(57)【要約】【課題】主に、バックラッシュによる歯車のガタ付きの発生を防止して、ステアリングホイールの滑らかな操作フィーリングを確保し得るようにする。【解決手段】制御装置５が、少なくとも二基の反力発生装置８，９に対し、プライマリーギヤ１２を相対する方向へ回転させる微小の与圧トルク５１，５２をそれぞれ発生させて、プライマリーギヤ１２を軽度の回転拘束状態とすることにより、二箇所の噛合部分５３，５４におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止可能なガタ付防止用制御信号５７，５８を出力し得るように構成されている。【選択図】図１
2009073334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵装置と転舵装置とが機械的に分離された状態で設置され、操舵装置と転舵装置とを制御可能な制御装置が設けられると共に、
操舵装置が、少なくとも、ステアリングホイールを有するコラムシャフトと、反力発生装置と、両者間に設けられた歯車式の減速機構とを備え、
反力発生装置が少なくとも二基設けられ、
減速機構が、少なくとも、コラムシャフトに取付けられたプライマリーギヤを有し、
少なくとも二基の反力発生装置が、プライマリーギヤに対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合うように構成されたステアリングシステムにおいて、
前記制御装置が、少なくとも二基の反力発生装置に対し、プライマリーギヤを相対する方向へ回転させる微小の与圧トルクをそれぞれ発生させて、プライマリーギヤを軽度の回転拘束状態とすることにより、二箇所の噛合部分におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止可能なガタ付防止用制御信号を出力し得るように構成されたことを特徴とするステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両には、通常、ステアリングシステムが備えられている。このようなステアリングシステムには、ステアバイワイヤシステムなどと呼ばれるものが存在している（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
このステアバイワイヤシステムは、操舵装置と転舵装置とを、機械的に分離された状態で設けると共に、この操舵装置と転舵装置とを制御装置によって制御するようにしたものである。
【０００４】
上記した操舵装置は、少なくとも、ステアリングホイールを有するコラムシャフトと、反力発生装置とを備えている。
【０００５】
そして、操舵装置には、コラムシャフトと反力発生装置とを、直結させた直接駆動式のものと、歯車式の減速機構を介して間接的に接続した間接駆動式のものとが存在している。
【０００６】
このうち、直接駆動式のものには、必要トルクを達成するのに反力発生装置を構成するモータが大型化してしまうという欠点があることが知られている。これに対して、間接駆動式のものは、減速機構によって、反力発生装置のモータを小さくしつつ大きなトルクを達成することができるという利点があることが知られている。
【０００７】
そして、間接駆動式のものにおいては、反力発生装置が少なくとも二基設けられ、減速機構が、少なくとも、コラムシャフトに取付けられたプライマリーギヤを有し、少なくとも二基の反力発生装置が、プライマリーギヤに対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合うように構成されたものが存在している。
【０００８】
このような構成によれば、操舵装置を操作すると、制御装置がこれを検知して転舵装置へ制御信号を送り、転舵装置を転舵させる。同時に、転舵装置が転舵されると、制御装置がこれを検知して操舵装置の反力発生装置へ制御信号を送り、操舵装置のコラムシャフトおよびステアリングホイールに操舵反力を発生させる。
【０００９】
この際、コラムシャフトと反力発生装置とを歯車式の減速機構を介して間接的に接続させることにより、上記したように、反力発生装置のモータを小さくしつつ大きなトルクを達成することができる。
【００１０】
なお、歯車式の減速機構を介して間接的に接続した間接駆動式のものにおいては、少なくとも二基の反力発生装置を、コラムシャフトに取付けられたプライマリーギヤに対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合わせることにより、コラムシャフトの回転方向によって少なくとも二基の反力発生装置を使い分けるようにしたり、何らかの原因で一方の反力発生装置が失陥した場合に他方の反力発生装置で補完させるようにしたりすることができる。
【特許文献１】特開２００６−１４８３
【特許文献２】特開２００６−１５８６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記したステアリングシステムには、以下のような問題があった。
