JP2000127985A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝達比可変機構の故障時には、アクチュエー
タが停止した状態のベース伝達比に固定され、車両の走
行状態によっては操舵感が急激に変化する。 【解決手段】 出力軸４０の下端に油圧機構部１８０を
設け、油圧により出力軸４０及びリングギヤ１３０を上
方に変位させる。これにより、伝達比可変機構１００を
構成するリングギヤ１３０とプラネタリギヤ１２０との
噛合が解除されると共に、入力軸２０と一体の連結軸２
２がリングギヤ１３０の嵌合凹部１３１と嵌合し入力軸
２０と出力軸４０とが直結される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの操
舵に応じて転舵輪を転舵させる車両用操舵装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、操舵ハンドルの操舵角と転舵
輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構
を備えた車両用操舵装置が知られている。この伝達比可
変機構は、操舵ハンドル側に連結された入力軸とラック
軸側に連結された出力軸とを所定のギヤ機構で連結し、
このギヤ機構をアクチュエータで駆動することで、入力
軸−出力軸間の回転量の伝達比を、車両の走行状態に応
じて変更可能な機構となっている。

【０００３】特開昭６２−２３８６９号に開示された操
舵装置では、このような伝達比可変機構が故障した場合
に備え、伝達比可変機構のアクチュエータが停止した状
態における入力軸−出力軸間の伝達比となるベース伝達
比を伝達比可変幅の中間値に設定している。このように
設定することで、伝達比を変化させるアクチュエータが
停止した場合にも、正常時に比べて伝達比が大きく変化
する事態を回避し、運転者が受ける操舵違和感を低減さ
せている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように故
障時のベース伝達比を伝達比可変幅の中間値に設定した
場合であっても、故障発生時には、この伝達比可変幅の
中間値まで設定伝達比が急激に変化するため、車両の走
行状態によっては、操舵感が急激に変化して運転者に操
舵違和感を与えてしまう。

【０００５】本発明はこのような課題を解決すべくなさ
れたものであり、その目的は、伝達比可変機構の故障時
に運転者が感じる操舵違和感を低減する車両用操舵装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１にかかる
車両用操舵装置は、操舵ハンドルの操舵に応じて転舵輪
を転舵させる車両用操舵装置であって、操舵ハンドル側
に連結される入力軸と、転舵輪側に連結される出力軸
と、入力軸と出力軸とを連結するギヤ機構及びこのギヤ
機構を駆動するアクチュエータを有し、操舵ハンドルの
操舵角に対する転舵輪の転舵角の比となる伝達比を変化
させる第１連結手段と、アクチュエータが停止した状態
における第１連結手段の伝達比とは異なる伝達比で、入
力軸と出力軸とを連結する第２連結手段と、第１連結手
段の故障時に、入力軸と出力軸との連結を、第１連結手
段から第２連結手段へ切り換える切り換え手段とを備え
て構成する。

【０００７】第１連結手段が故障した場合には伝達比を
変化させる機構は機能せず、アクチュエータが停止した
状態の伝達比となるベース伝達比に固定される。これに
対し、第２連結手段は、ベース伝達比と異なる所定の伝
達比で入力軸と出力軸とを連結する構造である。このた
め、第１連結手段が故障した際に、切り換え手段によっ
て入力軸と出力軸との連結を第１連結手段から第２連結
手段に切り換えることで、ベース伝達比とは異なる所定
の伝達比で入力軸−出力軸間を連結することができる。

【０００８】請求項２にかかる車両用操舵装置は、請求
項１における車両用操舵装置において、第１連結手段は
入力軸に対して同心的に配設され、アクチュエータによ
り回転駆動されるサンギヤと、サンギヤと噛合しつつこ
のサンギヤのまわりを回転するプラネタリギヤと、プラ
ネタリギヤを回転自在に支持すると共に、入力軸に対し
て固定されるキャリアと、出力軸に連結されると共に、
内周がプラネタリギヤと噛合する円環状のリングギヤと
を備えて構成し、キャリアとリングギヤとは、切り換え
手段によって相対的に変位駆動され、機械的に直結状態
となる。

【０００９】キャリアとリングギヤとが機械的に直結状
態となることにより、入力時軸と出力軸とが直結され、
入力軸の回転が増減速されずにそのまま出力軸に伝達さ
れる。

【００１０】従って、例えばベース伝達比が、第１連結
手段の伝達比可変範囲のほぼ中央値に設定されている場
合には、第２連結手段の伝達比をベース伝達比に比べて
よりスロー側に設定することで、高速走行中に故障が発
生して第２連結手段に切り換えられた場合にも、ベース
伝達比で連結される場合に比べて故障前後における伝達
比の変更幅が抑制され、運転者が感じる操舵感の変化が
抑制される。

【００１１】なお、第１連結手段の故障発生後、切り換
え手段を動作させることにより、入力軸と出力軸との連
結状態を、例えば車両の走行状態に応じて選択的に切り
換えることも可能であり、これにより、第１連結手段の
故障発生後においても、車両の走行状態に応じ伝達比を
２段階に切り換えることができる。

【００１２】請求項３にかかる車両用操舵装置は、請求
項１における車両用操舵装置において、第１連結手段
は、入力軸に連結されるサンギヤと、サンギヤと噛合し
つつ、このサンギヤのまわりを回転するプラネタリギヤ
と、プラネタリギヤを回転自在に支持すると共に、出力
軸に連結されるキャリアと、アクチュエータによって回
転駆動され、内周がプラネタリギヤと噛合する円環状の
リングギヤとを備えており、サンギヤとキャリアとは、
切り換え手段によって相対的に変位駆動され、機械的に
直結状態となる。

