(57)【要約】      （修正有）【課題】故障時にはクラッチ締結により操舵側と転舵側を速やかに接続でき、かつ、クラッチ締結により操舵範囲が狭くなるということがない操舵入力装置及び制御装置を提供する。【解決手段】ステアリングハンドルに接続された入力軸と、入力軸の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、ステアリングハンドルの所定角以上の回転の規制状態と非規制状態とを切り換える回転規制機構と、転舵車輪に転舵アシスト力を付与する転舵アクチュエータと、転舵車輪と連係して設けられる出力軸と、入力軸と出力軸の接続と切断を切り換える断接機構と、操舵状態検出手段によって検出された操舵状態に基づき転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、装置の異常情報や停止情報に基づき断接機構を制御する断接機構制御手段と、断接機構により入力軸と出力軸とが接続状態のとき回転規制機構を非規制状態とする回転規制機構制御手段とを備える。【選択図】図７
2009090939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルに接続された入力軸と、前記入力軸の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記ステアリングハンドルの所定角以上の回転の規制状態と非規制状態とを切り換える回転規制機構と、転舵車輪に転舵アシスト力を付与する転舵アクチュエータと、前記転舵車輪と連係して設けられる出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の接続と切断を切り換える断接機構と、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態に基づき、前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、装置の異常情報や停止情報に基づき、前記断接機構を制御する断接機構制御手段と、前記断接機構により前記入力軸と出力軸とが接続状態のとき、前記回転規制機構を非規制状態とする回転規制機構制御手段と、を有することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操舵制御装置において、前記入力軸に操舵負荷を与える反力付与機構を更に有することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操舵制御装置において、前記反力付与機構は前記入力軸に連係して設けられた電動モータであることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の操舵制御装置において、前記入力軸に連係され、この入力軸に操舵負荷を与える弾性部材を更に有することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の操舵制御装置において、前記断接機構により前記入力軸と出力軸とが接続状態のとき、前記弾性部材と前記入力軸との連係は解除されることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構制御手段は、前記断接機構による切断状態から接続状態への切り換えと連動して、前記回転規制機構を非規制状態とすることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構は前記入力軸と連係して設けられた減速ギヤと、この減速ギヤに設けられた係止部と、この係止部と当接するストッパピンとから構成されることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構は前記ストッパピンが前記係止部と当接しない位置へ移動することにより非規制状態とすることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項９】
請求項６に記載の操舵制御装置において、前記断接機構はソレノイドによって切断状態から接続状態へ切り換えられることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の操舵制御装置において、前記断接機構は、前記ソレノイドが非通電状態のとき前記入力軸と出力軸とを接続状態とすることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構制御手段は、前記断接機構が切断状態のとき前記回転規制機構を規制状態とすることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構は前記入力軸に設けられた被係合部と、この被係合部と係合状態および非係合状態が切り換え可能に設けられた係合機構と、この係合機構を切り換え制御する係合機構制御手段と、から構成され、前記係合機構制御手段は、前記ステアリングハンドルの回転が所定角のとき、前記係合機構を非係合状態から係合状態に切り換えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の操舵制御装置において、前記断接機構はクラッチであることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１４】
