JP2004338501A - Steering gear for vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent practicable operation/turning separated type steering gear. <P>SOLUTION: In the operation/turning separated type steering device, an operational position regulating device 50 to regulate the positional fluctuation in the direction that at least the turning quantity of a wheel at the operational position is increased at an arbitrary operational position in an operational range of an operation member 20 is provided on an operation unit. For example, a movable member 160 which is operated in an interlocking manner with the operation member 20 so that the operation member 20 is regulated by regulating the operation of the movable member 160 by the operational position regulating device 50. The movable member 160 may be regulated by providing an engagement member 164 to be engaged with both the movable member 160a and a device body 162, and changing the engagement state with the engagement member 164. A friction member 200 can also be employed in the engagement. The operation in the direction opposite to the regulating direction may be permitted, and the device may be operated against the regulation when the device is operated by a large operational force. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作に応じて車輪を転舵する車両用操舵装置に関し、詳しくは、運転者によって操作される操作部材の操作規制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運転者によって操作される操作部と車輪を転舵する転舵部とが機械的に分離され、運転者が操作部材に与える操作力によらず、別の駆動源による駆動力で車輪を転舵する形式の車両用操舵装置（以下、「操作部・転舵部分離型操舵装置」あるいは、単に「分離型操舵装置」と呼ぶことがある）が提案されている。そのような操舵装置では、車輪の転舵範囲の限界を運転者に認知させるために、操作部材の操作範囲の限界を決定するためのストッパ装置が設けられることが望ましいとされ、そのようなストッパ装置の一例が、特開平１０−１９４１５２号公報に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１９４１５２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果】
上記公報に記載の技術では、所定位置においてそれ以上の操作部材の操作を阻止するのに留まり、その阻止される位置を任意に変更することができない。詳しく言えば、走行中ににおいて、操作部材の操作が規制される範囲を任意に変更することができないものとされている。一方、分離型操舵装置では、車両の走行状態、操舵装置が置かれている状況等に応じて、操作部材の操作規制を柔軟に行うことが望まれることがある。その場合、上記公報の技術を採用したとしても、その要望を充分に満たすことが困難であり、実用的な分離型操舵装置を実現し得ない。
【０００５】
そこで、本発明は、実用性に優れた操作部・転舵部分離型操舵装置を得ることを課題としてなされたものであり、本発明によって、下記各態様の車両用操舵装置が得られる。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のものに限定されると解釈されるべきではない。また、一つの項に複数の事項が記載されている場合、それら複数の事項を常に一緒に採用しなければならないわけではない。一部の事項のみを選択して採用することも可能である。
【０００６】
なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（３）項と（４）項とを合わせたものが請求項３に、（６）項が請求項４に、（７）項と（５）項とを合わせたものが請求項５に、（８）項と（１０）項とを合わせたものが請求項６に、（１１）項と（１２）項とを合わせたものが請求項７に、（１４）項と（１５）項とを合わせたものが請求項８に、（１６）項が請求項９に、（１７）項が請求項１０に、（１８）項が請求項１１に、（２１）項が請求項１２に、それぞれ相当する。
【０００７】
（１）操舵のために運転者によって定まった操作方向における双方向に操作される操作部材を備える操作部と、
前記操作部材とは別の駆動源の駆動力によって、前記操作部材の操作位置に応じた転舵位置に車輪を転舵する転舵部と
を含む車両用操舵装置であって、
前記操作部が、前記操作部材の操作範囲内における任意の操作位置においてその操作位置の少なくとも車輪の転舵量が増大する方向への位置変動を規制する操作位置規制装置を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
【０００８】
操舵装置は、例えば、操舵装置の構造上車輪の転舵が限界とされる範囲（以下、「転舵限界範囲」と呼ぶことがある）内においても、縁石に車輪が当接する等、路面状態によって、それ以上の転舵が制限される場合がある。かかる場合、操作部・転舵部分離型操舵装置では、その転舵制限を直接操舵部に伝達することができず、運転者はその事実を知ることができない。そのような場合に、本発明の操舵装置では、操作部材の操作位置が規制されることにより、運転者に転舵規制の事実を認知させることができる。また、例えば、車両が高速で走行しているような場合、車輪を大きく転舵させることは、車両の姿勢を大きく崩すことになる。そのような場合も転舵制限を行うことが望ましい。車輪からの反力が操作部材に直接伝達されない分離型操舵装置では、かかる場合に操舵位置を制限することが、特に重要となる。そのような場合にも、本発明の操舵装置は優位性を発揮する。このように、操作位置を任意の位置で規制できる本発明の操舵装置は、実用的な操舵装置となる。
【０００９】
操作部・転舵部分離型操舵装置は、運転者に操舵感を与えるために、操作に抗う力を操作部材に与える操作反力付与装置が設けられる場合がある。操作反力付与装置は、例えば、電動モータ等を駆動源とし（「反力モータ」と呼ぶことができる）、転舵によって車輪が受ける路面からの反力を検出し、その反力に応じた操作反力を操作部材に付与する。操作部材の操作を規制する方法の１つとして、この操作反力を大きくすることが考えられる。ところが、この方法によれば、強い規制状態を得るためには、駆動源であるモータの出力を大きくしなければならず、大型のモータが必要となってくる。このことは操舵装置のコスト高にもつながる。本発明における操作位置規制装置は、そのような方法によって規制するものではなく、操作する位置を直接的に規制するものであり、平たく言えば、ストッパとしての役割を果すものである。操作部材の操作位置を直接的に規制する操作位置規制装置を有する本発明の操舵装置は、過度に大きなモータを必要とすることなく、操作部をコンパクトに、また、安価にできるという利点を有する。
【００１０】
本発明の操舵装置の具体的な態様、詳しくは、操作位置規制装置の具体的な態様については、後の項において説明する。なお、操作部の構成は、既に公知の構成を広く採用することができる。例えば、操作部材としては、一般的には、ステアリングホイールを採用することができるが、ジョイスティック等を始めとして、直線的に操作されるものであってもよく、また、互いに隔たって設けられて互いに連繋して動作する２つのグリップを操作部材とし、それらのグリップが操作されるような操作部であってもよい。また、転舵部の構成についても、既に公知の構成を広く採用することができる。例えば、車輪を転舵させるためのアクチュエータは、電動式、油圧式等様々な形式のものを採用することができる。また、操作部材の操作位置に応じた転舵位置が定まるものとされているが、このことは、操作部材の操作位置と車輪の転舵位置とが１対１に対応することのみを意味するものではない。１つの操作位置に対応する転舵位置が変化し得る態様、例えば車速等の車両走行状態に応じて変化するような態様のものも含まれる。
【００１１】
（２）前記操作位置規制装置が、前記操作部材の操作範囲内における任意の操作位置において、任意の方向への位置変動を規制するものである（１）項に記載の車両用操舵装置。
【００１２】
通常の車両走行状態においては、転舵量が増大する方向の操作を規制することで足りるが、例えば、車輪が窪みに嵌る等の状態においては、操舵量が減少する方向に操作を規制することが望まれることがある。本項に記載の態様の操舵装置は、そのような場合にも操舵規制が可能な装置となる。つまり、本項に記載の態様によれば、より実用的な操舵装置が実現する。
【００１３】
（３）前記操作位置規制装置が、前記操作部材の操作と連動して定まった動作方向における双方向に動作する可動部材と、前記操作部材の位置変動を規制すべくその可動部材の動作位置の変動を規制する可動部材位置規制装置とを備える（１）項または（２）項に記載の車両用操舵装置。
【００１４】
ステアリングホイール等の操作部材は比較的大きく操作される。そのような操作部材の操作位置を直接規制する場合、操作位置規制装置は大型化する可能性がある。本項に記載の操舵装置では、操作部材と連動する可動部材の動作位置を規制することにより操作部材の操作位置を規制するものであり、可動部材に小型のものを採用する、可動部材の動作範囲を小さくする等によって、比較的コンパクトな操作部が実現する。可動部材は、例えば、直線的あるいは曲線的に移動する移動体でもよく、また、自転あるいは公転する回転体でもよい。可動部材が移動体の場合、その動作は移動動作となり、規制される動作位置は移動位置となる。また、回転体である場合は、回転動作であり、回転位置が規制されることになる。
【００１５】
（４）前記可動部材位置規制装置が、（ａ）装置本体と、（ｂ）その装置本体と前記可動部材との一方と他方とに同時に係合可能な係合部材と、（ｃ）前記可動部材の位置変動が規制される状態と規制されない状態とに切替えるべく、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合状態を変更する係合状態変更装置とを有する（３）項に記載の車両用操舵装置。