【００１３】サンギヤとキャリアとが機械的に直結状態
となることにより、入力時軸と出力軸とが直結され、入
力軸の回転が増減速されずにそのまま出力軸に伝達され
る。

【００１４】従って、例えばベース伝達比が、第１連結
手段の伝達比可変範囲から大きく離れてスロー側に設定
されている場合には、第２連結手段の伝達比がベース伝
達比に比べてよりクイック側に設定されるため、故障が
発生して第２連結手段に切り換えられた場合にも、ベー
ス伝達比で連結される場合に比べて、運転者のハンドル
操作量を軽減することができる。

【００１５】請求項４にかかる車両用操舵装置は、請求
項１における車両用操舵装置において、第１連結手段
は、入力軸に連結されるサンギヤと、サンギヤと噛合し
つつ、このサンギヤのまわりを回転するプラネタリギヤ
と、プラネタリギヤを回転自在に支持すると共に、出力
軸に連結されるキャリアと、アクチュエータによって回
転駆動され、内周がプラネタリギヤと噛合する円環状の
リングギヤとを備えており、サンギヤ、プラネタリギ
ヤ、キャリア及びリングギヤは、切り換え手段によって
互いの相対回転が拘束される。

【００１６】このように切り換え手段によって、サンギ
ヤ、プラネタリギヤ、キャリア及びリングギヤの相対回
転が拘束されることで、入力軸の回転に伴い、第１連結
手段が全体として一体的に回転する状態となり、この場
合も入力軸の回転が増減速されずにそのまま出力軸に伝
達される。

【００１７】従って、この場合も請求項３と同様に、ベ
ース伝達比が第１連結手段の伝達比可変範囲から大きく
離れてスロー側に設定されている場合であっても、第１
連結手段の故障時に、運転者のハンドル操作量を軽減す
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる第１の実施
形態につき、添付図面を参照して説明する。

【００１９】図１に実施形態にかかる車両用操舵装置の
構成を示す。

【００２０】入力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機
構１００を介して連結されており、入力軸２０には操舵
ハンドル１０が連結されている。出力軸４０は、ラック
アンドピニオン式のギヤ装置５０を介してラック軸５１
に連結されており、ラック軸５１の両側には車輪ＦＷが
連結されている。

【００２１】また、入力軸２０には操舵ハンドル１０の
操舵位置を検出する入力角センサ２１を設け、出力軸４
０には出力軸４０の回転位置を検出する出力角センサ４
１を設けている。この出力軸４０の回転位置はラック軸
５１のストローク位置に対応し、さらにラック軸５１の
ストローク位置は車輪ＦＷの転舵角に対応するため、出
力角センサ４１によって出力軸４０の回転角を検出する
ことで、車輪ＦＷの転舵角を検出している。

【００２２】伝達比可変機構１００は、操舵ハンドル１
０の操舵角と車輪ＦＷの転舵角との間の伝達比Ｇ（Ｇ＝
転舵角／操舵角）を変化させる機能を有しており、この
伝達比Ｇを変化させる駆動源となるアクチュエータ１０
１を備えている。

【００２３】図２に伝達比可変機構１００の構造を示
し、図３に伝達比可変機構１００の構造を概略的に示す
と共に制御システムの構成をブロック図として示す。な
お、図２では、入力角センサ２１及び出力角センサ４１
の図示は省略する。

【００２４】この伝達比可変機構１００は、スリーブ体
１１０、プラネタリギヤ１２０及びリングギヤ１３０な
どを備えて構成している。

【００２５】スリーブ体１１０は、出力軸４０側の端部
に円環状のサンギヤ１１１を有し、他端側に円環状のウ
ォームホイール１１２を有する筒形状を呈しており、そ
の内部に入力軸２０が貫通しており、入力軸２０に対し
て同心的に配設している。入力軸２０の外周部とスリー
ブ体１１０の内周部との間には、ベアリング１０５が介
在しており、入力軸２０とスリーブ体１１０とは、互い
に回転を拘束されることなく、別々に回転する機構とな
っている。

【００２６】スリーブ体１１０を貫通した入力軸２０の
貫通端部には、サンギヤ１１１よりも大なる外径を有す
る円盤状のキャリア１４０を固定している。このキャリ
ア１４０の周縁部には、等間隔で３箇所に支持ピン１４
１を固定しており、各支持ピン１４１は、それぞれプラネ
タリギヤ１２０を回転自在に支持している。これら３個
のプラネタリギヤ１２０は、中心部に位置するサンギヤ
１１１とそれぞれ噛合しており、キャリア１４０が入力
軸２０と一体的に回転することで、各プラネタリギヤ１
２０は、サンギヤ１１１と噛合しつつサンギヤ１１１の
周囲を回転移動する機構となっている。

【００２７】また、各プラネタリギヤ１２０を囲むよう
に、出力軸４０と一体化した円環状のリングギヤ１３０
を配設しており、リングギヤ１３０の内周部に形成され
たギヤ歯が各プラネタリギヤ１２０と噛合している。従
って、図４に示すように、サンギヤ１１１、プラネタリ
ギヤ１２０及びリングギヤ１３０が同心的に配設され、
サンギヤ１１１と各プラネタリギヤ１２０とが噛合し、
各プラネタリギヤ１２０とリングギヤ１３０とが噛合し
た状態となった遊星歯車機構を構成している。

