JP2004009989A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動操舵モード時において、ステアリング機構部を操作するアクチュエータからの逆入力でステアリングホイールが回動されることがなく、しかも運転者によるステアリングホイールの操舵力はそのまま瞬時にステアリング機構部へ伝達して操舵輪を転舵できる車両用操舵装置を得る。
【解決手段】車両用操舵装置１０では、自動操舵モードにおいては、逆入力遮断機構５０のハウジング５２が固定状態とされる。これにより、アクチュエータ３８からの逆入力は遮断されて駆動側シャフト５４へ伝達されることがなく、ステアリングホイール２２が回動されることがない。さらに、運転者によってステアリングホイール２２が操舵されると、この操舵力は逆入力遮断機構５０の駆動側シャフト５４へ入力され、そのまま従動側シャフト５８へ伝達され、アクチュエータ３８によってステアリング機構部１２が作動される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の操舵輪を転舵するための車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵装置のうち、ステアリングホイールを持ち替えることなく、少ない操舵量（角）で低速域から高速域までをカバーするために、ステアリングホイールから操舵輪までの間の操舵力伝達経路に可変ギヤ比機構を設け、ステアリングギヤ比（舵角比）をステアリングホイールの操舵角や車速に応じて変更できるように構成した所謂可変ギヤ比ステアリング装置が提案されている（一例として、特開平２−２１６３６５号公報、特開平１１−４９００３号公報等）。
【０００３】
前記公報に示された可変ギヤ比ステアリング装置では、ステアリングホイールから操舵輪までの間の操舵力伝達経路に、一対の楕円歯車から成る楕円歯車機構から成る可変ギヤ比機構や、あるいは、モータ及び２段の遊星歯車機構から成る可変ギヤ比機構が介在されている。これらの機構を用いることにより、ステアリングホイールの操舵角の増大に応じてステアリングギヤ比が変化する特性を得ることができ、さらに、ステアリングホイールの中立位置付近では操舵応答が過敏になり過ぎることを防止しながら、操舵輪のフル操舵までに必要なステアリングホイールの操舵角を減少させることができる。
【０００４】
ところで、近年においては、運転者がステアリングホイールを操舵することなく車両を自動操舵できる操舵装置が提案されている。この種の自動操舵モードを備えた車両においては、ステアリング機構部（ラックバー）を操作するアクチュエータとして、例えば、前述したモータ及び遊星歯車機構から成る可変ギヤ比機構を適用して構成することができる。これにより、通常の手動操作モード時には、ステアリング機構部を操作するアクチュエータにステアリングホイールの操舵力を作用させてそのまま操舵でき、一方、自動操舵モードにおいては、ステアリングホイールの操舵とは別に（無関係に）前記アクチュエータを電気信号等によって独自に作動させて操舵輪を転舵する構成とすることができる。
【０００５】
ところで、このような自動操舵モードを備えた車両においては、自動操舵モード時に前記アクチュエータの作動（操舵輪の転舵動作）がステアリングホイールに逆入力されてステアリングホイールが回動されると、好ましくない。また特に、自動操舵モード時においても運転者がステアリングホイールを操舵することで操舵輪を転舵できることが必要である。すなわち、例えば、車両の緊急回避動作をするときには、瞬時に自動操舵モードから手動操舵モードに切り替わり、運転者の意思によるステアリングホイールの操舵力を、ステアリング機構部を操作するアクチュエータにそのまま作用（伝達）できることが必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、自動操舵モードを有する車両に適用される車両用操舵装置であって、自動操舵モード時において、ステアリング機構部を操作するアクチュエータからの逆入力でステアリングホイールが回動されることがなく、しかも運転者によるステアリングホイールの操舵力はそのまま瞬時にステアリング機構部へ伝達して操舵輪を転舵できる車両用操舵装置を得ることが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の車両用操舵装置は、左