ステアリングハンドルに接続された入力軸と、前記入力軸の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記ステアリングハンドルの所定角以上の回転の規制状態と非規制状態とを切り換える回転規制機構と、転舵車輪に転舵アシスト力を付与する転舵アクチュエータと、前記転舵車輪と連係して設けられる出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の接続と切断を切り換える断接機構と、前記操舵状態検出手段によって検出された操舵状態に基づき、前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、装置の異常情報や停止情報に基づき、前記断接機構を制御する断接機構制御手段と、前記断接機構により前記入力軸と出力軸とが接続状態のとき、前記回転規制機構により前記ステアリングハンドルの回転が規制状態となる前に前記転舵車輪が転舵制限角であるロックエンドに到達するように前記回転規制機構を制御する回転規制機構制御手段と、を有することを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構制御手段は、前記断接機構による切断状態から接続状態への切り換えと連動して、前記回転規制機構を非規制状態とすることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の操舵制御装置において、前記回転規制機構制御手段は、前記断接機構が切断状態のとき前記回転規制機構を規制状態とすることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項１７】
ステアリングハンドルに接続された入力軸と、前記入力軸の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、前記ステアリングハンドルの所定角以上の回転の規制状態と非規制状態とを切り換える回転規制機構と、転舵車輪と連係して設けられる出力軸と前記入力軸の接続と切断を切り換える断接機構と、前記断接機構により前記入力軸と出力軸とが接続状態のとき、前記回転規制機構を非規制状態とする回転規制機構制御手段と、を有することを特徴とする操舵入力装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の操舵入力装置において、前記入力軸に操舵負荷を与える反力付与機構を更に有することを特徴とする操舵入力装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の操舵入力装置において、前記回転規制機構制御手段は、前記断接機構による切断状態から接続状態への切り換えと連動して、前記回転規制機構を非規制状態とすることを特徴とする操舵入力装置。
【請求項２０】
請求項１７に記載の操舵入力装置において、前記回転規制機構制御手段は、前記断接機構が切断状態のとき前記回転規制機構を規制状態とすることを特徴とする操舵入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングハンドルから転舵アクチュエータを機械的に分離し、操舵量に応じて転舵アクチュエータを駆動するステア・バイ・ワイヤ式の車両用ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵部材と転舵機構との間で力を伝達する伝達状態と力を伝達しない非伝達状態とを適切な時期に切り換えることができる従来技術として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の装置は、転舵ロッドのストロークエンドが検出された場合にクラッチが接続状態に切り換えられることにより、ステアリングハンドルをそれ以上操舵できなくするものである。
【０００３】
ステア・バイ・ワイヤ制御中に制御系の１系統が故障した際、操舵側と転舵側の位相ずれを防ぐ従来技術として、特許文献２に記載のものが知られている。特許文献２に記載の装置は、操作入力手段と操向輪との中立点を一致させた状態で機械的に伝達するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４２５４２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０４４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では以下に示すような課題がある。特許文献１に記載の装置では、転舵軸がストロークエンドに達したとき、クラッチを接続するようにしておりクラッチの作動回数が増えるため、クラッチの耐久性確保およびクラッチ締結時の音の対策が必要になる。
【０００６】
また、特許文献２に記載の装置では、システム故障時に操作入力手段と操向輪との中立点を一致するようにさせた状態で機械的に伝達するようにしているが、操舵側と転舵側を一致させるのに時間を要するため、システム故障時に速やかなクラッチ締結ができない。
【０００７】
また、システム故障時に操舵側と転舵側を一致させずクラッチ締結した場合には、操舵側と転舵側がずれているため、操舵範囲が狭くなるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、以上の点を考慮してなされたものであり、システム故障時にはクラッチ締結により操舵側と転舵側を速やかに接続でき、かつ、クラッチ締結により操舵範囲が狭くなるということがない操舵入力装置及び制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、ステアリングハンドルに接続された入力軸と、入力軸の操舵状態を検出する操舵状態検出手段と、ステアリングハンドルの所定角以上の回転の規制状態と非規制状態とを切り換える回転規制機構と、転舵車輪に転舵アシスト力を付与する転舵アクチュエータと、転舵車輪と連係して設けられる出力軸と、入力軸と出力軸の接続と切断を切り換える断接機構と、操舵状態検出手段によって検出された操舵状態に基づき、転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御手段と、装置の異常情報や停止情報に基づき、断接機構を制御する断接機構制御手段と、断接機構により入力軸と出力軸とが接続状態のとき、回転規制機構を非規制状態とする回転規制機構制御手段とを備えるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、断接機構を接続状態にした際には回転規制機構を非規制状態とするようにしたので、断接機構の接続により操舵側と転舵側の位置がずれていた場合であっても操舵範囲が狭くなることなく、速やかに断接機構を接続できる操舵制御装置および操舵入力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態に係る操舵制御装置および操舵入力装置について、図１〜図３２を参照しながら以下詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の操舵入力装置を備えた車両用ステアリング装置１の模式図である。車両用ステアリング装置１は、ステアリングハンドル２から転舵アクチュエータ３を機械的に分離し、ステアリングハンドル２の操舵量に応じて転舵アクチュエータ３により転舵用動力を発生させ、左右の転舵車輪４を転舵させる方式である。
