JP2003170843A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアバイワイヤ式操舵装置の舵取機構を駆
動する舵取制御部が故障したとき、操舵軸及び舵取機構
を機械的に連結させる連結手段を小形化できるようにす
る。 【解決手段】 車輪の向きを変える舵取機構に機械的に
連結されることなく静止部材に支持される操舵軸３と、
該操舵軸３の操舵に応じて前記舵取機構を駆動する舵取
モータ及び舵取制御部と、該舵取モータ及び舵取制御部
が非作動であるとき、前記操舵軸３を舵取機構に機械的
に連結する伝動軸７１及び該伝動軸７１が係合する係合
体７２とを備え、伝動軸７１は操舵軸３の軸芯に対して
偏芯が可能となるように操舵軸３に連結されており、係
合体７２は操舵軸３の軸芯に対して偏倚した偏倚位置に
前記伝動軸７１と係合が可能な係合部７２ａを有してお
り、該係合体７２が前記舵取機構の回転軸４に結合され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操舵輪等の操舵手
段に連結される操舵軸が車輪の向きを変える舵取機構に
機械的に連結されていないステアバイワイヤ式の操舵装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用の操舵装置は、操舵輪等の操舵手
段に連結される操舵軸が舵取機構に機械的に連結されて
いるリンク式と、前記操舵軸が前記舵取機構に機械的に
連結されていないステアバイワイヤ式とに大別される。

【０００３】後者のステアバイワイヤ式は、例えば、特
開平１−１５３３７９号公報に記載されているように、
操舵軸を舵取機構から切り離して配し、舵取機構が有す
る舵取軸の中途に操舵アクチュエータとしての舵取モー
タを設け、操舵用の車輪の実舵角と目標舵角との偏差に
応じてマイクロプロセッサを用いてなる舵取制御部が前
記舵取モータを駆動制御することにより、操舵用の車輪
を目標舵角に調整する構成となっている。

【０００４】また、ステアバイワイヤ式として、操舵輪
の操舵に応じて前記舵取機構を駆動する前記舵取制御部
等の駆動手段の故障によって前記舵取機構を駆動するこ
とができなくなったとき前記操舵軸を前記舵取機構に機
械的に連結する連結手段を備えた車両用の操舵装置が知
られている。

【０００５】この操舵装置は、操舵軸を上端が操舵輪に
繋がる上側軸と、下端がジョイントを介して伝動軸に繋
がる下側軸とに２分割し、この分割部に電磁クラッチ、
又は、摩擦板円板形の摩擦クラッチが設けられている。
電磁クラッチは、前記駆動手段が正常である場合に電磁
石が励磁されず、トルクの伝達が遮断されており、前記
駆動手段が故障した場合に通電されてトルクを操舵軸か
ら舵取機構へ伝達する構成となっている。また、摩擦ク
ラッチは、駆動手段が故障した場合にばねの力で摩擦面
を接触させ、前記駆動手段が正常である場合に電磁石が
励磁され、摩擦面を離脱させる構成となっている。

【０００６】また、操舵軸の下側軸が繋がる伝動軸は該
伝動軸に設けられたピニオンが前記舵取軸に設けられた
ラック歯と噛合しており、前記駆動手段が正常である場
合は舵取軸の移動に連動してフリーで回転し、前記駆動
手段の故障によって前記舵取機構を駆動することができ
なくなったとき、操舵輪の回転を上側軸、電磁クラッチ
又は摩擦クラッチ、下側軸、ジョイント及び伝動軸を介
して舵取機構に伝達することができるようになってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記電磁ク
ラッチ、摩擦クラッチは比較的大形であるが、この電磁
クラッチ、摩擦クラッチが車両の室内に配置される前記
操舵軸に設けられているため、該電磁クラッチ、摩擦ク
ラッチが車室内に配置されることになり、車室内で配置
スペースを確保し難いという問題があった。

【０００８】さらに前記連結手段は駆動手段の故障によ
って舵取機構を駆動することができなくなった緊急時に
操舵軸を舵取機構に機械的に連結し、車両を路側に誘導
させるために必要なもので、この緊急時の短時間にだけ
必要な前記連結手段として比較的大形で、比較的高価な
電磁クラッチ又は摩擦クラッチが用いられているため、
改善策が要望されていた。

