操舵部と転舵部が機械的に接続される。
【０００９】
ところで、本発明による車両用操舵装置においては、メカバックアップ機構における増速機が遊星歯車式増速機であり、減速機が遊星歯車式減速機であって、増速機と減速機のそれぞれにおいて、入力側の回転軸と出力側の回転軸を同軸的に配置することが可能である。また、遊星歯車式増速機と遊星歯車式減速機は、インターナルギヤロック機構付であり、遊星歯車の一構成部材（インターナルギヤ）をロック機構にても兼用しているため、小型・軽量化が可能である。このため、上記した特許文献１に記載されている操舵装置（メカバックアップ機構が、ウォーム・ホイール式増速機と、入力側電磁クラッチと、動力伝達可能なケーブルと、出力側電磁クラッチと、ウォーム・ホイール式減速機を備えている）に比して、シンプルかつコンパクトに構成することができて、車両への搭載性が向上する。
【００１０】
また、本発明による車両用操舵装置においては、操舵システムの異常時、各インターナルギヤロック機構がロック状態とされて、遊星歯車式増速機と遊星歯車式減速機のインターナルギヤが回転不能とされる。このため、上記した特許文献１に記載されている操舵装置に比して、メカバックアップ機構における回転体の慣性を小さくすることが可能であり、ステアリングハンドルの切り返し時の操舵フィーリングを改善することが可能である。
【００１１】
また、本発明による車両用操舵装置においては、遊星歯車式増速機と遊星歯車式減速機のインターナルギヤロック機構（インターナルギヤをロック・アンロックする（回転不能・回転可能とする）機構）が、ソレノイドによりロック・アンロック可能である。このため、上記した特許文献１に記載されている操舵装置に比して、消費電力を少なくすることができて、省電力化を図ることが可能である。
【００１２】
上記した本発明の実施に際して、前記増速機と前記ステアリングハンドル間には、前記電気制御装置によって作動を制御されるソレノイドによりロック・アンロック可能なインターナルギヤロック機構付の遊星歯車式増速機で構成された入力側増速機が介装されていることも可能である。この場合には、メカバックアップ機構を必要としない状態（通常使用時、すなわち、操舵システムの正常時）での当該操舵装置の信頼性（メカバックアップ機構での誤作動防止）を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による車両用操舵装置の全体構成を概略的に示していて、この車両用操舵装置は、転舵輪Ｗを転舵操作するためのステアリングハンドル１０と、このステアリングハンドル１０に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータ２０と、ステアリングハンドル１０の転舵操作に応じて左右の転舵輪Ｗを転舵可能な転舵アクチュエータ３０を備えるとともに、メカバックアップ機構４０を備えている。
【００１４】
反力アクチュエータ２０は、操舵角と車速に応じた操舵反力をステアリングハンドル１０に付与する電動式反力機構であり、反力アクチュエータ駆動回路Ｃ１を介して電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、操舵角センサＳ１によって検出されるステアリングハンドル１０の操舵角（転舵操作量）と車速センサＳ２によって検出される車速に応じて、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されるように構成されている。なお、反力アクチュエータ２０の出力は、ステアリングハンドル１０に操舵反力として伝達されるように構成されている。
【００１５】
転舵アクチュエータ３０は、転舵アクチュエータ駆動回路Ｃ２を介して電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、操舵角センサＳ１によって検出されるステアリングハンドル１０の操舵角と絶対角センサＳ３によって検出される絶対角（転舵アクチュエータ３０の作動状態を示す角度）に応じて、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されるように構成されている。なお、転舵アクチュエータ３０の出力は、ピニオンギヤシャフト（図示省略）によって駆動可能なラックバー５１や、両ナックル５２等からなるステアリングリンク機構５０に伝達されて、左右の両転舵輪Ｗに伝達されるように構成されている。