【００１３】
この車両用ステアリング装置１は、運転者が握り、車両を進ませたい方向に操舵を行うステアリングハンドル２と、ステアリングハンドル２に連結した入力軸である操舵軸５と、ステアリングハンドル２の操舵角を検出する操舵状態検出手段としての操舵角センサ６と、ステアリングハンドル２に対する操舵反力（反力トルク）を発生する反力付与機構としての反力モータ８と、反力モータ８のトルクを拡大する減速機構９と、操舵トルクを検出するトルクセンサ７と、ステアリングハンドル２が所定回転以上回らないように機械的にロックする回転規制機構としてのロックエンド機構１１と、ステアリングハンドル２側である操舵側と転舵アクチュエータ３側である転舵側を締結および解放を行う断接機構としてのクラッチ機構１２と、転舵アクチュエータ３とクラッチ機構１２を連結する出力軸としての転舵軸１３と、転舵アクチュエータ３の転舵角を検出する転舵角センサ１４とからなる。
【００１４】
左右の転舵車輪４を転舵させる転舵アクチュエータ３は、動力源として電動モータを有し、図示しない減速機構を介して駆動され、転舵車輪４の向きを変えることができる。また、転舵アクチュエータ３には転舵軸１３が接続されており、転舵軸１３を駆動することにより、転舵アクチュエータ３が駆動され、転舵車輪４の向きを変えることもできる。転舵アクチュエータ３は例えばラックアンドピニオン機構で構成されており、上記の電動モータおよび転舵軸１３から動力を受け、転舵アクチュエータ３は駆動される。
【００１５】
反力モータ８は、運転者が操作するステアリングハンドル２に対して反力を付与するものである。反力モータ８は電動モータであり、減速機構９を介して操舵軸５に動力が伝達される。
【００１６】
反力モータ８を駆動する動作パターンは、以下の４つがある。１つは、ステアリングハンドル２の操舵方向と反対方向に反力モータ８を回転させる場合であり、運転者はステアリングハンドル２より抵抗力を感じる。２つ目は、操舵方向と同一方向に反力モータ８を回転される場合であり、運転者がステアリングハンドル２を中立位置（車両が直進するステアリングハンドル２の位置）に戻すような場合であって、運転者はステアリングハンドル２からアシスト力を感じることができる。３つ目は、運転者がステアリングハンドル２を切った状態から手を離した時に作用するいわゆるセルフアライニングトルクに相当する力を反力モータ８で生成し、ステアリングハンドル２を中立位置に自動的に戻す。４つ目は、ステアリングハンドル２を任意の角度で停止保持させる場合である。以上のように、反力モータ８で生成した力を運転者はステアリングハンドル２から受けることができる。
【００１７】
減速機構９は、歯車やベルト・プーリを用いて反力モータ８のトルクを拡大するためのものである。減速機構９は、反力モータ８のトルクに余裕がある場合には必ずしも必要はなく、反力モータ８の動力を直接操舵軸５に作用するようにしても構わない。
【００１８】
トルクセンサ７は、操舵軸５のねじれ角を検出することにより操舵軸５に作用するトルクを検出するものである。
【００１９】
ステアリングハンドル２が所定回転以上回らないようにするロックエンド機構１１は、ステアリングハンドル２に設置された図示しないケーブルリールが破断するのを防ぐために設けたものである。ケーブルリールは、ケーブルを引き出しおよび巻き取り可能なリール構造でできており、ステアリングハンドル２に設置されたスイッチ類のケーブルをステアリングハンドル２の動作によりケーブルを引き出したり、巻き取ったりできるようにしている。なお、ロックエンド機構１１を設置せず、反力モータ８で大トルクを発生することによりストロークエンド位置を運転者に伝えることも考えられるが、反力モータ８の大型化，コストアップになるため好ましくない。
【００２０】
クラッチ機構１２は、操舵軸５と転舵軸１３を締結および解放する機構である。通常システム稼動時はこのクラッチ機構１２は解放されているが、システム故障時にはクラッチ機構１２を締結し、ステアリングハンドル２の動作が直接転舵アクチュエータ３に伝わり転舵車輪４の向きを変えることができる。これにより、車両の安全性が確保できる。
【００２１】
以上のように、ステアリングハンドル２の操舵側と転舵車輪４の転舵側は通常切り離されているので、ステアリングハンドル２の操舵量に対する転舵車輪４の転舵量を車両の走行速度によって変えたり、ステアリングハンドル２からの操舵入力無しに転舵アクチュエータ３を駆動し、転舵車輪４の向きを変えたりすることもできる。このように車両用ステアリング装置１では車両の速度，車両の旋回程度や加減速の有無等といった車両の走行状態に応じて柔軟に転舵アクチュエータ３により転舵車輪４の向きを変えることができる。
【００２２】
ところで、本車両用ステアリング装置１では、上記のようにステアリングハンドル２の操舵範囲を制限するロックエンド機構１１が設置されているが、転舵アクチュエータ３にも転舵車輪４の転舵範囲を制限するメカ回転規制機構がある。転舵アクチュエータ３のメカ回転規制機構は、例えばラックアンドピニオン機構のラック端であるが、同様な効果が得られれば他のものであっても構わない。
【００２３】