【００１６】
可動部材の動作位置を規制する場合、例えば、可動部材の一部をストッパである被当接部材に当接させてその動作位置を規制することが考えられる。そのような当接方式による位置の規制を前提とすれば、本発明の操舵装置では、操作部材の操作位置を双方向に規制することが必要とされることから、単純に考えれば、２つの被当接部材が必要とされる。さらに、任意の位置において規制する必要があることから、それらの被当接部材の各々を個別に位置変更する必要がある。本項に記載の態様は、１つの係合部材を、位置が固定されている装置本体と可動部材との両者に係合させることによって、可動部材の動作位置を規制するものであり、２つの被当接部材を必要としない態様とすることできる。詳しく説明すれば、本項に記載の態様では、装置本体と可動部材との一方と係合部材とが係合するとともに、装置本体と可動部材との他方と係合部材とが係合する（以下、可動部材位置規制装置において前者の係合部分を「第１係合部」と呼び、後者の係合部分を「第２係合部」と呼ぶことがある）。そして、２つの係合部分のうちの１つである第１係合部の係合状態を変更することによって、可動部材の位置変動を規制する状態と規制しない状態とに切替えるのである。第１係合部による規制状態と被規制状態との切替えに加えて、例えば、第２係合部を、規制の方向を切替え可能なように構成すれば、任意の動作位置において任意の方向への可動部材の位置変動を規制することが可能となる。この規制の方向を切替え可能な第２係合部の具体的な態様は、後に詳しく説明するが、例えば、第２係合部を構成する装置本体と可動部材との他方と可動部材との一方に、可動部材の動作方向において互いに向かい合う２つの被当接部を設け、他方に、規制される方向に応じてそれらの被当接部の一方に選択的に当接する当接部を設けるようにすればよい。
【００１７】
（５）前記係合状態変更装置が、前記可動部材の位置変動が規制されない状態において、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合を解除するものである（４）項に記載の車両用操舵装置。
【００１８】
係合状態変更装置は、例えば、強固に係合させている状態と緩やかに係合させている状態とを切替えるものとすることができる。例えば強固な係合状態において可動部材の位置変動を規制し、緩やかな係合状態において位置変動を許容するような態様である。これに対して本項に記載の態様は、第１係合部における係合状態を変更して、前述の規制状態と非規制状態とに切替える場合に、非規制状態において、第１係合部の係合状態を非係合とする態様である。可動部材の位置変動が規制されない状態では第１係合部の係合が解除されることから、その状態において、操作部材の円滑な操作が確保されることになる。
【００１９】
（６）前記係合状態変更装置が、電磁力発生デバイスを有し、その電磁力発生デバイスによって発生する電磁力で前記係合部材を移動させて前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合状態を変更するものである（４）項または（５）項に記載の車両用操舵装置。
【００２０】
第１係合部の係合状態を変更する方式は、特に限定されるものではないが、本項に記載の態様は、係合状態の変更方式について限定した一態様であり、本項記載の態様によれば、簡便に第１係合部の係合状態を変更させることができる。具体的には、例えば、係合部材を鋼等の強磁性を有する材料から形成し、装置本体と可動部材との一方に電磁石を設け、この電磁石を構成する電磁コイルに通電することにより、装置本体と可動部材との一方に係合部材を引き付けるようにして移動させる態様等が該当する。
【００２１】
（７）前記係合部材に磁石が設けられるとともに、前記係合状態変更装置が、その係合部材を前記電磁力発生デバイスが発生する電磁力の方向を切替えることによって移動させるものである（６）項に記載の車両用操舵装置。
【００２２】
電磁力発生デバイスを利用して第１係合部の係合状態を変更させる場合、電磁力発生状態と非発生状態とを切替えることで、係合部材を移動させる態様が考えられる。その場合、非発生状態において係合部材の位置が定まらない状態を回避すべく、例えば、係合部材に何らかの付勢力を作用させて位置を固定させるといった手段が採用される。具体的にいえば、例えば、係合部材と可動部材あるいは装置本体との間にバネ等を介在させ、非規制状態において、そのバネ等の付勢力によって係合部材を可動部材あるいは装置本体に押え付けるあるいは引き付けるといった手段である。これに対して、本項に記載の態様のように、係合部材に磁石を設け、さらに電磁力発生デバイスの電磁力の方向を切替えれば、係合部材に引力と斥力とを選択的に作用させることができるため、例えば、上記バネ等の付勢手段を設けずして非規制状態における係合部材の位置を固定させることが可能である。また、上記バネ等の付勢手段を併用し、引力を発生させている状態、斥力を発生させている状態、引力と斥力とのいずれも発生させていない状態の３つの状態を切替えることによって、第１係合部を３つの係合状態が選択可能な態様とすることもできる。
【００２３】
（８）前記可動部材位置規制装置が、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材とを摩擦係合させるために両者の間に介装された摩擦材を有し、その摩擦材によって発生する摩擦力で、前記可動部材の位置変動が規制される状態を実現させるものである（４）項ないし（７）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【００２４】
第１係合部の係合方式は、例えば、噛合、掛合、嵌合、擦り合わせ等、種々の方式を採用することができる。例えば、本項記載の態様のように、摩擦力によって可動部材の位置変動を規制可能とすれば、可動部材位置規制装置の構造を単純化できる。摩擦材は、特に限定されるものではなく、例えば、ブレーキパッドに使用される材料、クラッチに使用される材料等、発生させる摩擦力に応じて適切なものを採択すればよい。
【００２５】
（９）前記摩擦材が、前記操作部材に与えられる操作力が設定された大きさの設定操作力以上となる場合に前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との摺動を許容する大きさの摩擦力を生じるものとされた（８）項に記載の車両用操舵装置。
【００２６】
本項に記載の態様は、後に説明する操作力対応変動許容装置の一態様と考えることができる。本項に記載の態様によれば、例えば、何らかの原因により、運転者の意図に反して操作が規制された場合でも、通常の操作力を超える相当の大きさの力によって操作部材を操作することにより、車輪の転舵が可能となることから、柔軟性に富んだ操舵装置となる。
【００２７】
（１０）前記係合状態変更装置が、電磁力発生デバイスを有し、その電磁力発生デバイスによって発生する電磁力で前記係合部材を移動させて前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合状態を変更するものであり、かつ、前記電磁力発生デバイスが電磁力を発生させていない場合において、前記可動部材の位置変動が規制される状態で発生する摩擦力より小さな摩擦力を発生させて、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材とを係合させるものである（８）項または（９）項に記載の車両用操舵装置。
【００２８】
本項に記載の態様は、第１係合部を摩擦係合させ、かつ、係合部材を電磁力発生デバイスを使用する場合の一態様である。本項に記載の態様によれば、例えば、電磁力発生デバイス，前述の反力モータ等、操作部を構成するデバイス等への電力の供給が遮断されるようなフェイル時にあっても、第１係合部に比較的弱い摩擦力が発生しているため、操作部材の操作を安定させることができる。なお、本項に記載の態様は、非規制状態において電磁力を発生させいない態様と発生させている態様との両者を含み得る。
【００２９】
（１１）前記可動部材位置規制装置が、前記装置本体と可動部材との他方と前記係合部材とを、それらの前記可動部材の動作方向における一方向の相対動作を禁止すべくそれらの一部分どうしを当接可能であるとともに、その方向とは逆の方向の相対動作を禁止すべくそれらの前記一部分どうしとは別の一部分どうしを当接可能である状態で係合させるものである（４）項ないし（１０）項に記載の車両用操舵装置。
【００３０】
本項に記載の態様は、規制状態と非規制状態とを切替えるための前記第１係合部とは異なるもう１つの係合部、すなわち、前記第２係合部に関する限定を加えた態様である。可動部材は操作部材の操作に応じて定められた方向における双方向に動作するものであり、可動部材位置規制装置は、その双方向における一方の向きと他方の向きとの両方の動作位置の変動を規制するものである。この両方の向きへの可動部材の位置変動を規制するため、本項に記載するところの第２係合部は、第２係合部を構成する部材等である装置本体と可動部材との他方と前記係合部材との互いの一部分どうしを当接させている。詳しく言えば、規制する向きによって、異なる一部分どうしが当接するようにされているのである。すなわち、第２係合部は、規制する方向を切替える役割を果たすものといえる。例えば、装置本体と可動部材との他方と可動部材との一方に、可動部材の動作方向において互いに向かい合う２つの被当接部を設け、他方に、規制する方向に応じてそれらの被当接部の一方に選択的に当接する当接部を設ける態様が、本項に示す第２係合部の態様に含まれる。上記構成の第２係合部を採用することにより、先に述べたところの２つの被当接部材が配設された態様の規制装置と異なり、１つの部材としての係合部材を利用して、任意の動作位置において可動部材の双方向の位置変動を容易に規制できるのである。
【００３１】
（１２）前記可動部材位置規制装置が、前記装置本体と可動部材との他方と前記係合部材とを前記可動部材の動作方向において遊間を存在させて係合させることで、前記装置本体と可動部材との他方と前記係合部材との前記遊間に応じた量の相対動作を許容するものである（１１）項に記載の車両用操舵装置。
【００３２】
本項にいうところの遊間を有して係合する態様には、例えば、がたつきを設けて係合する態様が含まれる。所定量の遊間を有して係合する態様を採用すれば、可動部材の一方向の位置変動が規制された場合において、その所定量に相当する量の逆方向への位置変動が許容されることになる。例えば、操作部材の操作位置を検出して、所定の操作位置においてその操作位置の変動を規制する場合を考える。その場合、遊間の存在しない第２係合部を採用するときには、一方向の変動を規制しようとすれば、逆方向の変動までもが同時に規制されることになる。この場合、操作部材を戻す方向に操作しても操作部材を戻すことができない。この事態を回避するには、例えばトルクセンサ等の検知手段を用いて操作部材が逆方向に操作されたことを検出する必要がある。本項に記載の態様を採用すれば、一方向への変動が規制されている状態でもそれの逆方向への変動が許容されるため、単に操作部材の操作位置に基づく制御を行うだけでも、一方向のみの規制状態が実現する。また、上記逆方向の操作を検知する手段を設けた場合であっても、操作部材の戻し操作が急激である場合には、操作において多少の引掛かり感が残ることがある。本項記載の態様では、そのような場合においても、上記遊間の存在により、引掛かり感のない操作部材の操作が可能となる。なお、遊間の量は、操舵装置に望む特性に応じ、適当な量を任意に設定することができる。本項に記載の態様は、後に説明する反対方向変動許容装置の一態様である。