【００１２】
即ち、コラムシャフトと反力発生装置とを歯車式の減速機構を介して間接的に接続した間接駆動式のものの場合、歯車には、通常、バックラッシュが存在するので、このバックラッシュによってガタ付き感が生じ、これによって、ステアリングホイールの滑らかな操作フィーリングが阻害されるという問題があった。
【００１３】
なお、バックラッシュとは、図４に示すように、歯車ａ，ｂどうしが噛合う時に、噛合部分ｃの歯ｄ，ｅの後方にできる隙間ｆのことである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明では、操舵装置と転舵装置とが機械的に分離された状態で設置され、操舵装置と転舵装置とを制御可能な制御装置が設けられると共に、操舵装置が、少なくとも、ステアリングホイールを有するコラムシャフトと、反力発生装置と、両者間に設けられた歯車式の減速機構とを備え、反力発生装置が少なくとも二基設けられ、減速機構が、少なくとも、コラムシャフトに取付けられたプライマリーギヤを有し、少なくとも二基の反力発生装置が、プライマリーギヤに対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合うように構成されたステアリングシステムにおいて、前記制御装置が、少なくとも二基の反力発生装置に対し、プライマリーギヤを相対する方向へ回転させる微小の与圧トルクをそれぞれ発生させて、プライマリーギヤを軽度の回転拘束状態とすることにより、二箇所の噛合部分におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止可能なガタ付防止用制御信号を出力し得るように構成されたステアリングシステムを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、上記構成により、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、制御装置が、少なくとも二基の反力発生装置に対してガタ付防止用制御信号を出力することにより、少なくとも二基の反力発生装置が、プライマリーギヤを相対する方向へ回転させる微小の与圧トルクをそれぞれ発生させて、プライマリーギヤを軽度の回転拘束状態とする。これにより、二箇所の噛合部分におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止することができる。以て、ステアリングホイールの滑らかな操作フィーリングを確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
【００１８】
まず、構成について説明する。
【００１９】
自動車などの車両には、ステアリングシステム１が備えられる。このステアリングシステム１は、ステアバイワイヤシステム２とされている。
【００２０】
このステアバイワイヤシステム２では、操舵装置３と転舵装置４とが、機械的に分離された状態で設けられる。そして、この操舵装置３と転舵装置４とは、制御装置５によって制御し得るように構成されている。
【００２１】
上記した操舵装置３には、少なくとも、ステアリングホイール６を有するコラムシャフト７と、反力発生装置８，９とが備えられている。
【００２２】
そして、この操舵装置３は、コラムシャフト７と反力発生装置８，９とが、歯車式の減速機構１１を介して間接的に接続された、間接駆動式のものとされている。
【００２３】
そして、反力発生装置８，９は、少なくとも二基設けられている。また、減速機構１１が、少なくとも、コラムシャフト７に取付けられたプライマリーギヤ１２を有している。そして、少なくとも二基の反力発生装置８，９が、プライマリーギヤ１２に対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合うように構成されている。
【００２４】
この場合には、少なくとも二基の反力発生装置８，９が、反力発生用モータ１３，１４などの駆動装置とされる。そして、この反力発生用モータ１３，１４の出力軸には、モータピニオンギヤ１５，１６がそれぞれ取付けられている。そして、このモータピニオンギヤ１５，１６が、セカンダリーギヤ１７，１８を介してそれぞれプライマリーギヤ１２に間接的に噛合わされている。なお、セカンダリーギヤ１７，１８は、モータピニオンギヤ１５，１６に対して噛合う大径ギヤ部と、プライマリーギヤ１２に対して噛合う小径ギヤ部とを同軸上に二段に有する二段ギヤなどとされている。なお、二基の反力発生装置８，９とプライマリーギヤ１２との間の減速比は、同じに設定されているものとする。
【００２５】
一方、転舵装置４は、特に詳細には説明しないが、転舵モータ２１によって、軸線方向２２（ほぼ車幅方向）へ移動可能とされたステアリングラック２３と、このステアリングラック２３の両端にボールジョイント２４を介して連結された一対のタイロッド２５と、このタイロッド２５の両端に図示しないボールジョイントを介して連結された一対の転舵輪２７などが備えられている。