図２は、車両用ステアリング装置１における操舵範囲と転舵範囲を模式的に示す図である。操舵側のストロークエンドを１５Ａ，１５Ｂ、操舵範囲を１６とし、転舵側のストロークエンドを１７Ａ，１７Ｂ、転舵範囲を１８としている。図２は、操舵範囲１６と転舵範囲１８が一致している場合である。本車両用ステアリング装置１では、上記のようにステアリングハンドル２の位置と転舵車輪４の向きが一致しない場合があり、操舵範囲１６と転舵範囲１８の位置が図３に示すようにずれる場合がある。車両用ステアリング装置１が正常に動作している場合には、クラッチ機構１２を解放しているため問題とならないが、故障発生時にはクラッチ機構１２を締結し、操舵軸５と転舵軸１３が接続される。図４に示すように、操作範囲１６と転舵範囲１８が一致した状態でクラッチ締結した場合には、問題とならないが、図５に示すように操舵範囲１６と転舵範囲１８がずれた状態でクラッチ締結した場合には、図５中に示すように操舵範囲が本来の操舵範囲１６より狭くなってしまう。つまり、図６に示すように操舵側ストロークエンド１５Ａに到達するが、転舵側ストロークエンド１７Ｂには到達せず、操舵範囲が狭くなるという課題がある。
【００２４】
そこで、本発明の操舵入力装置では、故障発生時において操舵範囲と転舵範囲がずれた場合であっても上記のように操舵範囲を狭くすることがないように、クラッチ機構１２締結時には操舵側のロックエンド機構１１を解除するようにした。
【００２５】
次に本発明の操舵入力装置の一実施例として、図７〜図１７を用いて説明する。図７は、操舵入力装置の概略構成を示す図である。操舵入力装置は、図１に示した車両用ステアリング装置１の操舵軸５，反力モータ８，減速機構９，ロックエンド機構１１，クラッチ機構１２，転舵軸１３の部分である。操舵軸５の上方にはステアリングハンドル２を接続し、転舵軸１３の下方には転舵アクチュエータ３に接続される。クラッチ機構１２に隣接するようにロックエンド機構１１を設置し、ロックエンド機構１１の上方に減速機構９および反力モータ８を設置している。
【００２６】
次にロックエンド機構１１を図８を用いて説明する。ロックエンド機構１１は、操舵軸５に嵌め合わされた歯車である小ギヤ１９と、小ギヤ１９に噛み合い、歯数が小ギヤ１９の所定の倍数である減速ギヤとしての大ギヤ２０と、大ギヤ２０が回転するように挿入されたシャフト２１と、大ギヤ２０の側面と垂直になるように大ギヤ２０に設置した係止部であるロックピン２２と、大ギヤ２０の回転と共に動作するロックピン２２と当接する位置に設置し、大ギヤ２０の回転を制限するストッパピン２３と、ストッパピン２３に嵌め合わされストッパピン２３が下方に移動するように設置した圧縮ばね２４と、上記したロックエンド機構１１の部品を保持するための第１ベース２５，第２ベース２６とからなる。
【００２７】
ロックエンド機構１１は、ステアリングハンドル２が通常１回転以上回るため、小ギヤ１９と大ギヤ２０を用いてステアリングハンドルが所定回転する間に大ギヤ２０が１回転以内になるように減速しており、ロックピン２２がストッパピン２３に当ることで操舵軸５をロックするものである。
【００２８】
小ギヤ１９は、操舵軸５に固定されており、回転方向，操舵軸５の方向が拘束されている。
【００２９】
大ギヤ２０はシャフト２１に対して回転するように設置しており、大ギヤ２０とシャフト２１間には図示しない軸受が設置されている。なお、大ギヤ２０は、シャフト２１に固定し、シャフト２１と第１ベース２５，第２ベース２６間に軸受を設置し、大ギヤ２０が回転するようにしていても構わない。
【００３０】
ストッパピン２３は、第１ベース２５に上下方向に移動するように嵌め合わされ、圧縮ばね２４により下方に移動するように設置している。ストッパピン２３の下端は、後述するようにクラッチ機構１２に接触することで下方への移動が制限されている。
【００３１】
図９〜図１１にロックエンド機構１１を上面から見た図を示す。図９は、ステアリングハンドル２が中立位置でのロックピン２２とストッパピン２３の位置関係を示している。図１０は、ステアリングハンドル２を反時計回りにストロークエンドまで回転させた場合のロックピン２２とストッパピン２３の位置関係を示している。ロックピン２２は時計回りに回転し、ストッパピン２３に当り、ロックエンド機構１１にロックがかかる。図１１は、ステアリングハンドル２を時計回りにストロークエンドまで回転させた場合のロックピン２２とストッパピン２３の位置関係を示している。ロックピン２２は反時計回りに回転し、ストッパピン２３に当り、ロックエンド機構１１にロックがかかる。
【００３２】
次にクラッチ機構１２を図１２，図１３を用いて説明する。図１２は、ロックエンド機構１１とクラッチ機構１２を横からみた図である。図１３は、図１２中の丸で囲んだ部分を拡大した図である。上述したロックエンド機構１１の下方に設置しているクラッチ機構１２は、操舵軸５に接続され操舵側のクラッチ部材であるクラッチ操舵側２７と、転舵軸１３に接続されクラッチ操舵側２７と対向する位置に配置した転舵側のクラッチ部材であるクラッチ転舵側２８と、クラッチ操舵側２７の溝に嵌め合わされ、クラッチ操舵側２７を上下方向に動かすレバー２９と、レバー２９を駆動するソレノイド３０と、クラッチ操舵側２７を下方に移動するようにレバー２９を引っ張る引っ張りばね３１とからなる。
【００３３】
クラッチ操舵側２７とクラッチ転舵側２８は、接触面が凸凹になっており、クラッチ操舵側２７とクラッチ転舵側２８が接触し、凸凹部が噛み合うことによりクラッチ機構１２が締結される。また、クラッチ機構１２が解放時には、クラッチ操舵側２７とクラッチ転舵側２８間に隙間が開き、動力が伝達しないようになっている。
【００３４】
クラッチ操舵側２７は、操舵軸５に対して回転方向は拘束されているが操舵軸５の方向には移動可能なようにしており、操舵軸５の外周部とクラッチ操舵側２７は滑りキー構造により接続されている。なお、クラッチ操舵側２７には、圧縮ばね２４により常にストッパピン２３が接するようにしている。
【００３５】
クラッチ転舵側２８は、転舵軸１３に対して回転方向および転舵軸５方向ともに拘束するように接続している。
【００３６】
レバー２９は、支点３２を中心に回転するように設置し、ソレノイド３０または引っ張りばね３１により動くようにしている。レバー２９により、クラッチ操舵側２７が操舵軸５方向に駆動され、クラッチ機構１２の締結／解放動作を行う。
【００３７】