【０００９】本発明は上記問題点を解決することができ
る操舵装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】第１発明
に係る車両用操舵装置は、車輪の向きを変える舵取機構
に機械的に連結されることなく静止部材に支持される操
舵軸と、該操舵軸の操舵に応じて前記舵取機構を駆動す
る駆動手段と、該駆動手段が非作動であるとき、前記操
舵軸を前記舵取機構に機械的に連結する連結手段とを備
えた車両用操舵装置において、前記連結手段は、前記操
舵軸及び舵取機構のうちの一方に操舵軸の軸芯に対して
偏芯した位置に移動が可能に連結された伝動軸と、前記
操舵軸及び舵取機構のうちの他方に連結され前記操舵軸
の軸芯に対して偏倚した偏倚位置に前記伝動軸と係合が
可能な係合部を有する係合体とを備えていることを特徴
とする。

【００１１】第１発明にあっては、駆動手段が正常であ
る場合、伝動軸は非偏芯位置にあり、係合体の係合部と
係合していないため、操舵軸の操舵力は伝動軸から舵取
機構に伝動されない。また、駆動手段の故障によって前
記舵取機構を駆動することができなくなったとき、前記
伝動軸が偏芯位置へ移動し、係合体の係合部と係合する
ことになり、伝動軸及び係合体を介して操舵軸と舵取機
構とを機械的に連結することができる。また、操舵軸の
軸芯に対して偏芯した偏芯位置へ移動する伝動軸と、該
伝動軸に係合する係合体を備えるため、従来のように電
磁クラッチ又は摩擦クラッチを用いるものに比較して連
結手段及び車両用操舵装置の全体を小形にできるととも
にコストの低減を図ることができる。

【００１２】第２発明に係る車両用操舵装置は、前記伝
動軸を偏芯位置又は非偏芯位置へ揺動させるべく付勢す
る付勢手段及び該付勢手段による伝動軸の揺動を阻止／
解除する阻止解除手段を備えていることを特徴とする。

【００１３】この第２発明にあっては、駆動手段が正常
である場合、伝動軸は付勢手段又は阻止解除手段によっ
て非偏芯位置に切換えられており、駆動手段の故障によ
って舵取機構を駆動することができなくなったとき、伝
動軸は阻止解除手段又は付勢手段によって偏芯位置へ自
動的に移動し、係合体の係合部と係合することになり、
操舵軸と舵取機構とを機械的に連結することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 実施の形態１ 図１は本発明に係る操舵装置の実施の形態１の全体構成
を示す模式的斜視図である。

【００１５】この操舵装置は、図示しない車体の左右に
配された一対の操舵用の車輪Ａ，Ａに操舵動作を行わせ
るための舵取機構１と、舵取機構１から機械的に切り離
して軸ハウジング２等の静止部材に回転自在に支持され
た操舵軸３と、該操舵軸３と同軸的に配置され、前記舵
取機構１が有する回転軸４と、前記操舵軸３の操舵、換
言すれば操舵軸３の上端に連結される操舵輪５の操舵に
応じて前記舵取機構１を駆動する駆動手段６と、駆動手
段６の故障によって前記舵取機構１を駆動することがで
きなくなったとき操舵軸３を前記舵取機構１の回転軸４
に連結する連結手段７とを備えた構成となっている。

【００１６】操舵軸３を支持する軸ハウジング２には、
操舵輪５に操舵方向と逆向きの反力を付与する反力アク
チュエータ８が設けられている。この反力アクチュエー
タ８は、前記駆動手段６が備える後記する舵取制御部６
２から与えられる動作指令信号に応じた駆動回路６３か
らの通電により正逆両方向に駆動され、操舵輪５の操舵
方向と逆方向の力（反力）を付与する動作をなす。

【００１７】従って、操舵輪５の操舵には反力アクチュ
エータ８が発生する反力に抗する操舵トルクを加える必
要があり、この操舵トルクを検出するトルクセンサ９
と、操舵輪５の操舵量及び操舵方向を検出する例えばロ
ータリエンコーダ１０とが軸ハウジング２に付設されて
おり、これらトルクセンサ９及びロータリエンコーダ１
０が検出した結果はインタフェース回路６４を介して舵
取制御部６２に与えられている。

【００１８】舵取機構１は、公知のように、車体の左右
方向に延設されて軸長方向へ移動する舵取軸１１の両端
部と、車輪Ａ，Ａを支持するナックルアーム１２，１２
とを連結し、舵取軸１１の両方向への移動によりナック
ルアーム１２，１２を押し引きし、車輪Ａ，Ａを左右に
操向させるものであり、この操向は舵取軸１１の中途部
に同軸的に構成されたブラシレス形の舵取モータ６１の
回転を、適宜の運動変換機構により舵取軸１１の移動に
変換して行われる。