【００２８】一方、スリーブ体１１０を構成するウォー
ムホイール１１２にはウォーム１１３が噛合しており、
このウォーム１１３は、アクチュエータ１０１によって
回転駆動される機構となっている。

【００２９】ここで各ギヤの動作について説明する。

【００３０】運転者が操舵ハンドル１０を回転させる
と、入力軸２０は操舵ハンドル１０と同方向に回転す
る。この際、キャリア１４０も入力軸２０と一体的に回
転するため、キャリア１４０に支持された各支持ピン１
４１も、サンギヤ１１１の周囲を回転移動する。

【００３１】例えば、図４に矢印ａで示す向きに支持ピ
ン１４１が移動した場合を想定すると、各支持ピン１４
１が移動することで、この支持ピン１４１によって支持
された各プラネタリギヤ１２０が、支持ピン１４１を中
心に矢印ｂで示す向きに回転しつつ、サンギヤ１１１の
周囲を矢印ａ方向に沿って移動する。また、プラネタリ
ギヤ１２０が矢印ｂ方向に回転すると、プラネタリギヤ
１２０と噛合するリングギヤ１３０が矢印ｃ方向に回転
し、この方向に出力軸４０が回転する。従って入力軸２
０の回転が、同方向に出力軸４０に伝達され、出力軸４
０は入力軸２０と同一方向に回転する状態となる。

【００３２】なお、運転者が操舵ハンドル１０を逆方向
に回転させた場合には、各ギヤは、図４に示す矢印とは
反対方向へ回転或いは移動し、この場合も同様に入力軸
２０の回転方向と出力軸４０の回転方向は一致する。

【００３３】一方、アクチュエータ１０１によってウォ
ーム１１３が回転駆動されると、この回転がウォームホ
イール１１２を介してスリーブ体１１０に伝達され、ス
リーブ体１１０全体が回転する。すなわち、ウォーム１
１３の回転方向に応じた方向に、スリーブ体１１０が回
転駆動される。従って、スリーブ体１１０を構成するサ
ンギヤ１１１も回転し、サンギヤ１１１が回転すること
で、サンギヤ１１１と噛合する各プラネタリギヤ１２０
の回転量が変化する。

【００３４】例えば、プラネタリギヤ１２０が操舵に伴
って矢印ａ方向に移動する際には、サンギヤ１１１が図
４の矢印ｄ方向に回転することで、矢印ｂ方向に回転す
るプラネタリギヤ１２０の回転量が増加され、プラネタ
リギヤ１２０と噛合するリングギヤ１３０の回転量も増
大する。また、サンギヤ１１１が図４の矢印ｄと反対方
向に回転することで、プラネタリギヤ１２０の回転量が
減少され、リングギヤ１３０の回転量も減少する。

【００３５】このようにアクチュエータ１０１の駆動制
御を実施することでサンギヤ１１１の回転量を制御し、
入力軸２０の回転が出力軸４０に伝達される回転量の伝
達比を変化させることができる。

【００３６】また、出力軸４０の下端部には、出力軸４
０及びリングギヤ１３０等を、出力軸４０の軸線方向に
沿って変位させる油圧機構部１８０を備えている。この
油圧機構部１８０のハウジング１８１内には油室１８２
が形成されており、油室１８２はポート１８３を介して
油圧ポンプ１８４と接続され、油圧ポンプ１８４によっ
て油室１８２内に圧油が導入される構造となっている。
この油室１８２の上部は、ハウジング１８１内を変位可
能なピストン１８５によって仕切られており、油室１８
２内の油圧を油圧ポンプ１８４によって制御することに
より、ピストン１８５が出力軸４０の軸線方向に沿って
上下にスライドする機構となっている。

【００３７】油室１８２内の油圧が上昇すると、図２の
状態からピストン１８５が上方に押し上げられ、ピスト
ン１８５上部に位置する出力軸４０及びリングギヤ１３
０と、出力軸４０をハウジング１８１に対して回転自在
に支持するベアリング１８６とが、ともに上方にスライ
ドする機構となっている。

【００３８】一方、キャリア１４０の下面には、入力軸
２０と同一軸上に、連結軸２２が突出形成されており、
実質的に、入力軸２０がキャリア１４０の下方に延長さ
れた状態となっている。そして連結軸２２下端の外周部
にはセレーション２３が形成されている。また、リング
ギヤ１３０の中心部には、この連結軸２２と嵌合する嵌
合凹部１３１を形成しており、嵌合凹部１３１の底部付
近の内周面にもセレーション（図示せず）が形成されて
いる。このため、ピストン１８５によって出力軸４０等
が上方に押し上げられた際には、図５に示すように、連
結軸２２と嵌合凹部１３１とが嵌合し、互いのセレーシ
ョン同士が噛合して、入力軸２０と出力軸４０とは直結
状態となって一体的に回転可能な状態となる。また、同
時に、リングギヤ１３０が上方にスライドするため、リ
ングギヤ１３０と各プラネタリギヤ１２０との噛合が解
除され、これにより入力軸２０−出力軸４０と伝達比可
変機構１００との連結が解除される。