【００１６】
メカバックアップ機構４０は、操舵システムの正常時にステアリングハンドル１０と転舵輪Ｗとの機械的な連結を解除（遮断）し、操舵システムの異常時にステアリングハンドル１０と転舵輪Ｗを機械的に連結するもの（ステアリングハンドル１０と転舵輪Ｗを機械的に断続可能なもの）であり、バックアップ駆動回路Ｃ３を介して電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、電気制御装置ＥＣＵにて判定される操舵システムの正常・異常に応じて、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されるように構成されている。
【００１７】
このメカバックアップ機構４０は、図１および図２にて示したように、ステアリングハンドル１０に接続されてステアリングハンドル１０からの入力を増速して出力する入力側増速機４１および出力側増速機４２と、転舵輪Ｗに接続されてステアリングハンドル側からの入力を減速して出力する減速機４３と、出力側増速機４２の出力部と減速機４３の入力部を動力伝達可能に連結するケーブル４４とを備えている。
【００１８】
入力側増速機４１は、キャリア４１ａ、複数個のピニオンギヤ４１ｂ、リングギヤ（インターナルギヤ）４１ｃ、サンギヤ４１ｄ等を構成要素とし、キャリア４１ａを入力要素としサンギヤ４１ｄを出力要素としリングギヤ４１ｃを固定要素とする遊星歯車機構と、ソレノイド４１ｅとロック部材４１ｆを備えたインターナルギヤロック機構を備えていて、遊星歯車機構はハウジング４１ｇ内に組付けられ、インターナルギヤロック機構はハウジング４１ｇに組付けられている。
【００１９】
キャリア４１ａは、反力アクチュエータ２０の出力軸（図示省略）に動力伝達可能に連結されていて、反力アクチュエータ２０を介してステアリングハンドル１０に常に動力伝達可能に連結されている。各ピニオンギヤ４１ｂは、キャリア４１ａに対して相対回転可能に組付けられていて、リングギヤ４１ｃの内歯とサンギヤ４１ｄの外歯に常に噛合している。
【００２０】
ロック部材４１ｆは、操舵システムの正常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される（通電される）ソレノイド４１ｅによりリングギヤ４１ｃから離脱するアンロック位置に移動されて、リングギヤ４１ｃをハウジング４１ｇに対して回転可能とし、キャリア４１ａとサンギヤ４１ｄを動力伝達不能状態とする（図２の（ａ）参照）。また、ロック部材４１ｆは、操舵システムの異常時にリターンスプリング（図示省略）によりリングギヤ４１ｃと係合するロック位置に移動されて、リングギヤ４１ｃをハウジング４１ｇに対して回転不能とし、キャリア４１ａとサンギヤ４１ｄを動力伝達可能状態とする（図２の（ｂ）参照）。なお、操舵システムの異常時には、ソレノイド４１ｅが電気制御装置ＥＣＵによって非通電に制御される。
【００２１】
出力側増速機４２は、キャリア４２ａ、複数個のピニオンギヤ４２ｂ、リングギヤ（インターナルギヤ）４２ｃ、サンギヤ４２ｄ等を構成要素とし、キャリア４２ａを入力要素としサンギヤ４２ｄを出力要素としリングギヤ４２ｃを固定要素とする遊星歯車機構と、ソレノイド４２ｅとロック部材４２ｆを備えたインターナルギヤロック機構を備えていて、遊星歯車機構はハウジング４２ｇ内に組付けられ、インターナルギヤロック機構はハウジング４２ｇに組付けられている。
【００２２】
キャリア４２ａは、入力側増速機４１のサンギヤ４１ｄに常に動力伝達可能に連結されている。一方、サンギヤ４２ｄは、ケーブル４４を介して、減速機４３のサンギヤ４３ｄに常に動力伝達可能に連結されている。各ピニオンギヤ４２ｂは、キャリア４２ａに対して相対回転可能に組付けられていて、リングギヤ４２ｃの内歯とサンギヤ４２ｄの外歯に常に噛合している。