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部と、ステアリングホイールと前記ステアリング機構部とを連結する操舵シャフトに設けられ前記ステアリング機構部を操作するアクチュエータと、を備え、前記ステアリングホイールの操舵力を前記アクチュエータに入力することで当該アクチュエータを作動させて操舵輪を転舵する手動操舵モードと、前記ステアリングホイールの操舵とは別に前記アクチュエータを独自に作動させて操舵輪を転舵する自動操舵モードと、を有する車両に適用される車両用操舵装置であって、前記ステアリングホイールと前記ステアリング機構部との間の前記アクチュエータよりも前記ステアリングホイールの側の操舵力伝達経路に設けられ、ハウジングに回転可能に支持され前記ステアリングホイールに連結された駆動側シャフト及び前記アクチュエータに連結された従動側シャフトを有し、前記ハウジングが固定状態とされた際に、前記駆動側シャフトからの入力は前記従動側シャフトへ伝達しかつ前記従動側シャフトからの入力は遮断して前記駆動側シャフトへ伝達しない逆入力遮断機構と、前記自動操舵モード時において前記逆入力遮断機構のハウジングを固定状態とするハウジング固定手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
請求項１記載の車両用操舵装置は、手動操舵モードと自動操舵モードとを有する車両に適用される。また、この車両用操舵装置は、ステアリングホイールとステアリング機構部との間の操舵シャフトにアクチュエータが設けられており、さらに、アクチュエータよりもステアリングホイールの側の操舵力伝達経路には、逆入力遮断機構が設けられている。
【０００９】
逆入力遮断機構は、ハウジングに回転可能に支持された駆動側シャフト及び従動側シャフトを有しており、ハウジングが固定状態とされた際には、駆動側シャフトからの入力は従動側シャフトへ伝達しかつ従動側シャフトからの入力は遮断して駆動側シャフトへ伝達することがない。しかも、駆動側シャフトはステアリングホイールに連結されており、従動側シャフトはアクチュエータに連結されている。
【００１０】
ここで、手動操舵モードにおいては、ステアリングホイールが操舵されると、この操舵力は逆入力遮断機構の駆動側シャフトへ入力され、そのまま従動側シャフトへ伝達される。これにより、当該従動側シャフトへ伝達された操舵力は、アクチュエータに入力され、アクチュエータによってステアリング機構部が作動されて操舵輪が転舵される。
【００１１】
一方、自動操舵モードにおいては、アクチュエータが独自に作動され、同様にステアリング機構部が作動されて操舵輪が転舵される。
【００１２】
ここで、この自動操舵モードにおいては、ハウジング固定手段によって、逆入力遮断機構のハウジングが固定状態とされる。これにより、ステアリング機構部からの逆入力が逆入力遮断機構の従動側シャフトへ入力されても、この従動側シャフトからの入力は遮断されて駆動側シャフトへ伝達されることがない。したがって、この駆動側シャフトに連結されたステアリングホイールが回動されることがない。
【００１３】
またさらに、同様にこの自動操舵モードにおいては、ハウジング固定手段によって逆入力遮断機構のハウジングが固定状態とされるため、運転者の意思によってステアリングホイールが操舵されると、この操舵力は逆入力遮断機構の駆動側シャフトへ入力され、そのまま従動側シャフトへ伝達される。これにより、当該従動側シャフトへ伝達された操舵力は、アクチュエータに入力され、アクチュエータによってステアリング機構部が作動されて操舵輪が転舵される。したがって、例えば、自動操舵モード時において運転者が車両の緊急回避動作をするときには、運転者の意思によるステアリングホイールの操舵力を、ステアリング機構部を操作するアクチュエータにそのまま伝達することができる。
【００１４】
このように、請求項１記載の車両用操舵装置では、車両の自動操舵モード時において、ステアリング機構部を操作するアクチュエータからの逆入力でステアリングホイールが回動されることがなく、しかも運転者によるステアリングホイールの操舵力はそのまま瞬時にステアリング機構部へ伝達して操舵輪を転舵することができる。したがって、例えば、車両の緊急回避時等における高い安全性を確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置１０の全体構成が概略的な斜視図にて示されている。
【００１６】