【００３９】このように構成する伝達比可変機構１００
のアクチュエータ１０１と油圧ポンプ１８４の駆動制御
は、ＥＣＵ１によって実施される。ＥＣＵ１には、入力
角センサ２１、出力角センサ４１の他、車速Ｖを検出す
る車速センサ６０の各検出信号が与えられ、これらの信
号をもとにアクチュエータ１０１及び油圧ポンプ１８４
の駆動制御を実施している。

【００４０】伝達比可変機構１００で設定される伝達比
Ｇは、図６に示すように、低速時には操舵ハンドル１０
の操舵量に対する車輪ＦＷの転舵量が大きくなるように
（よりクイック側に）、高速時には操舵ハンドル１０の
操舵量に対する車輪ＦＷの転舵量が小さくなるように
（よりスロー側に）設定される。具体的には、ＥＣＵ１
によってアクチュエータ１０１の回転方向及び回転速度
を制御することにより、車速Ｖに応じた伝達比Ｇが設定
される。また、アクチュエータ１０１が停止した状態、
すなわち、サンギヤ１１１の回転が停止した状態の伝達
比となるベース伝達比は、伝達比可変機構１００におけ
る伝達比可変幅の中間値になるように構造上設計されて
いる。これに対し、前述したように入力軸２０と出力軸
４０とが直結状態となった場合には、入力軸２０の回転
量が増速されずにそのまま出力軸４０の回転として伝達
されることになり、この場合の伝達比は、伝達比可変機
構１００における伝達比の可変領域を超え、よりスロー
側に設定される（図６参照）。

【００４１】ここで、ＥＣＵ１で実施されるアクチュエ
ータ１０１及び油圧ポンプ１８４の制御処理につき、図
７のフローチャートに沿って説明する。

【００４２】このフローチャートは、イグニションスイ
ッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ（以
下、ステップを「Ｓ」と記す）１０２に進んで、入力角
センサ２１で検出された入力角θｈ、出力角センサ４１
で検出された出力角θｐ及び車速センサ６０で検出され
た車速Ｖの値をそれぞれ読み込む。

【００４３】続くＳ１０４では、伝達比可変機構１００
が正常に機能しているか否かを判定する。例えば、入力
角θｈが検出されない或いは異常値を示す、後述する制
御信号Ｉｓに対する出力角θｐが一致しない、アクチュ
エータ１０１に過電流が流れる等の場合には、伝達比可
変機構１００に故障が発生していると判断する。

【００４４】まず、Ｓ１０４で伝達比可変機構１００が
正常に機能していると判定された場合について説明す
る。この場合、Ｓ１０６に進み図６に示す車速Ｖと伝達
比Ｇとの関係を示すマップから、Ｓ１０２で読み込んだ
車速Ｖをもとにマップ検索し、車速Ｖに応じた伝達比Ｇ
を設定する。

【００４５】続くＳ１０８では、Ｓ１０６で設定された
伝達比ＧとＳ１０２で読み込まれた入力角θｈとをもと
にθｐｍ＝Ｇ・θｈを演算し、出力角目標値θｐｍを設
定する。

【００４６】続くＳ１１０では、Ｓ１０８で設定された
出力角目標値θｐｍと、出力角センサ４１で検出された
出力角θｐとの偏差ｅを、ｅ＝θｐｍ−θｐとして演算
する。

【００４７】続くＳ１１２では、オーバーシュートする
ことなく偏差ｅを０にするように、アクチュエータ１０
１を制御する制御信号Ｉｓを決定する。この処理の一例
としては、Ｉｓ＝Ｃ（ｓ）・ｅの演算式に基づいて、Ｐ
ＩＤ制御のパラメータを適切に設定することにより制御
信号Ｉｓを決定することができる。なお、式中の（ｓ）
はラプラス演算子である。

【００４８】続くＳ１１４では、Ｓ１１２で決定された
制御信号Ｉｓをアクチュエータ１０１に出力し、制御信
号Ｉｓに応じてアクチュエータ１０１を駆動する。

【００４９】そしてこの後、Ｓ１１６に進み、イグニシ
ョンスイッチ（ＩＧ）がオフ操作されたかを判断し、
「Ｎｏ」の場合にはＳ１０２に戻り、Ｓ１１６で「Ｙｅ
ｓ」と判断されるまで、前述したＳ１０２以降の処理が
繰り返し実行される。

【００５０】このような処理を繰り返すことで、車速Ｖ
に応じて伝達比Ｇを設定し、設定した伝達比Ｇをもとに
入力角θｈに応じた車輪ＦＷの転舵制御を実施する。

【００５１】次に、先のＳ１０４で、伝達比可変機構１
００に故障が発生していると判定された場合（Ｓ１０４
で「Ｎｏ」）について説明する。この場合、Ｓ１１８に
進んで、Ｓ１０２で読み込まれた車速Ｖがしきい値Ｖｈ
以上かを判定する。このしきい値Ｖｈは、伝達比Ｇを中
心として、ベース伝達比Ｇｂ側へ移行する移行幅と、直
結時の伝達比Ｇｃ側へ移行する移行幅が略等しくなる車
速として設定した値であり、この車速Ｖｈを図６に示
す。