【００３３】
（１３）前記可動部材位置規制装置が、前記固定部材と可動部材との他方と前記係合部材との互いに当接する部分に介装された緩衝材を有する（１１）項または（１２）項に記載の車両用操舵装置。
【００３４】
本項に記載の態様のよう、第２係合部において、固定部材と可動部材との他方と係合部材とを緩衝材を介して当接させれば、当接時の衝撃を緩和できるため、操作部材の操作感が良好となる。また、当接時に発生する打音を抑制する、装置への負担が軽減されるといったメリットがある。
【００３５】
（１４）前記可動部材が、前記操作部材の動作に連動して回転動作する回転体であり、前記可動部材位置規制装置が、その回転体の回転動作位置を規制するものである（３）項ないし（１３）項に記載の車両用操舵装置。
【００３６】
先に述べたように、可動部材の動作は、直線的な移動動作であってもよく、また、回転動作であってもよい。例えば、操作部材として一般的なステアリングホイールを採用する場合、ステアリングホイールは回転操作されるため、本項記載の態様のように、その回転に応じて回転動作する回転体を可動部材として採用すれば、簡便な構成の操作部が実現される。
【００３７】
（１５）前記操作部が、モータとそのモータの回転を減速して伝達する減速装置とを備えて前記操作部材にそれの操作に抗う操作反力を付与する操作反力付与装置を含むものであり、前記可動部材位置規制装置が、前記モータと前記減速装置との間あるいはモータの減速装置とは反対側に設けられてモータの回転によって回転動作する前記回転体の回転動作位置を規制するものである（１４）項に記載の車両用操舵装置。
【００３８】
前述したように、操作部・転舵部分離型の操舵装置は、運転者に操作感を与えるため、モータを駆動源とする操作反力を付与する手段を設けることがある。その場合、小さな出力のモータで効率的な反力を与えるため、そのモータの回転を減速機等の減速装置にて減速して操作部材に伝達させることが一般的である。原則として、可動部材としての回転体の配設位置を制限するものではないが、本項の記載の態様は、その配設位置を限定した一態様である。本項に記載の態様には、例えば、上記モータの回転軸自体を上記回転体とする態様、そのモータの回転軸につながる減速装置の入力軸自体を上記回転体とする態様、あるいはそれらの軸と一体的回転可能に設けられた回転部材を上記回転体とする態様等が含まれる。これらの態様と異なり、減速装置の出力軸を上記回転体とする場合は、その回転体の回転動作を規制するために大きなトルクを必要とする。本項に記載の態様のように、操作部における減速装置を境にするモータ側の部分に可動部材としての回転体を配置すれば、その回転体の回転動作を規制する規制力を小さなもので済ませることができる。
【００３９】
（１６）前記操作部が、前記操作部材の操作位置の位置変動が規制された状態において、前記操作部材に与えられる規制された方向への操作力が設定された大きさの設定操作力以上となる場合に、その操作位置のその方向への位置変動を許容する操作力対応変動許容装置を備える（１）項ないし（１５）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【００４０】
操作部材の操作位置が規制されている状態でも、その規制された位置を超えて操作部材を操作したい場合がある。その場合、通常の操作力より大きな操作力で操作すれば、かかる操作ができるようにすれば、便利である。本項に記載の態様によれば、そのような操作が可能となる。例えば、操作部材と操作位置規制装置における可動部材の動作を規制する部分との間に摩擦係合する部分を設け、その摩擦係合する部分を、所定の操作力以上の操作力が操作部材に与えられた場合に係合箇所が滑るように構成すればよい。例えば、いわゆるトレランスリング等を用いれば、簡単な構造の操作力対応変動許容装置を構成することができる。なお、操作を操作部材の操作位置をセンサで検出してその検出値に基づいて車輪の転舵量を決定するような制御を行う操舵装置の場合は、操作部材と操作力対応変動許容装置との間に、上記センサを配設することが望ましい。また、本項に記載の態様において、操作力対応変動許容装置を操作位置規制装置以外の部分に設ける場合は、操作位置規制装置が何らかの原因で意図せぬ操作規制を行ったときでも、操作部材の操作を行うことができ、フェイルセーフの観点からも優れた操舵装置となる。
【００４１】
（１７）前記操作位置規制装置が、前記操作部材の操作位置の規制された方向とは反対方向への少なくとも狭範囲の位置変動を許容する反対方向変動許容装置を備える（１）項ないし（１６）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【００４２】
先に説明したように、操作部材の操作位置を検出してその検出値に基づいて車輪の転舵量を決定する場合、規制される方向とは逆の方向の操作が許容されない場合は、操作部材の戻し操作が容易に行い得ない。戻し操作を可能とするためには、操作位置だけではなく操作部材が戻し方向に操作されたことを検知するセンサを別途設ける必要がある。本項に記載の態様では、操作位置規制装置が逆方向の操作を許容することから、上記センサを必要とせず、簡便な構造によって、操作部材の戻し操作が可能とされる。また、先に説明したように、本項に記載の態様によれば、規制解除に対する制御遅れ等によって発生する戻し操作における引掛かり感を、効果的に解消することもできる。
【００４３】
（１８）当該操舵装置が、前記転舵部が転舵規制を必要とする要転舵規制状態である場合に前記操作部材の操作位置の変動を規制すべく、前記操作位置規制装置を制御する規制装置制御部を備える（１）項ないし（１７）項に記載の車両用操舵装置。
【００４４】
本項でいう規制装置制御部には、車両の走行状態，操舵装置の状態が予め定められたシチュエーションとなった場合に要転舵規制状態であると判断し、その判断に基づいて操作部材の操作規制を行わせるように制御する態様のものが含まれる。具体的には、例えば、車速に応じて転舵量を変化させることを目的として操作部材の操作位置の限界を規制するような制御、車輪が縁石，溝等の路面形状による転舵規制を受ける場合にその転舵規制を運転者に認知させるべく操作部材の操作規制するような制御等を行う制御装置が含まれる。要転舵規制状態は、実際に転舵部が外力により転舵規制を受けている場合の他、不要に操舵量を大きくしないように操作部材の操作を制限する場合等も含まれる。つまり、要転舵規制状態には、受動的なものも、能動的なものも含まれるのである。規制装置制御部は、例えば、コンピュータを主体とする制御ユニットを主体として構成されるものとすることができる。操作部・転舵部分離型操舵装置は、自身を制御する制御ユニットを備える場合が多く、その場合、その制御ユニットが上記規制装置制御部の制御ユニットを兼ねるものであってもよい。
【００４５】
（１９）前記規制装置制御部が、転舵規制に関連するパラメータであって検出された規制パラメータに基づいて前記要転舵規制状態であるか否かの判断を行うものである（１８）項に記載の車両用操舵装置。
【００４６】
要転舵規制であるか否かは、例えば、車両の走行状態、操舵装置の状態等に基づいて判断される。本項に記載の態様には、それらの状態を認識可能な１以上のパラメータを何らかのセンサで検出し、その検出されたパラメータ値から設定された条件に従って演算処理を行い、その処理結果が設定された規制条件を満たすものである場合に転舵規制状態であることを認識し、その認識結果に基づいて操作部材の操作規制に関する制御を行うような態様が含まれる。
【００４７】
（２０）前記規制装置制御部が、前記操作部材の操作位置，車輪の転舵位置，車両速度，前記転舵部の負荷状態から選ばれる１以上のものを含む前記規制パラメータに基づいて、前記要転舵規制状態であるか否かの判断を行うものである（１９）項に記載の車両用操舵装置。
【００４８】
車両の走行状態，操舵装置の状態は、上記例示したパラメータによって判断可能である。車両に予め各種センサが備わっている場合にはそれらのセンサを利用して、あるいは、備わってない場合であっても本操作規制のためにそれらのセンサを設けることによって、上記規制パラメータを取得させればよい。例えば、操作部材の操作位置は、ステアリングホイールである場合は操舵角センサ等により、車輪の転舵位置は、転舵ロッドの位置を検出するセンサ（「絶対転舵角センサ」と呼ばれることがある），転舵ロッドを駆動する転舵モータの回転角を検出するセンサ（「相対転舵角センサ」と呼ばれることがある）等により、転舵部の負荷状態は、転舵ロッドに設けられて車輪への路面からの反力を検出する反力センサ，転舵モータへの供給電流を検出する電流計等によって、それぞれ検出することができる。
【００４９】
（２１）前記操作部が、前記操作部材の前記操作範囲を定める操作範囲規定装置を備える（１）項ないし（２０）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
【００５０】
操作位置規制装置は、操作部材の操作範囲内において操作位置の変動を規制するものである。操作部材の操作範囲は、無限とすることもでき（例えば、ステアリングホイールを無限に回転させ得るような構造の操作部が該当する）、また、有限のものとすることができる。操作部の構造、運転者への配慮等の点から、操作範囲を有限とする場合、上記操作位置規制装置によりその操作範囲が決定される態様の操舵装置を構成することも可能である。本項に記載の態様は、操作範囲を有限とする場合において、上記操作位置規制装置とは別途に、操作範囲を規定するための手段を設けた態様である。本操作範囲規定装置は、いわば固定的なストッパ装置である（規定位置の調整は可能であるが、例えば走行中には変化させ得ないもの等を意味する）。つまり、本項に記載の態様の操舵装置は、操作部材に関する固定的なストッパ装置と、規制位置が可変のストッパ装置（いわゆるアクティブなストッパ装置）との２つのストッパ装置を有する操舵装置となる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態と、操作位置規制装置についてのいくつかの変形態様とを、図を参照しつつ説明する。なお、本発明は、決して以下の実施形態等に限定されず、以下の実施形態等の他、前記〔発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００５２】
＜操舵装置の全体構成＞
図１に、実施形態の車両用操舵装置の全体構成を模式的に示す。本操舵装置は、操作部１０と転舵部１２とが機械的に分離された構造をなす操作部・転舵部分離型操舵装置であり、操作部１０，転舵部１２の他に、操作部１０の操作に応じた車輪の転舵を行うための制御装置であるステアリング電子制御ユニット（ステアリングＥＣＵ）１４を含んで構成されている。
【００５３】