【００２３】
ロック部材４２ｆは、操舵システムの正常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される（通電される）ソレノイド４２ｅによりリングギヤ４２ｃから離脱するアンロック位置に移動されて、リングギヤ４２ｃをハウジング４２ｇに対して回転可能とし、キャリア４２ａとサンギヤ４２ｄを動力伝達不能状態とする（図２の（ａ）参照）。また、ロック部材４２ｆは、操舵システムの異常時にリターンスプリング（図示省略）によりリングギヤ４２ｃと係合するロック位置に移動されて、リングギヤ４２ｃをハウジング４２ｇに対して回転不能とし、キャリア４２ａとサンギヤ４２ｄを動力伝達可能状態とする（図２の（ｂ）参照）。なお、操舵システムの異常時には、ソレノイド４２ｅが電気制御装置ＥＣＵによって非通電に制御される。
【００２４】
減速機４３は、キャリア４３ａ、複数個のピニオンギヤ４３ｂ、リングギヤ（インターナルギヤ）４３ｃ、サンギヤ４３ｄ等を構成要素とし、キャリア４３ａを出力要素としサンギヤ４３ｄを入力要素としリングギヤ４３ｃを固定要素とする遊星歯車機構と、ソレノイド４３ｅとロック部材４３ｆを備えたインターナルギヤロック機構を備えていて、遊星歯車機構はハウジング４３ｇ内に組付けられ、インターナルギヤロック機構はハウジング４３ｇに組付けられている。
【００２５】
キャリア４３ａは、ステアリングリンク機構５０のピニオンギヤシャフト（図示省略）に常に動力伝達可能に連結されている。一方、サンギヤ４３ｄは、ケーブル４４を介して、出力側増速機４２のサンギヤ４２ｄに常に動力伝達可能に連結されている。各ピニオンギヤ４３ｂは、キャリア４３ａに対して相対回転可能に組付けられていて、リングギヤ４３ｃの内歯とサンギヤ４３ｄの外歯に常に噛合している。
【００２６】
ロック部材４３ｆは、操舵システムの正常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される（通電される）ソレノイド４３ｅによりリングギヤ４３ｃから離脱するアンロック位置に移動されて、リングギヤ４３ｃをハウジング４３ｇに対して回転可能とし、キャリア４３ａとサンギヤ４３ｄを動力伝達不能状態とする（図２の（ａ）参照）。また、ロック部材４３ｆは、操舵システムの異常時にリターンスプリング（図示省略）によりリングギヤ４３ｃと係合するロック位置に移動されて、リングギヤ４３ｃをハウジング４３ｇに対して回転不能とし、キャリア４３ａとサンギヤ４３ｄを動力伝達可能状態とする（図２の（ｂ）参照）。なお、操舵システムの異常時には、ソレノイド４３ｅが電気制御装置ＥＣＵによって非通電に制御される。
【００２７】
上記のように構成したこの実施形態の車両用操舵装置においては、操舵システムの正常時、図２の（ａ）に示したように、増速機４１，４２と減速機４３の各インターナルギヤロック機構がアンロック状態とされて、増速機４１，４２と減速機４３が動力伝達不能状態とされる。このため、操舵システムの正常時には、メカバックアップ機構４０にてステアリングハンドル１０と転舵輪Ｗの機械的な接続が遮断される。したがって、操舵システムの正常時には、転舵側から入力があっても、ケーブル４４が回転することはなくて、操舵側に回転が伝達されることはなく、ケーブル４４のばたつきや、操舵側への振動伝達は生じない。
【００２８】
また、操舵システムの異常時、図２の（ｂ）に示したように、増速機４１，４２と減速機４３の各インターナルギヤロック機構がロック状態とされて、増速機４１，４２と減速機４３が動力伝達可能状態とされる。このため、操舵システムの異常時には、メカバックアップ機構４０にてステアリングハンドル１０と転舵輪Ｗが機械的に接続される。したがって、操舵システムの異常時には、ステアリングハンドル１０の回動操作にて転舵輪Ｗをダイレクトに転舵させることが可能である。
【００２９】