【００５２】Ｓ１０２で読み込んだ車速Ｖがしきい値Ｖ
ｈ以上の場合には（Ｓ１１８で「Ｙｅｓ」）、車両が高
速で走行中であると判定して、Ｓ１２０に進み、油圧ポ
ンプ１８４を駆動する。これにより、先に図５で示した
ように、入力軸２０と出力軸４０とが直結状態となり、
入力軸２０−出力軸４０間の伝達比は、可変制御中の伝
達比Ｇから直結時の伝達比Ｇｃに変更される。この後、
Ｓ１２２に進み、イグニションスイッチ（ＩＧ）がオフ
操作されたかを判断し、「Ｎｏ」の場合にはＳ１２０に
戻り、Ｓ１２２で「Ｙｅｓ」と判断されるまで、Ｓ１２
０が繰り返し実行される。従って、この間、伝達比Ｇｃ
に固定される。

【００５３】一方、Ｓ１１８で、Ｓ１０２で読み込まれ
た車速Ｖがしきい値Ｖｈよりも小であると判定された場
合は（Ｓ１１８で「Ｎｏ」）、油圧ポンプ１８４を駆動
することなく、このフローを終了する。これにより、入
力軸２０と出力軸４０とは伝達比可変機構１００を介し
て連結され、入力軸２０−出力軸４０間の伝達比は、可
変制御中の伝達比Ｇからベース伝達比Ｇｂに変更され、
このベース伝達比Ｇｂに固定される（図６参照）。

【００５４】このように、伝達比可変機構１００に故障
が発生した場合にも、故障発生時の車速Ｖに応じて、入
力軸２０と出力軸４０とを連結する伝達比を、ベース伝
達比Ｇｂ側へ移行させるか、直結時の伝達比Ｇｃ側へ移
行させるかを選択することが可能となる。特に、車両が
しきい値Ｖｈ以上の高速で走行中に、伝達比可変機構１
００に故障が発生した場合には、ベース伝達比Ｇｂ側へ
の変更のみとなる従来のタイプに比べ、伝達比の変更幅
を抑制することができ、しかも、この場合、故障発生後
には、伝達比がよりスローとなる方向に変更されるた
め、高速走行中の操縦安定性を十分に確保しつつ、運転
者が感じる操舵感の変化を十分に抑制できる。

【００５５】以上説明した第１の実施形態では、入力軸
２０と出力軸４０とを直結させる機構を例示したが、油
圧ポンプ１８４の駆動を停止して油室１８２内の油圧を
低下させることで、出力軸４０、リングギヤ１３０及び
ベアリング１８６が、自重により図２の位置に復帰す
る。従って、伝達比可変機構１００に故障が発生した後
も、ベース伝達比Ｇｂと直結時の伝達比Ｇｃとを、車速
Ｖを含む車両の走行状態に応じて切り換えることも可能
である。

【００５６】また、以上説明した第１の実施形態では、
入力軸２０と出力軸４０同士を直接連結する場合を例示
したが、この例に限定するものではなく、例えば、伝達
比可変機構１００とは所定のギヤ機構を介して、所定の
伝達比で入力軸２０と出力軸４０とを連結してもよい。

【００５７】さらに、ベース伝達比Ｇｂ及び直結時の伝
達比Ｇｃの設定値も、図６に示す例に限定するものでは
なく、例えば、ベース伝達比Ｇｂがスロー側に設定され
たタイプの伝達比可変機構であれば、直結時の伝達比Ｇ
ｃをベース伝達比Ｇｂよりもクイック側に設定してもよ
い。

【００５８】また、出力軸４０等を変位させる機構とし
て油圧機構を例示したが、この油圧機構に限定するもの
ではなく、例えば電磁力やモータの駆動力等によって出
力軸４０等を変位させる機構を採用することもできる。

【００５９】次に第２の実施形態について説明する。

【００６０】図８に示す伝達比可変機構２００は、伝達
比可変機構２００に故障が発生した状況下でハンドル操
作をした場合の操舵力を軽減するために、アクチュエー
タ２０１が停止した状態のベース伝達比Ｇｂが、可変設
定される伝達比の範囲から大きく外れたスロー側に設定
された構造となっている（図９）。従って、故障時にア
クチュエータ２０１が停止すると、伝達比可変機構２０
０で設定される伝達比は、正常時に比べてより一層小さ
な値となるため、車輪ＦＷを転舵させる際の操舵力は軽
減されるものの、ハンドル操作量が増大し運転者の負担
が大となる。そこで伝達比可変機構２００は、以下に説
明するようにこの点を考慮した構造となっている。

【００６１】入力軸２０の下端にはサンギヤ２１０を一
体的に設けており、サンギヤ２１０の周囲には、プラネ
タリギヤ２２０が等間隔で配置され、それぞれサンギヤ
２１０と噛合している。各プラネタリギヤ２２０は、支
持ピン２４１によって回転自在に支持されており、各支
持ピン２４１の基端部はキャリア２４０に固定され、キ
ャリア２４０には出力軸４０が固定されている。

【００６２】円環状のリングギヤ２３０が各プラネタリ
ギヤ２２０を囲むように配設されており、リングギヤ２
３０の内周部に形成されたギヤ歯が各プラネタリギヤ２
２０と噛合している。このリングギヤ２３０の外周部に
もウォーム２５０と噛合するギヤ歯が形成されており、
アクチュエータ２０１によってウォーム２５０が回転駆
動されることで、ウォームホイールとしてのリングギヤ
２３０が回転駆動される機構となっている。

【００６３】入力軸２０は、伝達比可変機構２００のケ
ース（図示せず）側に固定された円筒形のハウジング２
６０内を貫通しており、入力軸２０から径方向に突出す
るフランジ部２０Ｆがハウジング２６０内に収容されて
いる。このハウジング２６０内の上部及び下部には、そ
れぞれ電磁コイル２６１が配設されており、電磁力によ
ってフランジ部２０Ｆを変位駆動する機構となってい
る。