操作部１０は、操作部材としてのステアリングホイール２０と、ステアリングホイール２０の操作位置である操作角を検出するための操作角センサ２２と、ステアリングホイール２０に操作反力を与えるための操作反力付与装置２４とを含んで構成されている。操作反力付与装置２４は、電動モータである反力モータ２６と、減速装置である減速機２８とを備えて構成されており、反力モータ２６の回転軸３０が減速機２８の入力軸３２に接続されるとともに出力軸３４がステアリングホイール２０に接続されてており、反力モータ２６の比較的小さな回転力によっても比較的大きな操作反力を付与可能な構造とされている。また、操作角センサ２２は、ロータリーエンコーダを主体とするものであり、ステアリングホイール２０の中立位置からの左右回転方向の操作角が検出可能とされている。操作反力付与装置２４，操作角センサ２２はよく知られたものであるため、これらの詳しい説明は省略する。なお、操作部１０の構成は、上記のものに限定されず、本操舵装置には、既に公知の種々の構成の操作部を採用することができる。
【００５４】
さらに、操作部１０は、ステアリングホイール２０の操作範囲を規定するための操作範囲規定装置である限界ストッパ装置４０と、限界ストッパ装置４０による規定範囲内においてステアリングホイール２０の操作位置の変動を規制する（本実施形態では、操作角の変動を規制する意味）操作位置規制装置としての規制ストッパ装置５０との、２つのストッパ装置を備えている。これらのストッパ装置４０，５０については、後に詳しく説明する。
【００５５】
転舵部１２は、転舵のためのアクチュエータとして機能して転舵ロッド６０を車幅方向に移動させるロッド駆動装置６２を備え、転舵ロッド６０の両端のそれぞれがタイロッド６４，ナックルアーム６６を介して左右の転舵車輪６８のそれぞれに接続されて構成されている。ロッド駆動装置６２は、駆動源として転舵モータを有している。転舵モータは、ハウジング７０の内部に周設されたコイルを含むステータと、磁石を有して転舵ロッド６０を貫通させる概ね円筒状のロータとを含んで構成される。転舵ロッド６０は、軸方向に移動可能にかつ回転不能にハウジング７０に支持されており、その外周にボールねじが設けられたねじ部を有している。このねじ部にベアリングボールを介してボールナットが螺合されており、ロータがこのボールナットを回転させることで、転舵ロッド６０が軸方向に動かされるのである。なお、ロータの回転角度はパルスロータおよび電磁ピックアップを主体とするモータ回転センサにより検出されており、その検出値に基づいてクローズドな回転制御が行われる。ロッド駆動装置６２の構造は既によく知られたものであり、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５６】
ロッド駆動装置６２によって転舵ロッド６０が軸方向（左右方向）に移動されることによって、その移動位置に応じた転舵角（転舵位置を意味する）に、転舵車輪６８が転舵される。ロッド駆動装置６２には、転舵位置センサ７２が設けられており、転舵ロッド６０の移動位置は、転舵位置を示すものとして転舵位置センサ７２によって取得される。また、ロッド駆動装置６２には、転舵モータの負荷を取得すべく、転舵モータに流れる電流を検出する電流計７４（電流計７４はＥＣＵ１４側に設けてもよい）が設けられている。さらに、タイロッド６４には、軸方向に作用する軸力を検出するための軸力センサが７６が設けられている。電流計７４によって検出される負荷電流および軸力センサ７６によって測定されるタイロッド軸力は、転舵部１２の負荷状態を示すパラメータとなる。なお、転舵部１２の構成は、上記のものに限定されず、本操舵装置には、他の形式のアクチュエータ，センサ等を配備した既に公知の種々の構成の転舵部を採用することができる。
【００５７】
本操舵装置は、コンピュータ１００を主体とするステアリングＥＣＵ１４によって制御される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０２，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０６，入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１０８，それらをつなぐバス１１０等を含んで構成されている。入出力インターフェース１０８には、それぞれの駆動回路（ドライバ）１１２を介して、反力モータ２６，後述する規制ストッパ装置５０，ロッド駆動装置６２等が接続されており、また、操作角センサ２２，転舵位置センサ７２，電流計７４，軸力センサ７６，車両の走行速度を取得すべく車輪の回転速度を検出するための車輪速センサ１１４等が接続されている。
【００５８】
ステアリングＥＣＵ１４による制御は、以下のように行われる。運転者が操舵のためにステアリングホイール２０を操作すれば、その操作角が操作角センサ２２によって検出される。本操舵装置は、ステアリングホイールの操作角に基づいて転舵車輪６８の転舵角が決定されるのであるが、その転舵角は車両の走行速度に応じても変化するようにされている（例えば、車速が大きい場合は、小さい場合と比較して転舵角を小さくするようにされている）。詳しく言えば、車輪速センサ１１４によって検出された車輪速と、上記検出された操作角とに基づいて、ＲＯＭ１０４に記憶されているモデルに従って、転舵ロッド６０の移動位置が決定される。そして、実際の転舵ロッド６０の移動位置は、上記転舵位置センサ７２によって検出されており、この検出された実際の移動位置と、上記決定された移動位置との偏差に基づいて、その偏差がなくなるようにロッド駆動装置６２が制御されるのである。
【００５９】
一方、操舵時において路面から転舵車輪６８が受ける反力は、上記軸力センサ７６によって検出されるタイロッド６４の受ける軸力と、上記電流計７４によって検出される転舵モータの負荷電流とに基づいて、ＲＯＭ１０４に記憶されているモデルに従って決定される。この決定された反力に基づいて反力モータ２６が制御され、路面から受ける反力に応じた操作反力がステアリングホイール２０に付与される。
【００６０】
＜操作範囲規定装置＞
本操舵装置の操作部１０には、操作範囲規定装置として、上述したところの限界ストッパ装置４０が、減速機２８を挟んでステアリングホイール２０の反対側に設けられている。図２に、限界ストッパ装置４０の構造を示す。限界ストッパ装置４０は、減速機２８に固定して設けられたハウジング１３０を有しており、ハウジング１３０の一端部において出力軸３４の一端部を回転可能に保持している。出力軸３４はボールねじが設けられた雄ねじ部１３２を有し、雄ねじ部１３２には、ベアリングボールを有するボールナット１３４が螺合している。ハウジング１３０の内面には、所定の距離を隔てて２つの被当接部材１３６が固定的設けられており、これらの被当接部材１３６によって、ロッド１３８が固定的に支持されている。ボールナット１３４には挿通穴１４０が設けられており、この挿通穴１４０にロッド１３８が極僅かな隙間を有して挿通されている。
【００６１】
ステアリングホイール２０の回転により出力軸３４が回転させられれば、ボールナット１３４はロッド１３８によって出力軸３４まわりの回転を阻止されつつ、ステアリングホイール２０の回転に応じて出力軸３４の軸方向に移動させられる。そして、ステアリングホイール２０の回転方向における一方向の操作角が設定された操作限界となる場合に、ボールナット１３４の一端面が一方の被当接部材１３６に当接するようにされており、それ以上の出力軸３４の回転が阻止されることで、ステアリングホイール２０のそれ以上の操作が阻止されることになる。また、逆方向において操作角が設定された操作限界となる場合には、ボールナット１３４の反対側の端面がもう一つの被当接部材１３６に当接するようにされており、逆方向にいてもステアリングホイール２０それ以上の操作が阻止されることになる。このようにして、例えば、中立位置を中心とした双方向の操作範囲が規定されるのである。なお、限界ストッパ装置４０は、ステアリングホイール２０の操作範囲を走行中に変更できるものではなく、実際上、操作位置の規制位置が固定されたストッパ装置であるといえる。図示は省略しているが、被当接部材１３６の軸線方向の位置は調整可能であり、例えば、車両の出荷時，車両整備時等において、操作の限界位置を変更することは可能である。
【００６２】
＜操作位置規制装置の構成＞
上記限界ストッパ装置４０とは別のストッパ装置であるところの、操作位置規制装置としての規制ストッパ装置５０について説明する。規制ストッパ装置５０は、限界ストッパ装置４０によって規定された操作範囲内における任意の位置において、ステアリングホイール２０の操作位置の変動を規制するものである。規制ストッパ装置５０は、反力モータ２６を挟んで減速機２８とは反対側に設けられている。詳しくは、反力モータ２６とで操作角センサ２２を挟む位置に設けられている。図３に、規制ストッパ装置５０の構造を示す。なお、図３（ａ）は、装置全体を表す一部断面図であり、図３（ｂ）は、内部を図３（ａ）におけるＡ−Ａから見た図を示している。
【００６３】
規制ストッパ装置５０は、反力モータ２６の回転軸３０の回転を規制すべく、回転軸に同軸的に取り付けられた回転体（前記可動部材の一種である）としてのインナシャフト１６０の回転を規制する。規制ストッパ装置５０は、装置本体としてのハウジング１６２と、インナシャフト１６０と同軸的に設けられてインナシャフト１６０の一部分を係止するための可動ストッパ１６４とを含んで構成されている。
【００６４】
インナシャフト１６０は、概ね、有底円筒形状をなして回転軸３０が嵌入される軸嵌入部１６６と、フランジ部１６８と、シャフト部１７０とに区分けできる。回転軸３０は軸嵌入部１６６にトレランスリング１７２を介して嵌め入れらることで、通常は、インナシャフト１６０が回転軸３０と一体的に回転する。トレランスリング１７２は、回転軸３０とインナーシャフト１６０とを摩擦係合させるものであり、両者の間に所定の相対回転トルクが与えられた場合に、摩擦力に打ち勝って両者が相対回転させられる。本実施形態では、通常の操作力を超える大きな操作力がステアリングホイール２０に与えられた場合に、その操作が可能とされている。
【００６５】
可動ストッパ１６４は、外形が比較的長さの短い円柱状をなしている。図３（ｂ）から解るように、可動ストッパ１６４の中心には、シャフト部１７０の外径より僅かに大きな内径のシャフト穴１７４が設けられ、可動ストッパ１６４は、このシャフト穴１７４にシャフト部１７０が挿通する状態で、軸方向に（本実施形態では、特に断りのない限り回転軸３０の延びる方向をいう）移動可能に配置される。可動ストッパ１６０には、概ね扇形の断面を有して軸方向に貫通する係止穴１７６がシャフト穴１７４を挟んで対向する位置に２つ設けられている。また、シャフト部１７４のフランジ部１６８側には、係止穴１７６に係止される被係止部１７８が径方向に延びるように形成され、インナシャフト１６０に可動ストッパ１６４が組み合わされた状態において、被係止部１７８が係止穴１７６内に位置するようにされている。被係止部１７８と係止穴１７６とはインナシャフト１６０の回転方向において遊間１８０を有して嵌め合う状態とされており、インナシャフト１６０と可動ストッパ１６４との相対回転は、遊間１８０の分だけ許容されている。両者の一方向の相対回転が禁止される場合、被係止部１７８の一側面と係止穴１７６の一側面とが互いに当接する状態となり、また、逆方向の相対回転が禁止される場合、被係止部１７８の反対側の側面と係止穴１７６の反対側の側面とが互いに当接する状態となる。当接における衝撃の緩和等を目的として、係止穴１７６の両側面には、緩衝材１８２が設けられている。
【００６６】
シャフト部１７０の外周部には、シャフト部１７０と同軸的に圧縮コイルスプリング１９０が配設されている。スプリング１９０は、シャフト部１７０の端部に付設された円盤状の止め具１９２によって一端が係り止められるとともに、他端がリング状のワッシャ１９４を介して可動ストッパ１６４に当接するようにされ、可動ストッパ１６４は、スプリング１９０によってフランジ部１６８に押さえ付けられている。