ところで、この実施形態の車両用操舵装置においては、メカバックアップ機構４０における増速機４１，４２が遊星歯車式増速機であり、減速機４３が遊星歯車式減速機であって、図２に示したように、増速機４１，４２と減速機４３のそれぞれにおいて、入力側の回転軸と出力側の回転軸を同軸的に配置することが可能である。また、増速機４１，４２と減速機４３は、インターナルギヤロック機構付であり、遊星歯車の一構成部材（インターナルギヤ）をロック機構にても兼用しているため、小型・軽量化が可能である。このため、上記した特許文献１に記載されている操舵装置（メカバックアップ機構が、ウォーム・ホイール式増速機と、入力側電磁クラッチと、動力伝達可能なケーブルと、出力側電磁クラッチと、ウォーム・ホイール式減速機を備えている）に比して、シンプルかつコンパクトに構成することができて、車両への搭載性が向上する。
【００３０】
また、この実施形態の車両用操舵装置においては、操舵システムの異常時、増速機４１，４２と減速機４３の各インターナルギヤロック機構がロック状態とされて、増速機４１，４２と減速機４３のインターナルギヤ（４１ｃ，４２ｃと４３ｃ）が回転不能とされる。このため、上記した特許文献１に記載されている操舵装置に比して、メカバックアップ機構４０における回転体の慣性を小さくすることが可能であり、ステアリングハンドル１０の切り返し時の操舵フィーリングを改善することが可能である。
【００３１】
また、この実施形態の車両用操舵装置においては、増速機４１，４２と減速機４３のインターナルギヤロック機構（インターナルギヤをロック・アンロックする（回転不能・回転可能とする）機構）が、ソレノイド４１ｅ，４２ｅと４３ｅの作動（操舵システム正常時の通電）によりアンロック可能であり、ソレノイド４１ｅ，４２ｅと４３ｅの非作動（操舵システム異常時および電源ＯＦＦ時の非通電）によりロック可能である。このため、上記した特許文献１に記載されている操舵装置に比して、消費電力を少なくすることができて、省電力化を図ることが可能である。
【００３２】
また、この実施形態の車両用操舵装置においては、出力側増速機４２とステアリングハンドル１０間に、入力側増速機４１が介装されている。このため、入力側増速機４１を介装しない場合に比して、メカバックアップ機構４０を必要としない状態（通常使用時、すなわち、操舵システムの正常時）での当該操舵装置の信頼性（メカバックアップ機構４０での誤作動防止）を向上させることが可能である。
【００３３】
上記した実施形態においては、出力側増速機４２とステアリングハンドル１０間に、入力側増速機４１を介装して実施したが、この入力側増速機４１を介装しないで本発明を実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による車両用操舵装置の一実施形態を概略的に示した全体構成図である。
【図２】図１に示したメカバックアップ機構の要部スケルトン図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…ステアリングハンドル、２０…反力アクチュエータ（電動式反力機構）、３０…転舵アクチュエータ（電動式転舵機構）、４０…メカバックアップ機構、４１…入力側増速機、４１ａ…キャリア、４１ｂ…ピニオンギヤ、４１ｃ…リングギヤ、４１ｄ…サンギヤ、４１ｅ…ソレノイド、４１ｆ…ロック部材、４１ｇ…ハウジング、４２…出力側増速機、４２ａ…キャリア、４２ｂ…ピニオンギヤ、４２ｃ…リングギヤ、４２ｄ…サンギヤ、４２ｅ…ソレノイド、４２ｆ…ロック部材、４１ｇ…ハウジング、４３…減速機、４３ａ…キャリア、４３ｂ…ピニオンギヤ、４３ｃ…リングギヤ、４３ｄ…サンギヤ、４３ｅ…ソレノイド、４３ｆ…ロック部材、４１ｇ…ハウジング、４４…ケーブル、５０…ステアリングリンク機構、Ｓ１…操舵角センサ、Ｓ２…車速センサ、Ｓ３…絶対角センサ、Ｗ…転舵輪、Ｃ１…反力アクチュエータ駆動回路、Ｃ２…転舵アクチュエータ駆動回路、Ｃ３…バックアップ駆動回路、ＥＣＵ…電気制御装置
【図１】
2009214733.tif 000003
【図２】
2009214733.tif 000004