JP2003252211A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置におい
て、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、操舵軸及び舵取機構を簡単な操作
で連結することができ、しかも、連結手段の構造を簡素
に構成することができるようにする。 【解決手段】 軸ハウジングに回転可能に支持される操
舵軸３を軸長方向へ移動可能とし、該操舵軸３の操舵に
応じて舵取機構１を駆動する舵取モータ及び該舵取モー
タを駆動制御する舵取制御部を有する駆動手段が非作動
であるとき、前記操舵軸３を舵取機構に機械的に連結す
る連結手段７を、前記操舵軸３が軸長方向移動したとき
に連結される２つの連結部７ａ，７ｂである構成とし
た。

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車両用
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、上端が操舵輪に繋がる操
舵軸の下端と、車体の左右方向へ移動が可能な舵取軸に
繋がる回転軸の上端との間に電磁クラッチ、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、操舵軸の下端が繋がる回転軸は該回
転軸の下端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、操舵輪の回転を操舵軸、電磁クラ
ッチ又は摩擦クラッチ、回転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
る車両用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回転可能に支
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、前記操舵軸は
軸長方向への移動を可能としてあり、前記連結手段は前
記操舵軸が移動したときに連結する２つの連結部である
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、操舵軸は通常の位置にあり、２つの連結部は連
結されていないため、操舵軸の操舵力は舵取機構に伝動
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、前記操舵軸を強
制的に軸長方向へ移動させることにより、２つの連結部
が連結し、この連結部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、操舵軸の軸長方向
への移動によつて連結される２つの連結部を備えるた
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、前記連
結部の一方は前記操舵軸の軸長方向移動によって該操舵
軸のラジアル方向へ移動する伝動体であり、前記連結部
の他方は前記伝動体が係合する係合部材であることを特
徴とする。

【００１３】この第２発明にあっては、操舵軸の移動力
を伝動体に伝え、該伝動体を強制的に移動させることが
できるため、２つの連結部を確実に連結することができ
る。

【００１４】第３発明に係る車両用操舵装置は、前記操
舵軸は、その上端が操舵手段に繋がる上側軸体と、その
下端部に前記伝動体を有する下側軸体とを備え、前記上
側軸体が下側軸体に軸長方向移動可能に嵌合されている
ことを特徴とする。

【００１５】この第３発明にあっては、下側軸体を車体
に支持することができるため、操舵軸の操舵角度や操舵
軸に加わるトルクを検出するセンサが設けられる場合に
おいても操舵軸を軸長方向移動可能とするための構造を
簡単にでき、しかも、下側軸体に対して上側軸体を移動
させるため、該上側軸体を容易に移動させることができ
る。

【００１６】第４発明に係る車両用操舵装置は、前記伝
動体は前記上側軸体が軸長方向移動したとき揺動するよ
うに前記下側軸体に枢支されていることを特徴とする。
この第４発明にあっては、伝動体が枢支されているた
め、連結部の一方を簡易に構成することができる。

【００１７】第５発明に係る車両用操舵装置は、前記連
結部の一方は前記操舵軸の軸長方向と交差する方向へ突
出する凸部であり、前記連結部の他方は前記凸部と係合
する凹部であり、該凹部の両側を底側から開口縁に亘っ
て傾斜する傾斜面としてあることを特徴とする。

【００１８】この第５発明にあっては、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、前記凸部及び凹部の操舵軸回転方向への位置がず
れている場合においても、操舵軸を軸長方向へ移動操作
することにより前記凸部を傾斜面に沿って凹部に案内す
ることができ、凸部を凹部に確実に係合させることがで
きる。

【００１９】

【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は本発明に係る車両用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。

【００２０】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
に機械的に連結する連結手段７とを備えた構成となって
いる。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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形のステー
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形のロ
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
動され、該舵取軸１１が軸長方向へ移動する構成となっ
ている。

【００２６】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。

【００２７】図２は実施の形態１の要部構成を示す拡大
断面図である。操舵軸３はその上端が前記操舵輪５に繋
がる上側軸体３１と、外周面が軸受を介して前記軸ハウ
ジング２内に回転自在であり、軸長方向へ移動ができな
いように支持された円筒形の下側軸体３２とを備えてお
り、前記上側軸体３１が下側軸体３２にスプライン嵌合
等によって軸長方向へ移動可能で相対回転ができないよ
うに嵌合されている。また、下側軸体３２の下端部には
ラジアル方向へ貫通する凹所３２ａが設けられており、
該凹所３２ａ内に、前記上側軸体３１の軸長方向への移
動によってラジアル方向へ揺動する２つの伝動体７１，
７１が枢支軸２１，２１を介して枢支されている。ま
た、上側軸体３１の下端には前記伝動体７１，７１と当
接することが可能な当接部３１ａが突設されている。
尚、下側軸体３２には上側軸体３１の移動を制限する制
限位置と、上側軸体３１の移動を許容する非制限位置へ
の移動が可能な手動操作用の操作体２２が設けられてお
り、通常は操作体２２が制限位置にあり、上側軸体３１
の移動を制限している。