【００６７】
ハウジング１６２は、その内部に、軸方向に直角にかつ円環状に形成された係止壁１９６を有している。係止壁１９６は、可動ストッパ１６４がフランジ部１６８に押さえ付けられた状態において、可動ストッパ１６４と一端面との間に隙間が存在する位置に形成されており、中心の穴にシャフト部１７０およびスプリング１９０を挿通させている。係止壁１９６の可動ストッパ１６４とは反対側の壁面には、電磁力発生デバイスである電磁石１９８が回転軸３０の軸線を中心とする一円周上に等角度ピッチで複数設けられている。電磁石１９８を構成する電磁コイルに通電することにより、電磁力が発生し、可動ストッパ１６４は、スプリング１９０の付勢力に打ち勝って係止壁１９６に向かって引き付けられるように移動し、係止壁１９６に係止される。可動ストッパ１６４および係止壁１９６には、互いに係合するそれぞれの面に摩擦材２００が設けられており、それら摩擦材２００によって発生する摩擦力によって、可動ストッパ１６４のハウジング１６２に対する回転が禁止される。
【００６８】
＜操舵時における操作位置規制装置の動作＞
通常の走行状態において、ステアリングホール２０を操作した場合、ステアリングホイール２０の回転は、反力モータ２６の回転軸３０の回転として伝達され、その回転軸３０と連結されたインナシャフト１６０は、ステアリングホイール２０の操作方向に応じた回転動作を行う。一方向に操作される場合、インナシャフト１６０の被係止部１７８は、その一側面が可動ストッパ１６４の係止穴１７６の一側面に当接した状態で、係止穴１７６に係止される。この状態を維持したまま、可動ストッパ１６４はインナシャフト１６０とともに回転する。逆方向に操作される場合は、被係止部１７８と係止穴１７６とは反対側の面に当接した状態となり、その状態を維持したまま、可動ストッパ１６４はインナシャフト１６０とともに逆方向に回転する。つまり、本実施形態では、操作部材の操作位置の変動が許容される状態において、係合部材である可動ストッパ１６４は、可動部材であるインナシャフト１６０とともに動作するのである。
【００６９】
先に述べたように、本操舵装置は、車速に応じてステアリングホイール２０の操作範囲を規制するように制御される。ステアリングＥＣＵ１４は、車輪速センサ１１４によって検出された車輪回転速度から車両速度を常時把握しており、その車両速度に基づく規制操作位置において、その操作位置の変動規制が行われる。ある車速においてステアリングホイール２０を転舵輪６８の転舵量が増大する方向に操作した場合、操作角センサ２２によって検出された操作角が所定の操作角を超えようとするときに、ステアリングＥＣＵ１４は、要転舵規制状態であると判断し、その時点での操作角を超える操作が禁止されるのである。具体的には、その時点で、電磁石１９８が電磁力を発生させ、可動ストッパ１６４が軸方向に移動させられ、可動ストッパ１６４とハウジング１６２とが摩擦係合させられる。可動ストッパ１６４とハウジング１６２との間には比較的強い摩擦力が発生し、両者の相対回転が禁止されることにより、インナシャフト１６０の上記操作に応じた方向の回転が禁止され、その結果、ステアリングホイール２０の操作角が増大する方向の操作が規制される。つまり、操作部材の操作位置の車輪の転舵量が増大する方向への位置変動が規制されるのである。
【００７０】
また、本操舵装置は、転舵部１２の負荷がある程度以上となる場合においても、ステアリングホイール２０の操作が規制するように制御される。例えば、車輪が縁石等に当たっているような場合に、転舵部１２にかかる負荷が大きくなり、転舵が容易ではないことを運転者に認識させるために、ステアリングホイール２０の操作角の変動を規制する。ステアリングＥＣＵ１４は、ステアリングホイール２０を操作した場合において、軸力センサ７６によって検出されたタイロッド６４に作用する軸力が所定の値を超えたとき、あるいは、電流計７４によって検出された転舵モータの負荷電流が所定の値を超えたときに、要転舵規制状態であると判断して、その時点の操作角の上記操作方向の変動を規制する。具体的には、前記車速に応じた規制の場合と同様、電磁石１９８によって電磁力を発生させることによって行われる。なお、車速対応規制の場合と異なり、転舵量が増大する方向への操作位置の変動が規制されるだけでなく、状況に応じ、転舵量が減少する方向への操作位置の変動も規制される。すなわち、転舵部負荷対応規制の場合は、前記限界ストッパ装置４０によって規定されているステアリングホイール２０の全操作範囲内で、任意の操作位置において、任意の方向の操作が規制可能とされているのである。
【００７１】
ステアリングホイール２０の操作が規制状態にある場合は、上述したように、可動ストッパ１６４のハウジング１６２に対する回転が禁止されている。この状態から、ステアリングホイール２０を戻す操作を行う場合を考える。インナーシャフト１６０と可動ストッパ１６４とが遊間１８０を有した係合とされているため、規制される方向と逆の方向への操作は、遊間１８０に応じた分だけ許容されている。したがって、戻し操作を行ってステアリングホイール２０の操作角が変化した場合、ステアリングＥＣＵ１４は、操作角センサ２２の検出値から戻し操作が行われた事実を認識し、電磁石１９８を構成する電磁コイルへの通電を遮断して規制状態を解除する。
【００７２】
また、前述したように、トレランスリング１７２を介して、インナシャフト１６０と回転軸３０とが連結されている。上述のようなステアリングホイール２０の操作規制がされた状態であっても、大きな操作力がステアリングホイール２０に与えられた場合には、インナシャフト１６０と回転軸３０との相対回転が許容されることになる。
【００７３】
以上の動作から、本操舵装置の構成についてまとめれば、操作位置規制装置としての規制ストッパ装置５０は、可動部材としてのインナシャフト１６０の回転動作を規制するものであり、可動部材位置規制装置の一種であるといえる。その回転動作の規制のため、係合部材としての可動ストッパ１６４を、装置本体であるハウジング１６２とインナシャフト１６０との両者に同時に係合可能な構造とされている。ハウジング１６２と可動ストッパ１６４との係合部分が、前述の第１係合部に相当し、インナシャフト１６０と可動ストッパ１６４との係合部分が前述の第２係合部に相当するものとなっている。第１係合部は、摩擦係合であるとともに、その係合状態を変更して規制状態と非規制状態とを切替えている。つまり、規制ストッパ装置５０は、電磁石１９８を主体とする係合状態変更装置を含んで構成されており、非規制状態では、第１係合部の係合を解除する機能を有している。また、第２係合部は、遊間１８０を有する当接係合であり、選択的に規制方向を切替えるとともに、規制された方向とは逆の方向の操作を許容するように作用する。つまり、第２係合部を含んで反対方向変動許容装置が構成されているのである。また、トレランスリング１７２を含んで、操作力対応変動許容装置が構成されているといえる。ステアリングＥＣＵ１４は、車両速度，転舵部１２の負荷状態等の規制パラメータに基づいて要転舵規制状態を判断するとともに、要転舵規制状態に対応して規制ストッパ装置５０を制御する規制装置制御部としての機能を有するものとされている。
【００７４】
＜操作位置規制装置の変形態様＞
上記規制ストッパ装置５０では、可動ストッパ１６４とハウジング１６２との係合状態を変更して規制状態と非規制状態とを切替えるとともに、可動ストッパ１６４とインナシャフト１６０との係合において規制の方向を切替えるように構成されている。この態様に代え、例えば、可動ストッパ１６４に相当する係合部材とインナシャフト１６０に相当する可動部材との係合状態を変更して、規制状態と非規制状態とを切替える態様とすることができる。また、上記規制ストッパ装置５０では、可動ストッパ１６４とハウジング１６２とが摩擦係合されている。この摩擦係合による摩擦力を適当なものとすることにより、所定の操作力を超える操作が行われた場合に、その部分で摺動するようにし、その部分に前述の操作力対応変動許容装置としての機能を担わせることもできる。さらに、摩擦係合に代え、例えば、図４に示すように、可動ストッパ１６４とハウジング１６２との係合を、噛み合わせる態様の係合とすることができる。図４（ａ）および図４（ｂ）は、可動ストッパ１６４とハウジング１６２の係止壁１９６とを軸方向から見た図である。先の実施形態において、両者の摩擦材２００が設けられていた面に、図４（ｃ）に図４（ａ）におけるＢ−Ｂ視として示すような、断面が山形に形成された条２１０、および、これに噛み合う溝２１２を、それぞれ等角度ピッチで放射状に形成させた態様の係合部である。本態様の係合部を採用すれば、規制時において、摩擦係合と比較して、よりしっかりとした係合状態を作り出すことができる。このように、上記規制ストッパ装置５０は、種々の変形態様で実施することができる。
【００７５】
図５に、操作位置規制装置として、上記規制ストッパ装置５０とは別の態様の規制ストッパ装置の構造を示す。本規制ストッパ装置２１８は、上記規制ストッパ装置５０と類似の構造をなしているため、同じ機能を行う部品，部材等は同じ名称および符号で表すとともに、以下の説明は、規制ストッパ装置５０と異なる部分についてのみ説明する。
【００７６】
規制ストッパ装置２１８では、インナシャフト１６０はシャフト部１７０が短くされ、被係止部１７８を超えない長さとされている。シャフト部１７０が短くされたことにより、ハウジング１６２も短くされ、係止壁１９６は、ハウジング１６２の端面とされており、その外側に、ハウジング１６２の一部をなして電磁石１９８を被うカバー２２０を有している。可動ストッパ１６４とインナシャフト１６０のフランジ部１６８との間には、断面が波型とされた円環状のスプリング２２２が介装されており、電磁石１９８が電磁力を発生させていない状態においては、可動ストッパ１６４は、比較的緩い力付勢されて係止壁１９６に係止されるようにされている。可動ストッパ１６４は、前記のものより大きな径を有するものとされており、図５（ｂ）に示すように、断面が円弧形状をなす磁石２２４がシャフト穴を挟む位置に対向して設けられている。
【００７７】
本規制ストッパ装置２１８では、電磁石１９８を構成する電磁コイルへの通電方向を切替えるように制御される。非規制状態では、電磁石１９８が磁石２２４との間に斥力が働く方向の電磁力を発生させることで、可動ストッパ１６４と係止壁１９６との係合が解除されるようにされており、摩擦部材２００どうしが接触せず、摩擦力は発生しない。したがって、インナシャフト１６０の回転は規制されずに、ステアリングホイール２０の操作位置の変動が許容される。これに対し、規制状態では、電磁石１９８が磁石２２４との間に引力が働く方向の電磁力を発生させて、可動ストッパ１６４と係止壁１９６とは強い力で押付け合いながら係合し、両者の間には大きな摩擦力が発生する。この状態においては、可動ストッパ１６４の回転は禁止され、前述の態様の場合と同様に、ステアリングホイール２０の操作位置の変動が禁止されることになる。この態様によれば、例えば、操作部１０への電力供給が遮断された場合にも、摩擦係合による摩擦力発生し、可動ストッパ１６４の回転が完全には阻止されない程度の規制を受ける。したがって、かかる場合にも運転者に操作感を与えることができる操作部１０を構成できることから、本規制ストッパ装置２１８は、フェイルセーフの観点において望ましい態様となる。
【００７８】