車両用操舵装置１０では、ステアリングホイール２２に逆入力遮断機構５０が連結されている。ここで、逆入力遮断機構５０は、所謂従動側からの動力伝達のみを遮断することが可能なものであり、例えば、特開２０００−１９９５３２号公報に示されたもの等を適用することができるが、その一例を図２に示す断面図にて説明する。
【００１７】
この逆入力遮断機構５０は、ハウジング５２、駆動側シャフト５４、第１カム部材５６、第２カム部材５７、従動側シャフト５８、及びコイルスプリング５９によって構成されている。
【００１８】
駆動側シャフト５４と第１カム部材５６とは一体に連結されている。第１カム部材５６の端面外周部には、Ｖ字谷型の推力カム６０が形成されている。また、第２カム部材５７の端面外周部には、第１カム部材５６の推力カム６０に対応したＶ字山型の推力カム６１が形成されており、さらに、その周縁部分には、ハウジング５２に形成したクラッチ歯６２に対応したクラッチ歯６３が形成されている。さらに、第２カム部材５７は、その内周にスライドスプライン穴６４が形成されており、このスライドスプライン穴６４に、従動側シャフト５８の外周面に形成したスライドスプライン６５が嵌合されている。これにより、第２カム部材５７は、従動側シャフト５８に対して相対回転不能でかつ軸方向には移動可能となっている。
【００１９】
第２カム部材５７と従動側シャフト５８との間に、コイルスプリング５９が介在されている。このため、第２カム部材５７は、コイルスプリング５９の弾性力によって付勢され、そのＶ字山型の推力カム６１が第１カム部材５６のＶ字谷型の推力カム６０に嵌り込んでいると共に、クラッチ歯６３がハウジング５２のクラッチ歯６２に噛み合っている。
【００２０】
この逆入力遮断機構５０では、通常は、第２カム部材５７のクラッチ歯６３がハウジング５２のクラッチ歯６２に噛み合わされており、第２カム部材５７はハウジング５２によって回り止めされている（ハウジング５２と一体化されている）。駆動側シャフト５４からの入力によって第１カム部材５６が回転すると、第２カム部材５７はハウジング５２によって回り止めされており、しかも第１カム部材５６のＶ字谷型の推力カム６０が回転面に対して傾斜しているため、第２カム部材５７のＶ字山型の推力カム６１が、第１カム部材５６のＶ字谷型の推力カム６０の傾斜面を滑りながら軸方向に移動して軸方向力を発生し、第２カム部材５７がコイルスプリング５９に抗して軸方向に移動される。このように第２カム部材５７が軸方向に移動すると、やがて、第２カム部材５７のクラッチ歯６３とハウジング５２のクラッチ歯６２の噛み合いが外れ、第２カム部材５７はハウジング５２に対してフリーとなって（回り止め状態が解除され）第１カム部材５６と共回りする。この第２カム部材５７の回転によって、従動側シャフト５８が回転される。
【００２１】
一方、従動側シャフト５８からの逆入力回転は、コイルスプリング２６の付勢力により第２カム部材５７のクラッチ歯６３がハウジング５２のクラッチ歯６２に噛み合って第２カム部材５７がハウジング５２に回り止めされているため、駆動側シャフト５４には伝達されない構成である。
【００２２】
以上の構成の逆入力遮断機構５０は、駆動側シャフト５４がステアリングホイール２２に連結されており、駆動側シャフト５４は常にステアリングホイール２２と一体に回転する。一方、従動側シャフト５８には、自在継手２６を介してインタミディエイトシャフト２８の一端が連結されている。
【００２３】
さらに、インタミディエイトシャフト２８の他端は、自在継手３０を介して上部入力シャフト３２に連結されている。また、上部入力シャフト３２は、アクチュエータ３８に接続されており、さらに、このアクチュエータ３８には、ギヤボックス入力シャフト３３が接続されている。
【００２４】
ここで、アクチュエータ３８は、入出力比（所謂、ステアリングギヤ比）を変更することが可能であり、例えば、特開平１１−４９００３号公報に示されたものや、特願２００２−４２４６５号に提案したもの等を適用することができるが、その一例を図３に示す断面図にて説明する。
【００２５】
このアクチュエータ３８は、モータ７０及び減速機７２によって構成されている。モータ７０は、モータケース７４内に固定されたステータ７６及びロータ７８を備えており、減速機７２は、遊星歯車機構を２段に連結して構成されている。すなわち、ロータ７８と共に回転する回転軸８０が１段目の遊星歯車機構を構成するサンギヤ８２に固定されると共に、キャリア８４に回転自在に保持されたプラネタリギヤ８６が、サンギヤ８２及びモータケース７４の内周面に形成されたリングギヤ８８と噛合している。また、プラネタリギヤ８６を保持するキャリア８４は、２段目の遊星歯車機構を構成するサンギヤ９０に固定されると共に、キャリア９２に回転自在に保持されたプラネタリギヤ９４が、サンギヤ９０及びモータケース７４の内周面に形成されたリングギヤ９６と噛合している。