【００６４】一方、キャリア２４０の中央部には、サン
ギヤ２１０を内部に受け容れる嵌合凹部２４２を設けて
おり、嵌合凹部２４２の内周面にはサンギヤ２４０と噛
合するセレーションが形成されている。

【００６５】このように構成する伝達比可変機構２００
では、操舵ハンドル１０のハンドル操作により、入力軸
２０と共にサンギヤ２１０が回転し、サンギヤ２１０に
連動して各プラネタリギヤ２２０が回転する。リングギ
ヤ２３０が不動とすると、リングギヤ２３０と噛合する
各プラネタリギヤ２２０は、回転（自転）することで、
サンギヤ２１０の周囲を公転する状態となり、この公転
運動によってプラネタリギヤ２２０を支持するキャリア
２４０が回転され、キャリア２４０と一体的に出力軸４
０が回転する。このようして入力軸２０の回転が出力軸
４０に伝達され、このようにリングギヤ２３０が不動の
場合における入力軸２０−出力軸４０間の伝達比がベー
ス伝達比Ｇｂであり、前述したように、可変設定される
伝達比Ｇの範囲から大きく離れて、ベース伝達比Ｇｂが
スロー側に設定されている。

【００６６】実際の伝達比可変制御の際には、入力軸２
０の回転方向及び回転速度に応じて、アクチュエータ２
０１を介したリングギヤ２３０の回転制御を実施するこ
とで、各プラネタリギヤ２２０の公転方向及び公転速度
を制御することができ、これにより入力軸２０−出力軸
４０間の伝達比を可変制御している。

【００６７】そして、このような伝達比可変機構２００
に故障が発生した際には、電磁コイル２６１の電磁力に
よって、フランジ部２０Ｆを入力軸２０の軸線方向に沿
って変位させると、入力軸２０及びサンギヤ２１０が一
体で変位し、サンギヤ２１０がキャリア２４０の嵌合凹
部２４２内に進入し、嵌合凹部２４２のセレーションと
サンギヤ２１０が噛合する状態となる。これにより、サ
ンギヤ２１０とキャリア２４０が機械的に直結状態とな
り、入力軸２０と出力軸４０とが直結されることにな
る。このように入力軸２０と出力軸４０とが直結される
ことで、入力軸２０の回転が減速されずにそのまま出力
軸４０に伝達されることとなり、故障時の伝達比Ｇｆ
は、ベース伝達比Ｇｂに比べてクイック側に設定される
（図９参照）。

【００６８】以上説明した第２の実施形態では、故障時
の伝達比Ｇｆをベース伝達比Ｇｂよりもクイックに設定
する機構として、サンギヤ２１０を変位させる構成を例
示したが、この他にも図１０に示すように、伝達比可変
機構２００を構成する出力軸４０を、ギヤを介して連結
される出力軸４０Ａと出力軸４０Ｂで構成し、伝達比可
変機構２００の故障時の伝達比をベース伝達比Ｇｂと
し、出力軸４０Ａ、４０Ｂ間のギヤ比を変化させる構成
を採用することもできる。この場合、通常時には、ギヤ
２０１とギヤ２０２とを連結させた倍力機構を介して両
出力軸４０Ａ、４０Ｂを連結し、伝達比可変機構２００
の故障時には、例えば出力軸４０Ａを相対的に変位させ
てギヤ２０１とギヤ２０２との連結を解除し、ギヤ２０
３とギヤ２０４とを連結させて、この間のギヤ比をより
クイック側に切り換える。このように構成することで、
伝達比可変機構２００の故障時に、第２の実施形態と同
様な効果を発揮させることができる。

【００６９】次に、第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態で示す伝達比可変機構３００も、第
２の実施形態と同様に、サンギヤを入力、プラネタリギ
ヤを出力とし、ベース伝達比Ｇｂが、可変設定される伝
達比の範囲から大きく外れたスロー側に設定された構造
を想定している。そして、伝達比可変機構３００の故障
時には、入力軸２０と出力軸４０との相対回転を拘束し
て、入力軸２０と出力軸４０とを一体的に回転させ得る
機構を備えている。

【００７０】この構造を図１１に示す。伝達比可変機構
３００の入力軸２０には、２つのサンギヤ３１０Ａ、３
１０Ｂが固定されており、一方のサンギヤ３１０Ａの周
囲には、各プラネタリギヤ３２０Ａが等間隔で配置さ
れ、それぞれサンギヤ３１０Ａと噛合している。各プラ
ネタリギヤ３２０Ａは、支持ピン３４１Ａによって回転
自在に支持されており、各支持ピン３４１Ａの基端部
は、円盤状のキャリア３４０Ａに固定されている。ま
た、キャリア３４０Ａの中央部には開口部が形成されて
おり、開口部内には入力軸２０が遊挿された状態となっ
ている。

【００７１】他方のサンギヤ３１０Ｂ側も同様な構造と
なっており、プラネタリギヤ３２０Ｂ、支持ピン３４１
Ｂ、キャリア３４０Ｂを備えており、キャリア３４０Ｂ
は出力軸４０に連結されている。