【００２６】
そして、制御装置５は、主にコントロール装置３１で構成されている。このコントロール装置３１は、コラムシャフト７などに取付けられたトルクセンサ３２からのトルク検出信号３３および角度センサ３４からの角度検出信号３５、車体情報３６（車速や図示しないヨーレートセンサなどからの信号）、ステアリングラック２３などに取付けられた転舵角センサ３７からの転舵角検出信号３８などを入力して、操舵装置３の反力発生装置８，９（反力発生用モータ１３，１４）へ制御信号４１，４２を送って、操舵反力４５（図３参照。以下同様）を発生させるなどすると共に、転舵装置４の転舵モータ２１へ制御信号４３を送って、転舵させるなどするように構成されている。
【００２７】
なお、以上の構成は、上記した従来例のものとほぼ同様である。
【００２８】
そして、このような基本構成に対し、この実施例のものでは、制御装置５が、少なくとも二基の反力発生装置８，９に対し、プライマリーギヤ１２を相対する方向へ回転させる微小の与圧トルク５１，５２をそれぞれ発生させて、プライマリーギヤ１２を軽度の回転拘束状態とすることにより、二箇所の噛合部分５３，５４におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止可能なガタ付防止用制御信号５７，５８を出力し得るように構成される。
【００２９】
このガタ付防止用制御信号５７，５８は、例えば、制御信号４１，４２に対して重畳される。このガタ付防止用制御信号５７，５８は、基本的に、制御装置５（コントロール装置３１）の制御中は、常時、少なくともどちらか一方または両方が出力されるようにするのが好ましい。また、ガタ付防止用制御信号５７，５８によって発生される微小の与圧トルク５１，５２は、互いに等しいものとされる。
【００３０】
なお、微小の与圧トルク５１，５２とは、バックラッシュによるガタ付きの発生を防止するために必要な最低限のトルクである。
【００３１】
また、軽度の回転拘束状態とは、操舵反力４５に影響しない必要最低限の回転拘束状態である。
【００３２】
更に、与圧トルク５１，５２は、反力発生装置８，９の基数や、減速機構１１の減速比や、減速機構１１の歯車形状などに応じて、最適に設定することができる。
【００３３】
次に、この実施例の作用について説明する。
【００３４】
操舵装置３を操作すると、制御装置５がこれを検知して転舵装置４へ制御信号４３を送り、転舵装置４を転舵させる。
【００３５】
この際、制御装置５は、コラムシャフト７などに取付けられたトルクセンサ３２からのトルク検出信号３３および角度センサ３４からの角度検出信号３５などを入力することによって操舵装置３の操作を検知する。
【００３６】
そして、制御装置５は、転舵モータ２１へ制御信号４３を送って、ステアリングラック２３を軸線方向２２へ移動させることにより、ボールジョイント２４、タイロッド２５を介して転舵輪２７を転舵させる。
【００３７】
同時に、転舵装置４が転舵されると、制御装置５がこれを検知して操舵装置３の反力発生装置８，９へ制御信号４１，４２を送り、操舵装置３のコラムシャフト７およびステアリングホイール６に操舵反力４５を発生させる。
【００３８】
この際、制御装置５は、ステアリングラック２３などに取付けられた転舵角センサ３７からの転舵角検出信号３８などを入力することによって転舵装置４の転舵を検知する。併せて、制御装置５は、車体情報３６（車速や図示しないヨーレートセンサなどからの信号）を入力することによって、この時の車体の状況などを判断する。
【００３９】
そして、制御装置５は、操舵装置３の反力発生装置８，９（反力発生用モータ１３，１４）へ制御信号４１，４２を送り、モータピニオンギヤ１５，１６、セカンダリーギヤ１７，１８、プライマリーギヤ１２を介して、操舵装置３のコラムシャフト７およびステアリングホイール６に操舵反力４５を発生させる。
【００４０】
この際、コラムシャフト７と反力発生装置８，９とを、歯車式の減速機構１１を介して間接的に接続させることにより、反力発生装置８，９の反力発生用モータ１３，１４を小さくしつつ大きなトルクを達成することができる。
【００４１】
なお、歯車式の減速機構１１を介して間接的に接続した間接駆動式のものにおいては、少なくとも二基の反力発生装置８，９を、コラムシャフト７に取付けられたプライマリーギヤ１２に対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合わせることにより、コラムシャフト７の回転方向によって少なくとも二基の反力発生装置８，９を使い分けるようにしたり、何らかの原因で一方の反力発生装置８，９が失陥した場合に他方の反力発生装置８，９で補完させるようにすることなどができる。
【００４２】