【００２８】回転軸４は上端部に前記伝動体７１，７１
が係合する円筒形の係合部材７２が設けられている。こ
の係合部材７２の内周面には前記伝動体７１，７１の一
端側部分と係合することが可能な複数の凹部７２ａ，７
２ａが設けられている。尚、この凹部７２ａ，７２ａは
前記伝動７１，７１に対応して２つとする他、伝動体７
１，７１の整数倍としてもよい。

【００２９】連結手段７は前記伝動体７１，７１からな
る連結部７ａと、前記凹部７２ａ，７２ａからなる連結
部７ｂとを備えている。伝動体７１，７１は略Ｌ字形に
形成されており、その屈曲部が前記枢支軸２１，２１を
介して前記凹所３２ａ内に枢支されている。また、伝動
体７１，７１は枢支部から一端側部分７１ａを枢支部か
ら他端側部分７１ｂよりも長くし、この他端側部分７１
ｂの端部を前記上側軸体３１の移動経路に配置し、上側
軸体３１の移動により前記当接部３１ａが前記端部と当
接するようにしてある。尚、伝動体７１，７１はばね定
数の比較的小さいばね等の抵抗付与手段によって自由な
揺動が制限されている。また、凹部７２ａ，７２ａは前
記伝動体７１，７１の揺動軌跡に対応して略Ｖ字形に形
成されている。

【００３０】以上のように構成された車両用操舵装置
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、操舵軸３は通常の位置にあり、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の上側軸体３１及び下側軸体３
２は一体回転し、下側軸体３２に枢支された伝動体７
１，７１は前記抵抗付与手段により凹所３２ａ内で停止
しており、該伝動体７１，７１と舵取機構１の回転軸４
に設けられた係合部材７２の凹部７２ａ，７２ａとは非
係合であり、この非係合の状態で操舵軸３が回転し、操
舵軸３の操舵力は舵取機構１に伝動されない。

【００３１】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。

【００３２】図３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、操作体２２を手動で操作し、前記操舵軸
３の上側軸体３１を下側軸体３２に対して強制的に軸長
方向へ下動させることにより、上側軸体３１の当接部３
１ａが伝動体７１，７１の他端側部分７１ｂ，７１ｂに
当接し、該伝動体７１，７１が枢支軸２１，２１を中心
として揺動し、該伝動体７１，７１の一端側部分７１
ａ，７１ａが係合部材７２の凹部７２ａ，７２ａと係合
する。この伝動体７１，７１の係合部材７２との係合に
より、操舵軸３と回転軸４、換言すれば操舵軸３と舵取
機構１とを機械的に連結することができる。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。ま
た、前記駆動手段６の例えば舵取制御部６２が修理によ
って正常になった場合、前記操舵軸３の上側軸体３１を
軸長方向に上動させることにより、操舵軸３を通常の位
置に復帰させることができ、前記伝動体７１，７１の凹
部７２ａ，７２ａとの係合を解除することができる。

【００３３】実施の形態２ 図４は本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態２の全
体構成を示す模式的斜視図、図５は実施の形態２の要部
構成を示す拡大斜視図である。実施の形態２の車両用操
舵装置は、前記伝動体７１，７１をなくし、操舵軸３を
上側軸体３１及び下側軸体３２に分離させることなく、
操舵軸３の下端部に２つの凸部７３，７３からなる連結
部７ｃを設け、前記回転軸４の上端に、前記凸部７３，
７３と係合する係合部材７４からなる連結部７ｄを設け
たものである。

【００３４】この実施の形態において、操舵軸３の下端
部には貫通孔が穿設されており、該貫通孔にピンを挿嵌
することにより、該ピンの両端部を前記凸部７３，７３
としてある。係合部材７４は上端が開口する有底の円筒
形としてあり、該係合部材７４の開口端に、前記凸部７
３，７３と係合する凹部７４ａ，７４ａが設けられてお
り、さらに、凹部７４ａ，７４ａの両側を底側から開口
縁に亘って傾斜する傾斜面７４ｂ，７４ｂとしてある。