【００７２】各プラネタリギヤ３２０Ａ，３２０Ｂを囲
むように、円筒形状のリングギヤ３３０を設けており、
リングギヤ３３０の内周面に形成したギヤ歯が各プラネ
タリギヤ３２０Ａ、３２０Ｂと噛合している。このリン
グギヤ３３０の外周部には永久磁石３６０が固定されて
おり、相対する位置にはコイル３７０が設けられてお
り、リングギヤ３３０側をロータ、コイル３７０側をス
テータとするモータを構成している。

【００７３】また、図におけるキャリア３４０Ａの上部
表面にはライニングが施されており、このライニングに
相対する側には、入力軸２０に支持・固定された駆動コ
イル３８１及びプレッシャープレート３８２を配設して
おり、キャリア３４０Ａ、駆動コイル３８１及びプレッ
シャープレート３８２によって、摩擦クラッチ３８０を
構成している。摩擦クラッチ３８０の動作時には、駆動
コイル３８１の電磁力によって、プレッシャープレート
３８２が下方へ撓んでキャリア３４０Ａを下方へ押圧
し、この際に発生する摩擦力によってプレッシャープレ
ート３８２とキャリア３４０Ａとが摩擦連結される。そ
して、プレッシャープレート３８２が入力軸２０に固定
されているため、キャリア３４０Ａは入力軸２０との間
の相対回転が拘束される状態となる。

【００７４】このように構成する伝達比可変機構３００
では、操舵ハンドル１０のハンドル操作により、入力軸
２０と共に、駆動コイル３８１、プレッシャープレート
３８２、サンギヤ３１０Ａ、３１０Ｂが一体的に回転す
る。これにより上方のサンギヤ３１０Ａに連動して各プ
ラネタリギヤ３２０Ａが回転し、下方のサンギヤ３１０
Ｂに連動して各プラネタリギヤ３２０Ｂが回転する。リ
ングギヤ３３０が不動とすると、リングギヤ３３０と噛
合する下方のプラネタリギヤ３２０Ｂは、回転（自転）
することで、下方のサンギヤ３１０Ｂの周囲を公転する
状態となり、この公転運動によってプラネタリギヤ３２
０Ｂを支持するキャリア３４０Ｂが回転され、キャリア
３４０Ｂと一体的に出力軸４０が回転する。

【００７５】この際、上方のキャリア３４０Ａが入力軸
２０に対してフリーな状態となっているため、上方のプ
ラネタリギヤ３２０Ａは、サンギヤ３１０Ａとリングギ
ヤ３３０との間にあってフリーな存在となっており、キ
ャリア３４０Ａ及びプラネタリギヤ３２０Ａは、この状
態では入力軸２０−出力軸４０間の伝達機構には何ら関
与していない。

【００７６】実際の伝達比可変制御の際には、入力軸２
０の回転方向及び回転速度に応じて、ロータとしてのリ
ングギヤ３３０の回転制御を実施することで、下方のプ
ラネタリギヤ３２０Ｂの公転方向及び公転速度を制御す
ることができ、これにより入力軸２０−出力軸４０間の
伝達比を可変制御している。

【００７７】そして、このような伝達比可変機構３００
に故障が発生した際には、摩擦クラッチ３８０を動作さ
せて、入力軸２０に対するキャリア３４０Ａの相対回転
を拘束すると、キャリア３４０Ａと入力軸２０は一体的
に回転する。これにより、中央のサンギヤ３１０Ａとプ
ラネタリギヤ３２０Ａとの相対回転が拘束されるため、
プラネタリギヤ３２０Ａとリングギヤ３３０との相対回
転も拘束される。この作用により、下方のサンギヤ３１
０Ｂとリングギヤ３３０との相対回転も拘束されること
となり、その間に介在するプラネタリギヤ３２０Ｂの回
転（自転）も拘束される。この結果、入力軸２０と出力
軸４０とは互いの相対回転が拘束された状態となり、入
力軸２０の回転に伴い、入力軸２０、伝達比可変機構３
００及び出力軸４０が全体として一体的に回転する状態
となる。

【００７８】さらに、図１２に第４の実施形態として示
す伝達比可変機構４００も、第３の実施形態で例示した
伝達比可変機構３００と同様に機能する。

【００７９】伝達比可変機構４００においても、駆動コ
イル４８１、プレッシャープレート４８２及びキャリア
４４０Ａによって摩擦クラッチ４８０を構成しており、
キャリア４４０Ａには、キャリア４４０Ｂから延びる支
持ピン４４１の先端部が固定されている。この支持ピン
４４１によってプラネタリギヤ４２０が回転自在に支持
されており、プラネタリギヤ４２０には、入力軸２０に
固定されたサンギヤ４１０と、リングギヤ４３０がそれ
ぞれ噛合している。また、リングギヤ４３０はウォーム
ホイールを構成しており、アクチュエータ４０１によっ
て回転駆動されるウォーム４５０と噛合している。

【００８０】このように構成する伝達比可変機構４００
は、先の図８に示した伝達比可変機構２００と同様に伝
達比の可変制御を実施するが、故障時には摩擦クラッチ
４８０を作動させて、入力軸２０に対するキャリア４４
０Ａの相対回転を拘束する。これにより、支持ピン４４
１を介して一体的に連結されたキャリア４４０Ａ、４４
０Ｂが、入力軸２０と一体化する状態となり、サンギヤ
４１０、プラネタリギヤ４２０、リングギヤ４３０、キ
ャリア４４０Ａ、４４０Ｂは、互いの相対回転が拘束さ
れ、入力軸２０の回転に伴って伝達比可変機構４００及
び出力軸が全体として一体的に回転する状態となる。