ソレノイド３０は、連結棒３３を介してレバー２９に接続され、ソレノイド３０を通電することによりレバー２９をソレノイド３０側に引き寄せるようにしている。操舵入力装置が正常に動作している場合には、ソレノイド３０を通電することで、クラッチ機構１２を解放するようにしている。なお、ソレノイド３０の吸引力は、引っ張りばね３１のばね力でレバー２９が下方に動くのを阻止できる吸引力としている。また、操舵入力装置の故障時にはソレノイド３０をＯＦＦにし、引っ張りばね３１によりレバー２９が下方に動きクラッチ機構１２が締結される。
【００３８】
本実施例ではクラッチ機構１２としてツースクラッチを用いているが同様な効果が得られれば他のものであっても構わない。
【００３９】
次にクラッチ機構１２の締結／解放の動作を説明する。図１２，図１３はクラッチ機構１２が解放している状態である。クラッチ機構１２が解放状態であるため、クラッチ操舵側２７が上方に位置している。そのため、クラッチ操舵側２７に接したストッパピン２３が上方に押し上げられ、ストッパピン２３はロックピン２２が当接できる位置にある。つまり、ロックエンド機構１１が機能しており、ステアリングハンドル２をロック可能な状態である。
【００４０】
また、図１４はクラッチ機構１２が締結している状態である。図１５は、図１４中の丸で囲んだ部分を拡大した図である。クラッチ機構１２が締結状態であるため、クラッチ操舵側２７が下方に位置している。そのため、クラッチ操舵側２７に接したストッパピン２３が下方に移動し、ストッパピン２３はロックピン２２が当らない位置にある。つまり、ロックエンド機構１１が機能していない状態であり、ステアリングハンドル２のロックがかからない状態である。
【００４１】
このようにして、クラッチ機構１２の解放／締結により、ロックエンド機構１１が作動／非作動が連動するようにしている。ロックエンド機構１１のストッパピン２３を動作するのにアクチュエータを追加していないので、コストアップすることなく、実現することができる。
【００４２】
図１６は本発明の操舵入力装置の制御回路の構成を示す図である。アクチュエータである反力モータ８，転舵アクチュエータ３，クラッチ機構１２とセンサである操舵角センサ６，転舵角センサ１４，トルクセンサ７は制御部３４に接続されており、上記センサと図示しない車両の速度，車両の旋回程度や加減速の有無等といった車両の走行状態の情報からアクチュエータを制御している。また、上記のセンサおよびアクチュエータは電源部３５に接続されている。
【００４３】
制御部３４は、操舵角センサ６によって検出された操舵角に基づき転舵アクチュエータ３を制御する図示しない転舵アクチュエータ制御手段４６と、車両用ステアリング装置１の異常情報や装置停止情報に基づき断接機構であるクラッチ機構１２を制御する図示しない断接機構制御手段４７とからなる。
【００４４】
次に本発明の実施形態に係る操舵入力装置の故障発生時の動作について説明する。図１７は本実施形態に関する故障発生時の動作フローを示すフローチャートである。
【００４５】
ステップ１０１において、イグニションスイッチが操作されてエンジンが起動されたか否か判定する。ステップ１０１においてイグニッションスイッチがＯＮされた場合には、ステップ１０２においてクラッチ機構１２を解放する。このとき、ロックエンド機構１１はロック可能な状態である。そして、ステップ１０３において、システム異常が発生したか否かの監視を行う。監視する対象は図１６に示すセンサ，アクチュエータおよび制御部３４と電源部３５であり、１つでも異常が発生した場合には、ステップ１０４において、警告を作動し、ステップ１０５においてクラッチ機構１２の締結およびロックエンド機構１１のストッパ解除を行う。また、反力モータ８および転舵アクチュエータ３を電気的に開放し、抵抗増大による操舵感の悪化を防ぐようにしている。なお、ステップ１０４の警告は、音声やコンソールへの表示で行うことにしている。
【００４６】
ステップ１０３においてシステム異常が発生していないと判定した場合には、ステップ１０１に戻る。
【００４７】
また、ステップ１０１においてイグニッションスイッチがＯＦＦと判定した場合には、ステップ１０６においてイグニッションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わったのかを判定する。ステップ１０６において、イグニッションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わったと判定した場合には、ステップ１０７において操舵側であるステアリングハンドル２の位置と転舵側である転舵車輪４の向きを合わせた後、ステップ１０８においてクラッチ機構１２の締結およびロックエンド機構１１のストッパ解除を行う。また、反力モータ８および転舵アクチュエータ３を電気的に開放し、抵抗増大による操舵感の悪化を防ぐようにしている。ステップ１０６においてイグニッションスイッチがＯＦＦ状態のままであり、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わっていないと判定した場合には、ステップ１０９で処理を終了する。
【実施例２】
【００４８】
次に本発明の操舵入力装置の第２の実施例を図１８〜図２０を用いて説明する。図１８は、操舵入力装置の概略構成を示す図である。図１８に示す構成のうちロックエンド機構１１以外は第１の実施例と同じであるため説明は省略する。
【００４９】
本実施例のロックエンド機構１１を図１９を用いて説明する。
【００５０】
ロックエンド機構１１は、操舵軸５に嵌め合わされた被係合部としての回転プレート３６と、回転プレート３６の回転をロックする係合機構としてのロックピン３７と、ロックピン３７を駆動するロックソレノイド３８と、ロックソレノイド３８とロックピン３７の間に設置し、ロックピン３７が下方に動くようにばね力を作用させる圧縮ばね３９と、ロックソレノイド３８を固定するブラケット４０とからなる。本実施例のロックエンド機構１１は、回転プレート３６の穴４１にロックピン３７を挿入することでステアリングハンドル２をロックする機構である。
【００５１】