図６に、操作位置規制装置のさらに別の態様である規制ストッパ装置の構造を示す。図６に示す規制ストッパ装置２４０は、可動部材として、通常は回転軸３０と一体的に回転する回転被規制板２４２を採用し、その回転被規制板２４２の回転動作を規制することにより、ステアリングホイール２０の操作位置の変動を規制するものである。回転被規制板２４２は、円盤状をなす円盤部２４４と、円盤部と同軸的に設けられた軸嵌入部２４６とを有している。軸嵌入部２４６は、トレランスリング１７２を介して回転軸３０を嵌入させている。装置本体となるハウジング２４８の外周部には、軸方向における円盤部２４４に相応する位置に、プランジャ装置２５０が設けられている。プランジャ装置２５０は、駆動源としての電磁力発生デバイスを備え、それの励磁状態においてプランジャピン２５２が前進し、消磁状態においてプランジャピン２５２が後退するようにされている。回転被規制板２４２の円盤部２４４の外周部には、複数の係止溝２５６が等角度ピッチで設けられ、プランジャピン２５２が前進した状態において、先端部がハウジング２４８を貫通して設けられたピン穴２５８から内部に突出し、係止溝２５６のいずれかに係合するようにされている。係合状態において、回転被規制板２４２の回転位置が規制されることにより、ステアリングホイール２０の操作位置の変動が規制される。
【００７９】
なお、プランジャピン２５２が係止溝２５６のない部分に前進した場合であっても、回転被規制板２４２が回転することにより、最寄の係止溝２５６に係合する。回転規制板２４２は、間欠的な位置でしか規制できないが、回転被規制板２４２の回転はステアリングホイールの１回転に対して数多く回転するようにされていることから、かかる態様であっても、ステアリングホイール２０の操作範囲において任意の位置で規制するものとして扱うことができる。また、係止溝２５６の幅は、プランジャピン２５２の先端部の外径より幾分大きくされており、ガタを有して係合する状態となる。したがって、本規制ストッパ装置２４０も、一方向の回転が規制された状態においても、反対方向の狭範囲の回転が許容される構造とされ、規制ストッパ装置２４０は前記反対方向変動許容装置としての機能をも有しているのである。
【００８０】
プランジャ装置２５０を利用した上記規制ストッパ装置２４０では、回転規制板２４２が可動部材となり、プランジャピン２５２が係合部材となる。そして、この両者の係合によって前述の第１係合部が構成され、その係合状態が変更されることで規制状態と非規制状態とが切替られる。すなわち、本態様の規制ストッパ装置２４０では、プランジャ装置２５０を含んで、前記係合状態変更装置が構成されており、また、前記可動部材位置規制装置が構成されているのである。なお、上記態様では、プランジャ装置２５０は、駆動源として電磁力発生デバイスを採用するソレノイド型のものとされているが、これに代え、例えば、電動モータを駆動源とし、ウォーム＆ラック等のギヤ機構によってプランジャピン２５２を前進後退させる構造のものとしてもよい。かかる態様のものは、簡単な構成によって強い係止力を得ることができ、例えば、イグニッションスイッチをＯＦＦ状態にしたときに作用するステアリングロック装置としても利用することが可能である。
【００８１】
プランジャ装置２５０を利用した規制ストッパ装置２４０の変形例を、図７に示す。図７に示すものは、プランジャ装置２５０によって、フック状の係止具２６０を、リンク機構を利用して作動させるものであり、係止具２６０の先端部が、上記同様、係止溝２５６のいずれかに係合して、可動部材である回転被規制板２４２の回転位置の変動を規制し、それにより、ステアリングホイール２０の操作位置の変動が規制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】操作部に設けられた操作範囲規定装置としての限界ストッパ装置の構造を示す一部断面図である。
【図３】操作部に設けられた操作位置規制装置としての規制ストッパ装置の構造を示す一部断面図である。
【図４】図３に示す規制ストッパ装置において摩擦係合の代わりに採用可能な噛合係合に関する具体的構成を示す図である。
【図５】操作位置規制装置としての別の態様の規制ストッパ装置の構造を示す一部断面図である。
【図６】操作位置規制装置としての別の態様の規制ストッパ装置の構造を示す一部断面図である。
【図７】図６に示す規制ストッパ装置の変形例の構造を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０：操作部 １２：転舵部 １４：ステアリング電子制御ユニット（規制装置制御部） ２０：ステアリングホイール（操作部材） ２２：操作角センサ ２４：操作反力付与装置 ２６：反力モータ ２８：減速機 ３０：回転軸 ４０：限界ストッパ装置（操作範囲規定装置） ５０：規制ストッパ装置（操作位置規制装置；可動部材位置規制装置） ６８：転舵車輪 ７２：転舵位置センサ７４：電流計 ７６：軸力センサ １１４：車輪速センサ １６０：インナシャフト（可動部材） １６２：ハウジング（装置本体） １６４：可動ストッパ（係合部材） １７２：トレランスリング（操作力対応変動許容装置） １７６：係止穴 １７８：被係止部 １８０：遊間（反対方向変動許容装置） １８２：緩衝材 １９６：係止壁 １９８：電磁石（電磁力発生デバイス） ２００：摩擦材 ２１８：規制ストッパ装置 ２２４：磁石 ２４０：規制ストッパ装置２４２：回転被規制板 ２５０：プランジャ装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle steering device that steers wheels according to a driver's operation, and more particularly, to an operation restriction of an operation member operated by a driver.
[0002]
[Prior art]
The operating part operated by the driver and the steering part that steers the wheels are mechanically separated, and the wheels are steered by the driving force of another driving source, regardless of the operating force applied to the operating member by the driver. (Hereinafter, sometimes referred to as a "separated steering device" or "separable steering device") has been proposed. In such a steering device, it is desirable to provide a stopper device for determining the limit of the operation range of the operating member in order to make the driver aware of the limit of the steering range of the wheel. One example of the device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-194152.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-194152
[0004]
Problems to be Solved by the Invention, Means for Solving Problems, and Effects
In the technique described in the above publication, the operation of the operating member at the predetermined position is only stopped, and the position where the operation is stopped cannot be arbitrarily changed. More specifically, the range in which the operation of the operation member is restricted cannot be arbitrarily changed during traveling. On the other hand, in the separation type steering device, it may be desired to flexibly control the operation of the operation member according to the running state of the vehicle, the situation where the steering device is placed, and the like. In that case, even if the technology disclosed in the above publication is adopted, it is difficult to sufficiently satisfy the demand, and a practical separation type steering device cannot be realized.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an operation unit / steering unit separated type steering apparatus which is excellent in practicality. According to the present invention, a vehicle steering apparatus of the following aspects is obtained. As in the case of the claims, each aspect is divided into sections, each section is numbered, and the number of another section is cited as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the present invention and should not be construed as limiting the technical features and combinations thereof described in the present specification to those described in the following sections. . In addition, when a plurality of items are described in one section, the plurality of items need not always be adopted together. It is also possible to select and adopt only some items.