【００３５】図６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。実施の形態２にあっては、前記駆
動手段６が正常である場合、操舵軸３は通常の位置にあ
り、該操舵軸３に設けられた凸部７３，７３と舵取機構
１の回転軸４に設けられた係合部材７４の凹部７４ａ，
７４ａとは非係合であり、この非係合の状態で操舵軸３
が回転し、操舵軸３の操舵力は舵取機構１に伝動されな
い。そして、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、操作体２２を手動で操作し、操舵軸３を強制的に軸
長方向へ下動させることにより、凸部７３，７３が係合
部材７４の凹部７４ａ，７４ａと係合する。この凸部７
３，７３の係合部材７４との係合により、操舵軸３と回
転軸４、換言すれば操舵軸３と舵取機構１とを機械的に
連結することができる。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。また、係合部材７４には
傾斜面７４ｂ，７４ｂが設けられているため、操舵軸３
を下動させる場合、凸部７３，７３及び凹部７４ａ，７
４ａの操舵軸回転方向への位置がずれているとしても、
操舵軸３の下動によって凸部７３，７３が傾斜面７４
ｂ，７４ｂと当接し、該傾斜面７４ｂ，７４ｂで案内さ
れつつ凸部７３，７３が凹部７４ａ，７４ａ側へ変位す
ることになり、凸部７３，７３を凹部７４ａ，７４ａに
確実に係合させることができる。また、この実施の形態
２においても、前記駆動手段６の例えば舵取制御部６２
が修理によって正常になった場合、操作体２２を手動で
操作し、前記操舵軸３を軸長方向へ上動させることによ
り、操舵軸３を通常の位置に復帰させることができ、前
記凸部７３，７３の凹部７４ａ，７４ａとの係合を解除
することができる。

【００３６】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効果の説明を省略する。

【００３７】尚、以上説明した実施の形態では、伝動体
７１，７１、凸部７３，７３からなる連結部７ａ，７ｃ
を操舵軸３に設け、係合部材７２，７４からなる連結部
７ｂ，７ｄを回転軸４に設けたが、その反対に、伝動体
７１，７１、凸部７３，７３からなる連結部７ａ，７ｃ
を回転軸３に設け、係合部材７２，７４からなる連結部
７ｂ，７ｄを操舵軸３に設けてもよい。また、伝動体７
１，７１は略Ｌ字形に形成したが、その他、例えば操舵
軸３のラジアル方向へ移動が可能なピン、ボールであっ
てもよく、その構造は特に制限されない。

【００３８】また、以上説明した実施の形態２ではピン
からなる凸部７３，７３としたが、その他、凹凸形の凸
部とし、この凸部と係合する凹凸形の凹部を係合部材７
４に設けた構造としてもよく、その構造は特に制限され
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両用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】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態１の
要部構成を示す拡大断面図である。

【図３】本発明に係る車両用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４】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態２の
全体構成を示す模式的斜視図である。

【図５】本発明に係る車両用操舵装置の実施の形態２の
要部構成を示す拡大斜視図である。

【図６】本発明に係る車両用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。

【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 ３１ 上側軸体 ３２ 下側軸体 ４ 回転軸 ６ 駆動手段 ７ 連結手段 ７ａ，７ｃ 第１の連結部 ７ｂ，７ｄ 第２の連結部 ７１ 伝動体 ７２，７４ 係合部材 ７３ 凸部 ７２ａ，７４ａ 凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嘉田 友保 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 (72)発明者 葉山 良平 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） 3D030 DC39

Claims (5)

【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回転可能に支持される操
   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、前記操舵軸は軸長方向へ
   の移動を可能としてあり、前記連結手段は前記操舵軸が
   移動したときに連結する２つの連結部であることを特徴
   とする車両用操舵装置。
2. 【請求項２】 前記連結部の一方は前記操舵軸の軸長方
   向移動によって該操舵軸のラジアル方向へ移動する伝動
   体であり、前記連結部の他方は前記伝動体が係合する係
   合部材である請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 【請求項３】 前記操舵軸は、その上端が操舵手段に繋
   がる上側軸体と、その下端部に前記伝動体を有する下側
   軸体とを備え、前記上側軸体が下側軸体に軸長方向移動
   可能に嵌合されている請求項１又は２記載の車両用操舵
   装置。
4. 【請求項４】 前記伝動体は前記上側軸体が軸長方向移
   動したとき揺動するように前記下側軸体に枢支されてい
   る請求項３記載の車両用操舵装置。
5. 【請求項５】 前記連結部の一方は前記操舵軸の軸長方
   向と交差する方向へ突出する凸部であり、前記連結部の
   他方は前記凸部と係合する凹部であり、該凹部の両側を
   底側から開口縁に亘って傾斜する傾斜面としてある請求
   項１記載の車両用操舵装置。