回転プレート３６は、操舵軸５に固定されており、回転方向，上下方向が拘束されている。回転プレート３６には、ロックピン３７の外径より若干大きい穴が複数開いている。
【００５２】
ソレノイド３８は、ＯＮ状態でロックピン３７を下方に突出し、ＯＦＦ状態でロックピン３７を引き込むようにしている。
【００５３】
ロックエンド機構１１は、ステアリングハンドル２がストロークエンド近傍に位置するときロックソレノイド３８をＯＮにし、ロックピン３７が回転プレート３６に突き当てるようにする。この状態において、圧縮ばね３９は伸びきっておらず、適度に撓んだ状態になるように設計している。そして、ステアリングハンドル２を回転することにより回転プレート３６が回転し、ロックピン３７と穴４１の位置が一致したとき圧縮ばね３９が伸びる。このとき、ロックピン３７が穴４１に挿入され、ステアリングハンドル２がロックされる。
【００５４】
本実施例において、クラッチ機構１２の締結／解放の動作と合わせてロックソレノイド３８を動作させることにより、クラッチ機構１２を締結した場合にはステアリングハンドル２のロックを行わないようにすることが可能となる。すなわち、クラッチ機構１２が締結されているときにはロックソレノイド３８をＯＦＦの状態を保つことにより実現できる。これにより、故障発生時において操舵範囲と転舵範囲がずれた場合であっても操舵側であるステアリングハンドル２をロックしないので、上述した課題である操舵範囲が狭くなることがない。
【００５５】
また、本実施例においては、クラッチ機構１２は、図１８に示したようなツースクラッチのようなメカニカルなクラッチでなくてもよく、電磁クラッチや特開２００５−２９０１６号公報記載のような遊星歯車機構を用いたものであってもよい。
【００５６】
図２０は、本実施例の操舵入力装置の制御回路の構成を示す図である。第１の実施例と異なる点は、上記のようにロックエンド機構１１においてアクチュエータとしてロックソレノイド３８が追加された点である。アクチュエータである反力モータ８，転舵アクチュエータ３，クラッチ機構１２，ロックソレノイド３８とセンサである操舵角センサ６，転舵角センサ１４，トルクセンサ７は制御部３４に接続されており、上記センサと図示しない車両の速度，車両の旋回程度や加減速の有無等といった車両の走行状態の情報からアクチュエータを制御している。また、上記のセンサおよびアクチュエータは電源部３５に接続されている。
【００５７】
制御部３４は、転舵アクチュエータ制御手段４６と、断接機構制御手段４７のほかにクラッチ機構１２が締結状態のとき、ロックエンド機構１１をロックしないようにロックソレノイド３８を制御する図示しない係合機構制御手段４８とからなる。
【００５８】
なお、本実施例における操舵入力装置の故障発生時の動作は、第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
次に本発明の操舵入力装置の第３の実施例を図２１〜図３２を用いて説明する。図２１は、操舵入力装置の概略構成を示す図である。図２１に示す構成は図７に示した構成とほぼ同じであるため、第１の実施例と異なる部分のみ説明する。
【００６０】
まず、本実施例のロックエンド機構１１を図２２を用いて説明する。第１の実施例と異なる点は、第１トーションばね４２，第２トーションばね４３，ばねストッパ４４が追加された点である。これは、弾性部材である２つのトーションばね４２，４３によりステアリングハンドル２を中立位置に戻すようにしたものである。このトーションばね４２，４３を設置したことにより、本ロックエンド機構は、回転規制とセンタリングの役割を持つ。
【００６１】
第１トーションばね４２および第２トーションばね４３の一端は、ロックピン２２に当接可能な長さにし、他端はばねストッパ４４に接触するようにしている。大ギヤ２０の回転とともにロックピン２２が第１トーションばね４２または第２トーションばね４３を撓ませ、ばね反力が操舵軸５を介してステアリングハンドル２に伝達し、運転者に伝わる。このばね反力で不足する反力を反力モータ８で補うようにする。
【００６２】
ばねストッパ４４は、第１トーションばね４２および第２トーションばね４３が回転するのを防ぐためのものであり、シャフト２１に回転しないように固定している。
【００６３】
図２３〜図２５にロックエンド機構１１を上面から見た図を示す。図２３は、ステアリングハンドル２が中立位置でのロックピン２２とストッパピン２３の位置関係を示している。中立位置では、ばね力が作用しないように第１トーションばね４２および第２トーションばね４３を配置している。図２４は、ステアリングハンドル２を反時計回りにストロークエンドまで回転させた場合のロックピン２２とストッパピン２３の位置関係を示している。ロックピン２２は時計回りに回転し、ストッパピン２３に当り、ロックエンド機構１１にロックがかかる。また第２トーションばね４３は撓まないが、第１トーションばね４２はロックピン２２に接するため、最大たわみ量になりばね力最大となる。図２５は、ステアリングハンドル２を時計回りにストロークエンドまで回転させた場合のロックピン２２とストッパピン２３の位置関係を示している。ロックピン２２は反時計回りに回転し、ストッパピン２３に当り、ロックエンド機構１１にロックがかかる。また第１トーションばね４２は撓まないが、第２トーションばね４３はロックピン２２に接するため、最大たわみ量になりばね力最大となる。
【００６４】
ここで、第１の実施例のようにクラッチ機構１２を締結した時にストッパピン２３を下方に移動させステアリングハンドル２をロックさせないようにすることも考えられるが、第１トーションばね４２および第２トーションばね４３によるばね反力がクラッチ機構１２を締結した後も作用することになる。クラッチ機構１２を締結した際に図５に示すように操舵範囲１６と転舵範囲１８がずれている場合には、転舵範囲１８が中立位置（中央）になった場合であっても、操舵範囲１６の中立位置（中央）がずれているため、トーションばねによる反力が作用し、運転者は違和感を得ることになる。
【００６５】
また、クラッチ機構１２を締結した際に図４に示すように操舵範囲１６と転舵範囲１８が一致している場合であっても、転舵車輪４による反力のほかにトーションばねによる反力が上乗せされることになり、好ましくない。