そして、この実施例によれば、操舵装置３と転舵装置４とが機械的に分離された状態で設置され、操舵装置３と転舵装置４とを制御可能な制御装置５が設けられると共に、操舵装置３が、少なくとも、ステアリングホイール６を有するコラムシャフト７と、反力発生装置８，９と、両者間に設けられた歯車式の減速機構１１とを備え、反力発生装置８，９が少なくとも二基設けられ、減速機構１１が、少なくとも、コラムシャフト７に取付けられたプライマリーギヤ１２を有し、少なくとも二基の反力発生装置８，９が、プライマリーギヤ１２に対し少なくとも二箇所の位置で直接又は間接的に噛合うように構成されたステアリングシステムにおいて、制御装置５が、少なくとも二基の反力発生装置８，９に対し、プライマリーギヤ１２を相対する方向へ回転させる微小の与圧トルク５１，５２をそれぞれ発生させて、プライマリーギヤ１２を軽度の回転拘束状態とすることにより、二箇所の噛合部分５３，５４におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止可能なガタ付防止用制御信号５７，５８を出力し得るように構成されたことにより、以下の作用効果を得ることができる。
【００４３】
即ち、制御装置５が、少なくとも二基の反力発生装置８，９に対してガタ付防止用制御信号５７，５８を出力することにより、少なくとも二基の反力発生装置８，９が、プライマリーギヤ１２を相対する方向へ回転させる微小の与圧トルク５１，５２をそれぞれ発生させて、プライマリーギヤ１２を軽度の回転拘束状態とする。これにより、二箇所の噛合部分５３，５４におけるバックラッシュによるガタ付きの発生を防止することができる。以て、ステアリングホイール６の滑らかな操作フィーリングを確保することが可能となる。
【００４４】
より具体的には、主にステアリングホイール６を回転しない直進時などの、操舵反力４５が発生されない状態の時には、図２に示すように、二基の反力発生装置８，９が発生する微小の与圧トルク５１，５２が等しいため、微小の与圧トルク５１，５２が互いに打ち消し合った状態となって、プライマリーギヤ１２は回転しない。しかし、プライマリーギヤ１２と、セカンダリーギヤ１７，１８とは、二箇所の噛合部分５３，５４で互いに接触した状態となっているため、プライマリーギヤ１２がどちらに回転することになっても、バックラッシュによるガタ付き感が発生することはない。
【００４５】
そして、図２の状態から、ステアリングホイール６が回転されることにより、操舵反力４５（この場合、プライマリーギヤ１２を反時計廻りさせる例としている）が発生される状態になると、図３に示すように、操舵反力４５（この場合には、微小の与圧トルク５１が重畳されている）は、微小の与圧トルク５２に比べて十分に大きいため、プライマリーギヤ１２は支障なく回転されて、運転者へ操舵反力４５が伝えられることとなる。この際、微小の与圧トルク５２によって、プライマリーギヤ１２と、セカンダリーギヤ１８とが、噛合部分５４で互いに接触した状態となっているため、セカンダリーギヤ１８が回転される際に、バックラッシュによるガタ付き感が発生することはない。プライマリーギヤ１２を時計廻りとする場合や、連続的にプライマリーギヤ１２を反転させる場合についても、上記とほぼ同様に、バックラッシュによるガタ付き感が発生することはない。よって、ガタ付きのない良好な操作感を得ることが可能となる。
【００４６】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、実施例はこの発明の例示にしか過ぎないものであるため、この発明は実施例の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施例に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、複数の実施例や変形例が示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例にかかるステアリングシステムの構成図である。
【図２】操舵反力が作用されていない場合の、図１の減速機構部分を拡大した説明図である。
【図３】操舵反力が作用されている場合の、図１の減速機構部分を拡大した説明図である。
【図４】バックラッシュの説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
３    操舵装置
４    転舵装置
５    制御装置
６    ステアリングホイール
７    コラムシャフト７
８    反力発生装置
９    反力発生装置
１１  減速機構
１２  プライマリーギヤ
５１  与圧トルク
５２  与圧トルク
５３  噛合部分
５４  噛合部分
５７  ガタ付防止用制御信号
５８  ガタ付防止用制御信号
【図１】
2009073334.tif 000003
【図２】
2009073334.tif 000004
【図３】
2009073334.tif 000005
【図４】
2009073334.tif 000006