[0006]
In the following items, (1) corresponds to claim 1, (2) corresponds to claim 2, and (3) and (4) correspond to claim 3, Claim (6) corresponds to claim 4, the combination of (7) and (5) corresponds to claim 5, the combination of (8) and (10) corresponds to claim 6, The combination of (11) and (12) corresponds to claim 7, the combination of (14) and (15) corresponds to claim 8, the (16) to claim 9, Claim (17) corresponds to claim 10, (18) to claim 11, and (21) to claim 12.
[0007]
(1) an operation unit including an operation member that is bidirectionally operated in an operation direction determined by a driver for steering;
A steering unit that steers wheels to a steering position corresponding to an operation position of the operation member by a driving force of a drive source different from the operation member;
A vehicle steering system including:
The operation unit includes an operation position restriction device that restricts a position change in an arbitrary operation position within an operation range of the operation member in a direction in which at least the wheel turning amount of the operation position increases. Vehicle steering system.
[0008]
The steering device is, for example, in a range where the steering of the wheels is limited due to the structure of the steering device (hereinafter, may be referred to as a “steering limit range”), such as a road surface condition such as a wheel abutting a curb. In some cases, further steering is limited. In such a case, in the steering unit with separate operation unit / steering unit, the steering limitation cannot be directly transmitted to the steering unit, and the driver cannot know the fact. In such a case, in the steering device of the present invention, the operation position of the operation member is regulated, so that the driver can be made aware of the fact that the steering is regulated. Further, for example, when the vehicle is running at a high speed, turning the wheels to a large extent will significantly disturb the attitude of the vehicle. Even in such a case, it is desirable to limit the steering. In a separation type steering device in which the reaction force from the wheels is not directly transmitted to the operation member, it is particularly important to limit the steering position in such a case. Even in such a case, the steering device of the present invention exhibits an advantage. As described above, the steering device of the present invention that can restrict the operation position at an arbitrary position is a practical steering device.
[0009]
In some cases, the operation unit / steering unit separation type steering device is provided with an operation reaction force applying device that applies a force opposing the operation to the operation member in order to give a driver a steering feeling. The operation reaction force imparting device uses, for example, an electric motor or the like as a drive source (which can be referred to as a “reaction force motor”), detects a reaction force from a road surface received by wheels by turning, and responds to the reaction force. An operation reaction force is applied to the operation member. One of the methods for restricting the operation of the operation member is to increase the operation reaction force. However, according to this method, in order to obtain a strong regulation state, the output of the motor as the drive source must be increased, and a large motor is required. This leads to an increase in the cost of the steering device. The operation position restricting device according to the present invention does not restrict by such a method, but directly restricts the position to be operated, and plays a role as a stopper in a flat manner. The steering device of the present invention having the operation position regulating device for directly regulating the operation position of the operation member has an advantage that the operation section can be made compact and inexpensive without requiring an excessively large motor. .
[0010]
Specific aspects of the steering device of the present invention, more specifically, specific aspects of the operation position regulating device will be described in a later section. As the configuration of the operation unit, a known configuration can be widely adopted. For example, generally, a steering wheel can be adopted as the operation member, but it may be a joystick or the like, which may be operated linearly. An operation unit may be configured such that two grips that operate in tandem are operation members and the grips are operated. Also, as for the configuration of the steering portion, a known configuration can be widely adopted. For example, various types of actuators for turning wheels, such as an electric type and a hydraulic type, can be adopted. Further, the steering position according to the operation position of the operation member is determined, but this only means that the operation position of the operation member and the steering position of the wheel correspond one-to-one. Not something. A mode in which the steering position corresponding to one operation position can change, for example, a mode in which the steering position changes according to a vehicle running state such as a vehicle speed, is also included.
[0011]
(2) The vehicle steering device according to (1), wherein the operation position regulating device regulates a position change in an arbitrary direction at an arbitrary operation position within an operation range of the operation member.
[0012]
In a normal vehicle running state, it is sufficient to restrict the operation in the direction in which the steering amount increases, but, for example, in a state where the wheel is fitted in a dent, the operation in the direction in which the steering amount decreases is required. May be desired. The steering device according to the mode described in this section is a device capable of restricting steering even in such a case. That is, according to the aspect described in this section, a more practical steering device is realized.
[0013]
(3) The operating position regulating device includes a movable member that operates bidirectionally in an operation direction determined in conjunction with the operation of the operating member, and an operating position of the movable member that regulates a position change of the operating member. The vehicle steering system according to the above mode (1) or (2), further comprising a movable member position restriction device that restricts fluctuation.
[0014]
Operating members such as a steering wheel are operated relatively large. When directly restricting the operation position of such an operation member, the operation position restriction device may be increased in size. In the steering device described in this section, the operation position of the operation member is regulated by regulating the operation position of the movable member interlocked with the operation member, and the operation of the movable member employs a small movable member. By reducing the range, a relatively compact operation unit is realized. The movable member may be, for example, a moving body that moves linearly or curvedly, or a rotating body that rotates or revolves. When the movable member is a moving body, the operation is a movement operation, and the restricted operation position is the movement position. In the case of a rotating body, it is a rotating operation, and the rotating position is regulated.
[0015]
(4) the movable member position regulating device comprises: (a) an apparatus main body; (b) an engaging member capable of simultaneously engaging one and the other of the apparatus main body and the movable member; In order to switch between a state in which the positional change of the member is restricted and a state in which the positional change is not restricted, an engagement state changing device for changing an engagement state between one of the apparatus main body and the movable member and the engagement member is provided (3). The steering apparatus for a vehicle according to the above item.
[0016]
When regulating the operating position of the movable member, for example, it is conceivable to regulate a part of the movable member in contact with a member to be contacted as a stopper to regulate the operating position. Assuming that the position is regulated by the contact method, the steering device of the present invention needs to regulate the operating position of the operating member in both directions. A contact member is required. Further, since it is necessary to regulate the position at an arbitrary position, it is necessary to individually change the position of each of the contacted members. The mode described in this section regulates the operating position of the movable member by engaging one engagement member with both the device main body and the movable member whose positions are fixed, and It is possible to adopt a mode that does not require a contacted member. More specifically, in the mode described in this section, one of the apparatus main body and the movable member engages with the engagement member, and the other of the apparatus main body and the movable member engages with the engagement member ( Hereinafter, in the movable member position regulating device, the former engaging portion may be referred to as “first engaging portion”, and the latter engaging portion may be referred to as “second engaging portion”. Then, by changing the engagement state of the first engagement portion, which is one of the two engagement portions, the state is switched between a state in which the position change of the movable member is regulated and a state in which the movement is not regulated. In addition to switching between the regulated state and the regulated state by the first engaging portion, for example, if the second engaging portion is configured to be capable of switching the direction of regulation, the second engaging portion can be moved in any direction at any operating position. Of the movable member can be restricted. The specific mode of the second engagement portion capable of switching the direction of the regulation will be described in detail later. For example, for example, one of the other of the apparatus main body and the movable member constituting the second engagement portion and one of the movable member To provide two abutting portions facing each other in the operation direction of the movable member, and to provide the other abutting portions that selectively abut one of the abutting portions in accordance with the regulated direction. do it.
[0017]
(5) The engagement state changing device releases the engagement between the one of the device main body and the movable member and the engagement member in a state where the position change of the movable member is not restricted (4). A vehicle steering system according to item 7.
[0018]
The engagement state changing device can switch between a state in which the engagement state is firmly engaged and a state in which the engagement state is moderate. For example, this is a mode in which the position change of the movable member is regulated in the strong engagement state, and the position change is allowed in the gentle engagement state. On the other hand, according to the mode described in this section, when the engagement state of the first engagement portion is changed to switch between the above-described restricted state and the non-restricted state, the first engagement Is an aspect in which the engaged state is disengaged. In a state where the position change of the movable member is not restricted, the engagement of the first engagement portion is released, and in this state, a smooth operation of the operation member is secured.
[0019]
(6) The engagement state changing device includes an electromagnetic force generation device, and the engagement member is moved by an electromagnetic force generated by the electromagnetic force generation device, so that one of the device main body and the movable member is connected to the engagement member. The vehicle steering system according to the mode (4) or (5), wherein the state of engagement with the joining member is changed.
[0020]
The method of changing the engagement state of the first engagement portion is not particularly limited. However, the mode described in this section is one of the modes limited to the method of changing the engagement state. According to the aspect, the engagement state of the first engagement portion can be easily changed. Specifically, for example, the engaging member is formed from a ferromagnetic material such as steel, and an electromagnet is provided on one of the apparatus main body and the movable member, and the electromagnetic coil forming the electromagnet is energized to thereby form the apparatus. A mode in which the engaging member is moved so as to be attracted to one of the main body and the movable member corresponds to this.
[0021]
(7) A magnet is provided on the engagement member, and the engagement state changing device moves the engagement member by switching a direction of the electromagnetic force generated by the electromagnetic force generation device (6). The steering apparatus for a vehicle according to the above item.