【００６６】
したがって、クラッチ機構１２を締結する際にはロックエンド機構１１によりステアリングハンドル２をロックすることなく、かつ、上記したトーションばねによる反力をステアリングハンドル２に付与しないことにした。
【００６７】
そのため、ロックエンド機構１１のストッパピン２３を第１ベース２５に固定することにした。また、小ギヤ１９と操舵軸５は図示しない軸受を介して接続することにし、操舵軸５の方向は拘束するが、回転方向には自由に回転できるようにした。更に小ギヤ１９には、図２６に示すように凸部４４を備えた。そして、クラッチ操舵側２７は、図２７に示すようなものとし、凹部４５を備えている。クラッチ操舵側２７は、上述のように操舵軸５に対して回転方向は拘束しているが、操舵軸５の方向には移動可能であるため、クラッチ操舵側２７の凹部４５と小ギヤ１９の凸部４４を嵌合させることにより、操舵軸５と小ギヤ１９が一体回転するようになる。
【００６８】
次に本実施例におけるクラッチ機構１２の締結／解放の動作を説明する。図２８はクラッチ機構１２が解放している状態である。図２９は、図２８中の丸で囲んだ部分を拡大した図である。クラッチ機構１２が解放状態であるため、クラッチ操舵側２７が上方に位置している。そのため、小ギヤ１９の凸部４４とクラッチ操舵側２７の凹部４５が嵌合し、操舵軸５が小ギヤ１９と一体となって回転するため、ロックエンド機構１１によるステアリングハンドル２をロック可能な状態であり、かつ、トーションばね４２，４３による反力も作用する。
【００６９】
また、図３０はクラッチ機構１２が締結している状態である。図３１は、図３０中の丸で囲んだ部分を拡大した図である。クラッチ機構１２が締結状態であるため、クラッチ操舵側２７が下方に位置している。そのため、小ギヤ１９の凸部４４とクラッチ操舵側２７の凹部４５の接続が解除されるため、操舵軸５と小ギヤ１９の結合が解かれ、操舵軸５の動きに対して小ギヤ１９が回転しなくなる。つまり、ロックエンド機構１１が機能していない状態であり、ステアリングハンドル２のロックがかからない状態である。また、大ギヤ２０も回転しないため、トーションばね４２，４３が撓まないので、トーションばねによる反力が作用しない。
【００７０】
このようにして、クラッチ機構１２の解放／締結により、ロックエンド機構１１およびトーションばねによる反力の作動／非作動が連動するようになっている。
【００７１】
本実施例の制御回路の構成は、アクチュエータおよびセンサともに第１の実施例と同じであり制御回路構成も図１６と同じであるので、説明を省略する。
【００７２】
次に本実施例の車両用ステアリング装置の故障発生時の動作について説明する。図３２は本実施形態に関する故障発生時の動作フローを示すフローチャートである。
【００７３】
ステップ２０１において、イグニションスイッチが操作されてエンジンが起動されたか否か判定する。ステップ２０１においてイグニッションスイッチがＯＮされた場合には、ステップ２０２においてクラッチ機構１２を解放する。このとき、ロックエンド機構１１はロック可能な状態である。そして、ステップ２０３において、システム異常が発生したか否かの監視を行う。監視する対象は図１６に示すセンサ，アクチュエータおよび制御部３４と電源部３５であり、１つでも異常が発生した場合には、ステップ２０４において、警告を作動し、ステップ２０５において、故障箇所が反力モータ８であるのか否かを判定する。ステップ２０５において、反力モータ８の故障でないと判定された場合には、ステップ２０６においてクラッチ機構１２の締結，ロックエンド機構１１およびトーションばねによる反力を非作動にする。また、反力モータ８および転舵アクチュエータ３を電気的に開放し、抵抗増大による操舵感の悪化を防ぐようにしている。
【００７４】
ステップ２０５において、反力モータ８の故障であると判定された場合には、ステップ２１０で車両が停止するまで待って、ステップ２１１において操舵側であるステアリングハンドル２の位置と転舵側である転舵車輪４の向きを合わせる。そして、ステップ２１２において、クラッチ機構１２の締結，ロックエンド機構１１およびトーションばねによる反力を非作動にする。また、反力モータ８および転舵アクチュエータ３を電気的に開放し、抵抗増大による操舵感の悪化を防ぐようにしている。
【００７５】
ステップ２０５からステップ２１２の処理は、ロックエンド機構１１にトーションばね４２，４３を設置しているため、反力モータ８が故障した場合にはばね力による反力が残るので、すぐにクラッチ機構１２を接続しなくてもよい。そのため、車両が停止してから、操舵側であるステアリングハンドル２の位置と転舵側である転舵車輪４の向きを合わせた後にクラッチ締結することにした。
【００７６】
ステップ２０３においてシステム異常が発生していないと判定した場合には、ステップ２０１に戻る。
【００７７】
また、ステップ２０１においてイグニッションスイッチがＯＦＦと判定した場合には、ステップ２０７においてイグニッションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わったのかを判定する。ステップ２０７において、イグニッションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わったと判定した場合には、ステップ２０８において操舵側であるステアリングハンドル２の位置と転舵側である転舵車輪４の向きを合わせた後、ステップ２０９においてクラッチ機構１２の締結，ロックエンド機構１１およびトーションばねによる反力を非作動にする。また、反力モータ８および転舵アクチュエータ３を電気的に開放し、抵抗増大による操舵感の悪化を防ぐようにしている。ステップ２０７においてイグニッションスイッチがＯＦＦ状態のままであり、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に変わっていないと判定した場合には、ステップ２１３で処理を終了する。
【００７８】