【００２６】
以上の構成のアクチュエータ３８は、モータケース７４が上部入力シャフト３２に接続されており、キャリア９２がギヤボックス入力シャフト３３に接続されて構成となっている。さらに、アクチュエータ３８のモータ７０はコントローラ３６に接続されており、コントローラ３６からの信号に基づいて作動（制御）される構成である。
【００２７】
また、ギヤボックス入力シャフト３３は、ステアリング機構部１２に接続されている。このステアリング機構部１２は、ステアリングギヤボックス１４を有しており、ギヤボックス入力シャフト３３のピニオン（図示省略）がステアリングギヤボックス１４に内蔵されたラックバー１５に噛合している。
【００２８】
さらに、ラックバー１５の両端部はそれぞれタイロッド１８に連結されており、さらに、各タイロッド１８はナックルアーム１６を介して操舵輪２０に連結されている。
【００２９】
以上により、ステアリングホイール２２の操舵力は、逆入力遮断機構５０の駆動側シャフト５４、従動側シャフト５８、インタミディエイトシャフト２８、上部入力シャフト３２、アクチュエータ３８、及びギヤボックス入力シャフト３３を介してステアリング機構部１２のステアリングギヤボックス１４に入力され、ステアリングギヤボックス１４が操作されてラックバー１５が軸線方向に移動することによって、操舵輪２０が転舵される構成である（手動操舵モード）。
【００３０】
またさらに、ステアリングホイール２２の操舵とは別に前述したコントローラ３６からの信号に基づいてアクチュエータ３８（モータ７０）を独自に作動（制御）させて操舵輪２０を転舵することもできる（自動操舵モード）構成となっている。
【００３１】
一方、逆入力遮断機構５０の近傍には、ハウジング固定手段としての電磁ロック部６６が設けられている。この電磁ロック部６６は、その係止片６８が移動して逆入力遮断機構５０のハウジング５２に形成されたロック溝５３内に嵌入することで、ハウジング５２を強制的に固定状態（回転不能状態）とすることができる構成となっており、コントローラ３６に接続されている。コントローラ３６は、自動操舵モード時において電磁ロック部６６を作動させる構成である。
【００３２】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３３】
上記構成の車両用操舵装置１０は、手動操舵モードと自動操舵モードとを有する車両に適用される。また、この車両用操舵装置１０は、ステアリングホイール２２とステアリング機構部１２との間の操舵シャフトにアクチュエータ３８が設けられており、さらに、アクチュエータ３８よりもステアリングホイール２２の側の操舵力伝達経路には、逆入力遮断機構５０が設けられている。
【００３４】
逆入力遮断機構５０は、ハウジング５２に回転可能に支持された駆動側シャフト５４及び従動側シャフト５８を有しており、ハウジング５２が電磁ロック部の作動によって固定状態（回転不能状態）とされた際には、駆動側シャフト５４からの入力は従動側シャフト５８へ伝達しかつ従動側シャフト５８からの入力は遮断して駆動側シャフト５４へ伝達することがない。しかも、駆動側シャフト５４はステアリングホイール２２に連結されており、従動側シャフト５８はアクチュエータ３８に連結されている。
【００３５】
ここで、手動操舵モードにおいては、ステアリングホイール２２が操舵されると、この操舵力は逆入力遮断機構５０の駆動側シャフト５４へ入力され、そのまま従動側シャフト５８へ伝達される。これにより、当該従動側シャフト５８へ伝達された操舵力は、アクチュエータ３８に入力され、アクチュエータ３８によってステアリング機構部１２が作動されて操舵輪２０が転舵される。
【００３６】
一方、自動操舵モードにおいては、アクチュエータ３８が独自に作動され、同様にステアリング機構部１２が作動されて操舵輪２０が転舵される。
【００３７】