【００１９】この舵取軸１１は、軸長方向一端側に螺旋
溝を、また、他端側にラック歯を夫々備え、軸ハウジン
グ１３内に回転不能であり、軸長方向への移動を可能に
支持されている。軸ハウジング１３内には、前記ラック
歯に噛合するピニオンを下端に有し、上端がジョイント
１４を介して前記回転軸４に連結されたピニオン軸１５
が回転可能に支持され、前記駆動手段６が故障した場
合、回転軸４を回転させることにより前記舵取軸１１を
移動させる構成となっている。また、軸ハウジング１３
にはピニオン軸１５の回転量及び回転方向を検出するセ
ンサ，例えばロータリエンコーダ２０が設けられ、該ロ
ータリエンコーダ２０が検出した結果は前記インタフェ
ース回路６４を介して駆動手段６の舵取制御部６２に与
えられている。

【００２０】舵取モータ６１は、前記舵取軸１１を支持
する軸ハウジング１３内に固定される円筒状のステー
タ、及び該ステータの内周面及び舵取軸１１の外周面間
に回転が可能に支持されており、その外周面に複数個の
永久磁石が周方向に離隔して設けられている円筒状のロ
ータを備えている。このロータに、前記舵取軸１１に設
けられる螺旋溝と係合する伝動環が連結されており、該
伝動環を介して舵取モータ６１の回転が舵取軸１１に伝
達され、該舵取軸１１が軸長方向へ移動する構成となっ
ている。

【００２１】駆動手段６は前記舵取モータ６１とマイク
ロプロセッサを用いてなる舵取制御部６２とを備えてい
る。舵取モータ６１は、舵取制御部６２から与えられる
駆動回路６５からの通電により回転し、その舵取モータ
６１の回転は、舵取軸１１の軸長方向の摺動に変換さ
れ、舵取モータ６１の回転に応じた操舵（操舵用の車輪
Ａ，Ａの操向）が行われる。舵取制御部６２はエンジン
起動のためのキースイッチのオン操作に応じて動作を開
始する。

【００２２】図２は実施の形態１の要部構成を示す拡大
図、図３は図２のIII −III 線の断面図である。連結手
段７は、前記操舵軸３の下端に連結され前記操舵軸３の
軸芯に対して偏芯した偏芯位置及び同芯位置への移動が
可能な伝動軸７１と、前記回転軸４の上端に連結され操
舵軸３の軸芯に対して偏倚した偏倚位置に前記伝動軸７
１と係合が可能な係合部７２ａを有する係合体７２と、
前記伝動軸７１を偏芯位置へ揺動させるべく付勢する付
勢手段７３と、該付勢手段７３による伝動軸７１の揺動
を阻止／解除する阻止解除手段７４とを備え、付勢手段
７３と阻止解除手段７４とが前記操舵軸３に保持されて
いる。

【００２３】伝動軸７１は、該伝動軸７１の上端に枢支
された軸からなる中間部材７５を介して前記操舵軸３に
枢支されており、伝動軸７１の下端には前記係合部７２
ａと係合する転がり軸受からなる軸受７６が嵌合固定さ
れている。

【００２４】中間部材７５は両端に連結片７５ａ，７５
ｂが突設された軸からなり、また、操舵軸３の下端及び
伝動軸７１の上端には前記連結片７５ａ，７５ｂと噛み
合う連結凹部３ａ，７１ａを有しており、該連結凹部３
ａ，７１ａ及び前記連結片７５ａ，７５ｂに穿設された
貫通孔に連結ピン７７，７８を挿嵌することにより、操
舵軸３に対して中間部材７５を、また、中間部材７５に
対して伝動軸７１を夫々揺動可能としてある。

【００２５】操舵軸３と中間部材７５との連結部には、
長手方向中間が巻回されたばね７３ａからなる前記付勢
手段７３が設けられている。ばね７３ａの一端は前記操
舵軸３の周面に係合し、他端は前記中間部材７５の周面
に係合している。

【００２６】係合体７２は下面が回転軸４に結合され、
上面に前記係合部７２ａを有する円柱形である。係合部
７２ａは回転軸４のラジアル方向に長い長孔となるよう
に凹設され、前記軸受７６と係合して前記伝動軸７１の
非偏芯位置から偏芯位置への移動を案内するようにして
ある。尚、係合部７２ａは長孔に形成することなく、前
記伝動軸７１が偏芯位置へ動作したときに係合する凹形
の構造であればよい。