【００８１】以上説明した第２〜第４の実施形態では、
サンギヤ２１０の変位、或いは摩擦クラッチ３８０、４
８０の動作を電磁力を用いる構成を例示したが、この他
にも、スプリングによるバネ力や油圧などを利用する機
構を採用してもよく、特に限定するものではない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
車両用操舵装置によれば、伝達比可変機構を構成する第
１連結手段に加えて、第２連結手段を備え、第１連結手
段の故障時には、切り換え手段によって入力軸−出力軸
間の連結を、第１連結手段から第２連結手段に切り換え
る構成を採用した。

【００８３】これにより、第１連結手段の故障時には、
第２連結手段によって、いわゆるベース伝達比とは異な
る伝達比で入力軸−出力軸間を連結することできるた
め、この第２連結手段の伝達比を適宜設定することで、
伝達比可変機構の故障時に運転者が感じる操舵違和感を
十分に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる車両用操舵装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】伝達比可変機構を示す断面図である。

【図３】伝達比可変機構の制御システムを示すブロック
図である。

【図４】伝達比可変機構における遊星歯車機構のみを取
り出して示す平面図である。

【図５】図２の状態から出力軸等が変位し、入力軸と出
力軸とが直結された状態を示す断面図である。

【図６】車速Ｖと伝達比Ｇとの関係を規定したマップで
ある。

【図７】伝達比の設定処理を示すフローチャートであ
る。

【図８】第２の実施形態にかかる車両用操舵装置の構成
を概略的に示す構成図である。

【図９】ベース伝達比Ｇｂと故障時の伝達比Ｇｆとの関
係を示す説明図である。

【図１０】第２の実施形態にかかる車両用操舵装置の変
形例を示す構成図である。

【図１１】第３の実施形態にかかる車両用操舵装置の構
成を概略的に示す構成図である。

【図１２】第４の実施形態にかかる車両用操舵装置の構
成を概略的に示す構成図である。

【符号の説明】

１…ＥＣＵ、１０…操舵ハンドル、２０…入力軸、４０
…出力軸 １００、２００、３００、４００…伝達比可変機構 １０１、２０１、３０１…アクチュエータ １１１、２１０、３１０、４１０…サンギヤ １２０、２２０、３２０、４２０…プラネタリギヤ １３０、２３０、３３０、４３０…リングギヤ １４０、２４０、３４０Ａ、３４０Ｂ、４４０…キャリ
ア １８０…油圧機構部、１８２…油室、１８４…油圧ポン
プ １８５…ピストン、３８０、４８０…摩擦クラッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルの操舵に応じて転舵輪を転
   舵させる車両用操舵装置であって、 操舵ハンドル側に連結される入力軸と、 転舵輪側に連結される出力軸と、 前記入力軸と前記出力軸とを連結するギヤ機構及びこの
   ギヤ機構を駆動するアクチュエータを有し、操舵ハンド
   ルの操舵角に対する転舵輪の転舵角の比となる伝達比を
   変化させる第１連結手段と、 前記アクチュエータが停止した状態における第１連結手
   段の伝達比とは異なる伝達比で、前記入力軸と出力軸と
   を連結する第２連結手段と、 前記第１連結手段の故障時に、前記入力軸と出力軸との
   連結を、前記第１連結手段から第２連結手段へ切り換え
   る切り換え手段とを備える車両用操舵装置。
2. 【請求項２】 前記第１連結手段は、 前記入力軸に対して同心的に配設され、前記アクチュエ
   ータにより回転駆動されるサンギヤと、 前記サンギヤと噛合しつつこのサンギヤのまわりを回転
   するプラネタリギヤと、 前記プラネタリギヤを回転自在に支持すると共に、前記
   入力軸に対して固定されるキャリアと、 前記出力軸に連結されると共に、内周が前記プラネタリ
   ギヤと噛合する円環状のリングギヤとを備えて構成し、 前記キャリアとリングギヤとは、前記切り換え手段によ
   って相対的に変位駆動され、機械的に直結状態となる請
   求項１記載の車両用操舵装置。
3. 【請求項３】 前記第１連結手段は、 前記入力軸に連結されるサンギヤと、 前記サンギヤと噛合しつつ、このサンギヤのまわりを回
   転するプラネタリギヤと、 前記プラネタリギヤを回転自在に支持すると共に、前記
   出力軸に連結されるキャリアと、 前記アクチュエータによって回転駆動され、内周が前記
   プラネタリギヤと噛合する円環状のリングギヤとを備え
   ており、 前記サンギヤとキャリアとは、前記切り換え手段によっ
   て相対的に変位駆動され、機械的に直結状態となる請求
   項１記載の車両用操舵装置。
4. 【請求項４】 前記第１連結手段は、 前記入力軸に連結されるサンギヤと、 前記サンギヤと噛合しつつ、このサンギヤのまわりを回
   転するプラネタリギヤと、 前記プラネタリギヤを回転自在に支持すると共に、前記
   出力軸に連結されるキャリアと、 前記アクチュエータによって回転駆動され、内周が前記
   プラネタリギヤと噛合する円環状のリングギヤとを備え
   ており、 前記サンギヤ、プラネタリギヤ、キャリア及びリングギ
   ヤは、前記切り換え手段によって互いの相対回転が拘束
   される請求項１記載の車両用操舵装置。