ここで、この自動操舵モードにおいては、電磁ロック部６６の作動によって、逆入力遮断機構５０のハウジング５２が固定状態（回転不能状態）とされる。これにより、ステアリング機構部１２（アクチュエータ３８）からの逆入力が逆入力遮断機構５０の従動側シャフト５８へ入力されても、この従動側シャフト５８からの入力は遮断されて駆動側シャフト５４へ伝達されることがない。したがって、この駆動側シャフト５４に連結されたステアリングホイール２２が回動されることがない。
【００３８】
またさらに、同様にこの自動操舵モードにおいては、電磁ロック部６６によって逆入力遮断機構５０のハウジング５２が固定状態とされるため、運転者の意思によってステアリングホイール２２が操舵されると、この操舵力は逆入力遮断機構５０の駆動側シャフト５４へ入力され、そのまま従動側シャフト５８へ伝達される。これにより、当該従動側シャフト５８へ伝達された操舵力は、アクチュエータ３８に入力され、アクチュエータ３８によってステアリング機構部１２が作動されて操舵輪２０が転舵される。したがって、例えば、自動操舵モード時において運転者が車両の緊急回避動作をするときには、運転者の意思によるステアリングホイール２２の操舵力を、ステアリング機構部１２を操作するアクチュエータ３８にそのまま伝達することができる。
【００３９】
このように、本実施の形態に係る車両用操舵装置１０では、車両の自動操舵モード時において、ステアリング機構部１２を操作するアクチュエータ３８からの逆入力でステアリングホイール２２が回動されることがなく、しかも運転者によるステアリングホイール２２の操舵力はそのまま瞬時にステアリング機構部１２へ伝達して操舵輪２０を転舵することができる。したがって、例えば、車両の緊急回避時等における高い安全性を確保することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る車両用操舵装置は、車両の自動操舵モード時において、ステアリング機構部を操作するアクチュエータからの逆入力でステアリングホイールが回動されることがなく、しかも運転者によるステアリングホイールの操舵力はそのまま瞬時にステアリング機構部へ伝達して操舵輪を転舵することができ、高い安全性を確保することができるという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置の全体構成を示す概略的な斜視図である。
【図２】
本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置の逆入力遮断機構の構成を示す断面図である。
【図３】
本発明の実施の形態に係る車両用操舵装置のアクチュエータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　　車両用操舵装置
１２　　ステアリング機構部
１４　　ステアリングギヤボックス
２２　　ステアリングホイール
２０　　操舵輪
２８　　インタミディエイトシャフト
３６　　コントローラ
３８　　アクチュエータ
５０　　逆入力遮断機構
５２　　ハウジング
５４　　駆動側シャフト
５８　　従動側シャフト
６６　　電磁ロック部（ハウジング固定手段）

Claims (1)

1. 左右のナックルアームを連結し操舵輪を転舵するためのステアリング機構部と、ステアリングホイールと前記ステアリング機構部とを連結する操舵シャフトに設けられ前記ステアリング機構部を操作するアクチュエータと、を備え、
   前記ステアリングホイールの操舵力を前記アクチュエータに入力することで当該アクチュエータを作動させて操舵輪を転舵する手動操舵モードと、前記ステアリングホイールの操舵とは別に前記アクチュエータを独自に作動させて操舵輪を転舵する自動操舵モードと、を有する車両に適用される車両用操舵装置であって、
   前記ステアリングホイールと前記ステアリング機構部との間の前記アクチュエータよりも前記ステアリングホイールの側の操舵力伝達経路に設けられ、ハウジングに回転可能に支持され前記ステアリングホイールに連結された駆動側シャフト及び前記アクチュエータに連結された従動側シャフトを有し、前記ハウジングが固定状態とされた際に、前記駆動側シャフトからの入力は前記従動側シャフトへ伝達しかつ前記従動側シャフトからの入力は遮断して前記駆動側シャフトへ伝達しない逆入力遮断機構と、
   前記自動操舵モード時において前記逆入力遮断機構のハウジングを固定状態とするハウジング固定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。

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