【００２７】阻止解除手段７４は前記伝動軸７１の周面
と離脱が可能に係合する可動鉄心７４ｂを有するソレノ
イド７４ａを用いてなり、前記操舵軸３の中途に取付け
られた支持体２１を介して前記伝動軸７１の揺動方向一
方側に配置され、この伝動軸７１との位置関係を維持し
て操舵軸３と一体に回転するようにしてある。

【００２８】ソレノイド７４ａは前記舵取制御部６２か
らの動作指令信号に応じて図示しないリレーを介して電
源から電磁コイルへの通電がなされることによって前進
移動し、車両電源系の故障又はキースイッチのオフ操作
等によって前記電磁コイルへの通電が禁止されたときコ
イルバネ等の力で後退移動する可動鉄心７４ｂを備えて
おり、該可動鉄心７４ｂが前記伝動軸７１と係合するこ
とにより伝動軸７１を非偏芯位置に停止させている。

【００２９】以上の如く構成された車両用の操舵装置
は、舵取制御部６２及び舵取モータ６１等の駆動手段６
が正常である場合、操舵輪５の操舵に応じて舵取制御部
６２が舵取モータ６１を駆動制御し、該舵取モータ６１
が舵取機構１を駆動することにより、操舵用の車輪Ａ，
Ａに操舵動作を行わせる。このとき、操舵軸３に連結さ
れた伝動軸７１と舵取機構１の回転軸４に設けられた係
合体７２の係合部７２ａとは非係合であり、この非係合
の状態で舵取軸１１を移動させることができる。

【００３０】また、駆動手段６が正常である場合、操舵
輪５の操舵には反力アクチュエータ８が発生する反力に
抗する操舵トルクが加えられる。この操舵トルクはトル
クセンサ９により検出され、また、操舵輪５の操舵量が
ロータリエンコーダ１０により操舵方向を含めて検出さ
れ、これらの検出結果は舵取制御部６２に与えられてい
る。

【００３１】さらに、連結手段７のソレノイド７４ａは
舵取制御部６２によって前記リレーを介して電磁コイル
に通電されており、進出移動した可動鉄心７４ｂが伝動
軸７１の周面と係合し、伝動軸７１を非係合位置で停止
させている。この結果、伝動軸７１は操舵軸３及び中間
部材７５と同軸の状態で回転する。

【００３２】図４は駆動手段が非作動であるときの状態
を示す説明図である。駆動手段６の例えば舵取制御部６
２が故障し、舵取機構１を駆動することができなくなっ
た緊急時には、前記リレーが遮断され、ソレノイド７４
ａの電磁コイルへの通電が禁止され、可動鉄心７４ｂが
コイルバネ等によって後退移動し、該可動鉄心７４ｂの
伝動軸７１との係合が離脱し、ばね７３ａの弾性復元力
によって伝動軸７１が非偏芯位置から偏芯位置へ切換え
られ、該伝動軸７１に嵌合されている軸受７６が係合部
７２ａと係合する。この場合、操舵軸３に対して中間部
材７５が揺動し、該中間部材７５に対して伝動軸７１が
揺動し、この伝動軸７１は操舵軸３の軸芯とほぼ平行に
なる。軸受７６の係合部７２ａとの係合により舵取軸１
１と操舵軸３とを、中間部材７５、伝動軸７１、軸受７
６、係合体７２、回転軸４及びピニオン軸１５を介して
機械的に連結させることができる。これに伴い操舵輪５
の操舵に応じて舵取軸１１を車両の左右方向へ移動さ
せ、車両を路側に誘導させることができる。

【００３３】実施の形態２ 図５は実施の形態２の要部構成を示す拡大図である。実
施の形態２の車両用の操舵装置は、前記付勢手段７３及
び阻止解除手段７４に代えて、前記伝動軸７１を非偏芯
位置から偏芯位置へ揺動させることが可能な手動レバー
２２を揺動可能に設けたものである。

【００３４】この実施の形態２において、伝動軸７１は
中間部材７５を介して操舵軸３に連結されている。ま
た、中間部材７５は操舵軸３に対して揺動可能であり、
伝動軸７１は中間部材７５に対して揺動可能である。

【００３５】手動レバー２２は前記連結ピン７７を介し
て前記操舵軸３に支持されている。この手動レバー２２
は前記中間部材７５の周面に係合する伝動片２２ａを有
しており、手動レバー２２の操作力を伝動片２２ａから
中間部材７５に伝動し、中間部材７５を介して伝動軸７
１を偏芯位置へ揺動させるようにしてある。