ステップ２０８のように操舵側であるステアリングハンドル２の位置と転舵側である転舵車輪４の向きを合わせた後、クラッチ機構１２を締結するようにしているので、小ギヤ１９の凸部４４とクラッチ操舵側２７の凹部４５の位置を合わせることができる。これにより、次回システム稼動時において、クラッチ機構１２を解放した際には小ギヤ１９の凸部４４とクラッチ操舵側２７の凹部４５が速やかに嵌合されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の操舵入力装置を備えた車両用ステアリング装置１の模式図。
【図２】車両用ステアリング装置１における操舵範囲と転舵範囲を模式的に示す図。
【図３】車両用ステアリング装置１における操舵範囲と転舵範囲がずれた場合を模式的に示す図。
【図４】車両用ステアリング装置１における操舵範囲と転舵範囲が一致した状態でクラッチ締結した場合を模式的に示す図。
【図５】車両用ステアリング装置１における操舵範囲と転舵範囲がずれた状態でクラッチ締結した場合を模式的に示す図。
【図６】車両用ステアリング装置１における操舵範囲と転舵範囲がずれた状態でクラッチ締結した場合を模式的に示す別なる図。
【図７】本発明の操舵入力装置の概略構成を示す図。
【図８】本発明の操舵入力装置におけるロックエンド機構の概略構成を示す図。
【図９】ステアリングハンドルが中立位置において本発明のロックエンド機構を上面から見た図。
【図１０】ステアリングハンドルを反時計回りにストロークエンドまで動作させた状態において本発明のロックエンド機構を上面から見た図。
【図１１】ステアリングハンドルを時計回りにストロークエンドまで動作させた状態において本発明のロックエンド機構を上面から見た図。
【図１２】クラッチ解放時のロックエンド機構とクラッチ機構を横からみた図。
【図１３】図１２中の丸で囲んだ部分の拡大図。
【図１４】クラッチ締結時のロックエンド機構とクラッチ機構を横からみた図。
【図１５】図１４中の丸で囲んだ部分の拡大図。
【図１６】本発明の操舵入力装置の制御回路の構成を示す図。
【図１７】本発明の操舵入力装置における故障発生時の動作フローを示すフローチャート。
【図１８】第２の操舵入力装置の概略構成を示す図。
【図１９】第２の操舵入力装置におけるロックエンド機構の概略構成を示す図。
【図２０】第２の操舵入力装置の制御回路の構成を示す図。
【図２１】第３の操舵入力装置の概略構成を示す図。
【図２２】第３の操舵入力装置におけるロックエンド機構の概略構成を示す図。
【図２３】ステアリングハンドルが中立位置において第３のロックエンド機構を上面から見た図。
【図２４】ステアリングハンドルを反時計回りにストロークエンドまで動作させた状態において第３のロックエンド機構を上面から見た図。
【図２５】ステアリングハンドルを時計回りにストロークエンドまで動作させた状態において第３のロックエンド機構を上面から見た図。
【図２６】第３の操舵入力装置における小ギヤの構造を示す図。
【図２７】第３の操舵入力装置におけるクラッチ操舵側の構造を示す図。
【図２８】第３の実施例におけるクラッチ解放時のロックエンド機構とクラッチ機構を横からみた図。
【図２９】図２８中の丸で囲んだ部分の拡大図。
【図３０】第３の実施例におけるクラッチ締結時のロックエンド機構とクラッチ機構を横からみた図。
【図３１】図３０中の丸で囲んだ部分の拡大図。
【図３２】第３の操舵入力装置における故障発生時の動作フローを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００８０】
１  車両用ステアリング装置
２  ステアリングハンドル
３  転舵アクチュエータ
４  転舵車輪
５  操舵軸
６  操舵角センサ
７  トルクセンサ
８  反力モータ
９  減速機構
１１  ロックエンド機構
１２  クラッチ機構
１３  転舵軸
１４  転舵角センサ
１５，１５Ａ，１５Ｂ  操舵側ストロークエンド
１６  操舵範囲
１７，１７Ａ，１７Ｂ  転舵側ストロークエンド
１８  転舵範囲
１９  小ギヤ
２０  大ギヤ
２１  シャフト
２２，３７  ロックピン
２３  ストッパピン
２４  圧縮ばね
２５  第１ベース
２６  第２ベース
２７  クラッチ操舵側
２８  クラッチ転舵側
２９  レバー
３０  ソレノイド
３１  引っ張りばね
３２  支点
３３  連結棒
３４  制御部
３５  電源部
３６  回転プレート
３８  ロックソレノイド
３９  圧縮ばね
４０  ブラケット
４１  穴
４２  第１トーションばね
４３  第２トーションばね
４４  凸部
４５  凹部
４６  転舵アクチュエータ制御手段
４７  断接機構制御手段
４８  係合機構制御手段
【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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【図１６】
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【図１７】
2009090939.tif 000019
【図１８】
2009090939.tif 000020
【図１９】
2009090939.tif 000021
【図２０】
2009090939.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2009090939.tif 000024
【図２３】
2009090939.tif 000025
【図２４】
2009090939.tif 000026
【図２５】
2009090939.tif 000027
【図２６】
2009090939.tif 000028
【図２７】
2009090939.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2009090939.tif 000031
【図３０】
2009090939.tif 000032
【図３１】
2009090939.tif 000033
【図３２】
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