【００３６】実施の形態２にあっては、前記駆動手段６
の例えば舵取制御部６２が故障し、舵取機構１を駆動す
ることができなくなった場合、手動レバー２２を運転者
が手動操作によって下方へと揺動させることにより、伝
動片２２ａ及び中間部材７５を介して伝動軸７１を偏芯
位置へ揺動させ、伝動軸７１に嵌合されている軸受７６
を係合体７２の係合部７２ａに係合させることができ、
操舵軸３及び舵取機構１の回転軸４を、中間部材７５、
伝動軸７１、軸受７６及び係合体７２を介して機械的に
連結することができる。従って、前記駆動手段６による
舵取機構１の駆動系が完成していない状態であり、車両
の組立て途中に車両を移動させたり、完成された車両の
走行前に操舵装置の不調が判明したりしたときに、操舵
輪５を操作して車両を移動させたり、走行させたりする
ことができる。

【００３７】その他の構成及び作用は実施の形態１と同
様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、
その詳細な説明及び作用の説明を省略する。

【００３８】尚、以上説明した実施の形態では、伝動軸
７１を中間部材７５を介して操舵軸３に連結したが、そ
の他、中間部材７５をなくし、伝動軸７１を操舵軸３に
直接連結してもよい。また、伝動軸７１は操舵軸３に対
して揺動可能とする他、操舵軸３に対して該操舵軸３の
ラジアル方向へ摺動可能とし、この伝動軸７１を前記非
偏芯位置から偏芯位置へ移動させることにより前記係合
体７２の係合部７２ａと係合するようにしてもよい。

【００３９】また、以上説明した実施の形態では、伝動
軸７１に軸受７６を設けたが、その他、この軸受７６を
なくし、伝動軸７１を係合体７２の係合部７２ａに直接
係合させるようにしてもよい。

【００４０】また、以上説明した実施の形態では、付勢
手段７３のばね７３ａが伝動軸７１を偏芯位置に向けて
付勢し、阻止解除手段７４のソレノイド７４ａが伝動軸
７１を非偏芯位置で停止させるようにしたが、その他、
付勢手段７３のばね７３ａが伝動軸７１を非偏芯位置に
向けて付勢し、阻止解除手段７４のソレノイド７４ａが
伝動軸７１を偏芯位置で停止させるようにしてもよい。

【００４１】また、以上説明した実施の形態では、操舵
軸３に伝動軸７１を連結し、舵取機構１の回転軸４に係
合体７２を設けたが、その反対に、舵取機構１の回転軸
４に前記伝動軸７１を連結し、前記操舵軸３に前記係合
体７２を設けた構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る操舵装置の実施の形態１の全体構
成を示す模式的斜視図である。

【図２】本発明に係る操舵装置の実施の形態１の要部構
成を示す拡大図である。

【図３】図２のIII −III 線の断面図である。

【図４】本発明に係る操舵装置の駆動手段が非作動であ
るときの状態を示す説明図である。

【図５】本発明に係る操舵装置の実施の形態２の要部構
成を示す拡大図である。

【符号の説明】

１ 舵取機構 ２ 静止部材（軸ハウジング） ３ 操舵軸 ４ 回転軸 ６ 駆動手段 ７ 連結手段 ７１ 伝動軸 ７２ 係合体 ７２ａ 係合部 ７３ 付勢手段 ７４ 阻止解除手段 ７４ａ ソレノイド ７５ 中間部材 ７６ 軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神田 尚武 大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋精工株式会社内 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪の向きを変える舵取機構に機械的に
   連結されることなく静止部材に支持される操舵軸と、該
   操舵軸の操舵に応じて前記舵取機構を駆動する駆動手段
   と、該駆動手段が非作動であるとき、前記操舵軸を前記
   舵取機構に機械的に連結する連結手段とを備えた車両用
   操舵装置において、前記連結手段は、前記操舵軸及び舵
   取機構のうちの一方に操舵軸の軸芯に対して偏芯した位
   置に移動が可能に連結された伝動軸と、前記操舵軸及び
   舵取機構のうちの他方に連結され前記操舵軸の軸芯に対
   して偏倚した偏倚位置に前記伝動軸と係合が可能な係合
   部を有する係合体とを備えていることを特徴とする車両
   用操舵装置。
2. 【請求項２】 前記伝動軸を偏芯位置又は非偏芯位置へ
   揺動させるべく付勢する付勢手段及び該付勢手段による
   伝動軸の揺動を阻止／解除する阻止解除手段を備えてい
   る請求項１に記載の車両用操舵装置。