[0022]
When the engagement state of the first engagement portion is changed using the electromagnetic force generation device, a mode in which the engagement member is moved by switching between the electromagnetic force generation state and the non-generation state may be considered. In that case, in order to avoid a state where the position of the engaging member is not determined in the non-generating state, for example, means for fixing the position by applying some urging force to the engaging member is adopted. Specifically, for example, a spring or the like is interposed between the engaging member and the movable member or the apparatus main body, and in an unregulated state, the engaging member is pressed against the movable member or the apparatus main body by the urging force of the spring or the like. It is a means of attaching or attracting. On the other hand, as in the mode described in this section, if a magnet is provided on the engaging member and the direction of the electromagnetic force of the electromagnetic force generating device is switched, the attractive force and the repulsive force can be selectively applied to the engaging member. For example, the position of the engaging member in the non-regulated state can be fixed without providing the urging means such as the spring. In addition, by using the urging means such as the above-mentioned spring together, by switching three states of a state in which attraction is generated, a state in which repulsion is generated, and a state in which neither attraction nor repulsion is generated, The first engagement portion may be configured so that three engagement states can be selected.
[0023]
(8) The movable member position regulating device has a friction material interposed between the one of the device main body and the movable member and the engagement member for frictionally engaging the engagement member, and the friction material The vehicle steering device according to any one of (4) to (7), wherein the frictional force generated thereby realizes a state in which the position fluctuation of the movable member is regulated.
[0024]
Various methods such as engagement, engagement, fitting, and rubbing can be adopted as the engagement method of the first engagement portion. For example, if the position fluctuation of the movable member can be regulated by the frictional force as in the mode described in this section, the structure of the movable member position regulating device can be simplified. The friction material is not particularly limited. For example, a material suitable for the friction force to be generated, such as a material used for a brake pad or a material used for a clutch, may be adopted.
[0025]
(9) When the friction member has an operation force applied to the operation member that is equal to or greater than a set operation force having a set magnitude, sliding of one of the device main body and the movable member and the engagement member is performed. The vehicle steering system according to the mode (8), wherein a frictional force of an allowable magnitude is generated.
[0026]
The mode described in this section can be considered as one mode of the operation force-capable variation permissible device described later. According to the mode described in this section, for example, even when the operation is restricted against the driver's intention for some reason, the operation member is operated with a considerably large force exceeding the normal operation force. As a result, the steering of the wheels becomes possible, so that the steering device is rich in flexibility.
[0027]
(10) The engagement state changing device includes an electromagnetic force generation device, and the engagement member is moved by an electromagnetic force generated by the electromagnetic force generation device to make one of the apparatus main body and the movable member and the engagement member move. It is for changing the engagement state with the joining member, and when the electromagnetic force generating device is not generating an electromagnetic force, the frictional force is smaller than a frictional force generated in a state where the position fluctuation of the movable member is regulated. The vehicle steering device according to the mode (8) or (9), wherein one of the apparatus main body and the movable member is engaged with the engagement member by generating a frictional force.
[0028]
The mode described in this section is one mode in a case where the first engagement portion is frictionally engaged and the engagement member uses an electromagnetic force generating device. According to the mode described in this section, for example, even in the event of a failure in which the supply of power to the device constituting the operation unit, such as the electromagnetic force generating device, the above-described reaction motor, etc. Since a relatively weak friction force is generated in the engagement portion, the operation of the operation member can be stabilized. The mode described in this section may include both a mode in which electromagnetic force is not generated in a non-regulated state and a mode in which electromagnetic force is generated.
[0029]
(11) The movable member position regulating device moves the other of the apparatus main body and the movable member and the engaging member together to prevent a part of the movable member from moving in one direction in the operation direction. Can be brought into contact with each other, and the other parts are engaged with each other in a state where they can be brought into contact with each other so as to prohibit relative movement in the direction opposite to that direction (4). The vehicle steering system according to any one of the above modes (10) to (10).
[0030]
The mode described in this paragraph is another mode that is different from the first mode for engaging in switching between the restricted state and the non-regulated state, that is, the mode in which a limitation on the second mode is added. is there. The movable member operates bidirectionally in a direction determined in accordance with the operation of the operation member, and the movable member position regulating device changes the operation position in both the one direction and the other direction in the bidirectional direction. Is regulated. In order to restrict the position fluctuation of the movable member in both directions, the second engaging portion described in this section is the other of the device main body and the movable member which are members or the like constituting the second engaging portion. And the engaging member are in contact with each other. Specifically, different parts are brought into contact depending on the direction of regulation. That is, it can be said that the second engagement portion plays a role of switching the direction of restriction. For example, one of the other of the apparatus main body and the movable member and one of the movable members are provided with two abutted portions facing each other in the operation direction of the movable member, and the other abutted portions are provided on the other in accordance with the regulating direction. The aspect in which the contact portion selectively contacting one of the two is included in the aspect of the second engagement portion described in this section. By adopting the second engagement portion having the above configuration, unlike the above-described regulating device in which the two abutted members are disposed, the engagement member as one member is used. In addition, it is possible to easily restrict the bidirectional positional change of the movable member at an arbitrary operation position.
[0031]
(12) The movable member position regulating device engages with the other of the device main body and the movable member and the engagement member with a play present in the operation direction of the movable member so as to be movable with the device main body. The vehicle steering system according to (11), wherein a relative operation of an amount corresponding to the play between the other of the members and the engagement member is allowed.
[0032]
The mode of engaging with play in this section includes, for example, a mode of engaging with play. By adopting the mode of engaging with a predetermined amount of play, when the position change in one direction of the movable member is restricted, the position change in the reverse direction by an amount corresponding to the predetermined amount is allowed. Will be. For example, consider a case where the operation position of the operation member is detected and the fluctuation of the operation position is regulated at a predetermined operation position. In this case, when adopting the second engagement portion having no play, if it is attempted to restrict the fluctuation in one direction, the fluctuation in the opposite direction is also restricted at the same time. In this case, even if the operation member is operated in the returning direction, the operation member cannot be returned. In order to avoid this situation, it is necessary to detect that the operating member has been operated in the reverse direction by using a detecting means such as a torque sensor. By adopting the mode described in this section, even in the state where the fluctuation in one direction is regulated, the fluctuation in the opposite direction is allowed, so even if the control based on the operation position of the operation member is simply performed, A regulation state in only one direction is realized. Further, even when the means for detecting the reverse operation is provided, if the return operation of the operation member is abrupt, a slight feeling of catching may be left in the operation. In the mode described in this section, even in such a case, the presence of the play space allows the operation of the operation member without a sense of being caught. The amount of play can be arbitrarily set to an appropriate amount according to the characteristics desired by the steering device. The mode described in this section is one mode of the opposite-direction fluctuation permitting device described later.
[0033]
(13) The movable member position regulating device according to the mode (11) or (12), further including a cushioning material interposed in a portion where the other of the fixed member and the movable member and the engaging member abut on each other. The vehicle steering system according to any one of the preceding claims.
[0034]
As in the mode described in this mode, if the other of the fixed member and the movable member is brought into contact with the engagement member via the cushioning material in the second engagement portion, the impact at the time of contact can be reduced. The operation feeling of the operation member is improved. In addition, there are merits such as suppression of a tapping sound generated at the time of contact and reduction of a load on the device.
[0035]
(14) The movable member is a rotating body that rotates in conjunction with the operation of the operating member, and the movable member position regulating device regulates a rotating operation position of the rotating body. The vehicle steering system according to any one of (13) to (13).
[0036]
As described above, the operation of the movable member may be a linear movement operation or a rotation operation. For example, when a general steering wheel is used as the operation member, the steering wheel is operated to rotate. Therefore, as in the mode described in this section, if a rotating body that rotates according to the rotation is employed as the movable member. Thus, an operation unit having a simple configuration is realized.
[0037]
(15) The operation section includes a motor and a speed reduction device that transmits the rotation of the motor at a reduced speed, and includes an operation reaction force application device that applies an operation reaction force against the operation of the operation member to the operation member. Wherein the movable member position regulating device is provided between the motor and the speed reducer or on the side opposite to the motor speed reducer, and regulates the rotational operation position of the rotating body that rotates by the rotation of the motor. (14) The vehicle steering system according to (14).
[0038]
As described above, in order to give a driver an operational feeling, a steering device of a separated operation unit / steering unit may be provided with a means for applying an operation reaction force using a motor as a drive source. In this case, in order to provide an efficient reaction force with a small output motor, it is common to reduce the rotation of the motor by a reduction device such as a reduction gear and transmit the rotation to the operation member. In principle, the position of the rotating body as a movable member is not limited, but the mode described in this section is one mode in which the position is limited. In the embodiment described in this section, for example, an embodiment in which the rotating shaft of the motor itself is the rotating body, an embodiment in which the input shaft itself of the reduction gear connected to the rotating shaft of the motor is the rotating body, or those shafts And a rotating member provided so as to be integrally rotatable with the rotating body. Unlike these embodiments, when the output shaft of the speed reducer is the above-described rotating body, a large torque is required to regulate the rotating operation of the rotating body. As in the mode described in this section, if a rotating body as a movable member is arranged in a portion of the operation unit on the motor side bordering the reduction gear, the regulating force for regulating the rotating operation of the rotating body is small. Can be done.
[0039]
(16) In the state in which the operation portion is restricted in the fluctuation of the operation position of the operation member, the operation force applied to the operation member in the restricted direction is equal to or larger than a set operation force of a set magnitude. The steering apparatus for a vehicle according to any one of (1) to (15), further including an operation force corresponding variation allowable device that allows the operation position to change in the direction in that case.
[0040]
Even when the operation position of the operation member is restricted, there is a case where the user wants to operate the operation member beyond the restricted position. In this case, it is convenient if the operation can be performed by operating with an operation force larger than the normal operation force. According to the mode described in this section, such an operation becomes possible. For example, a portion that frictionally engages between the operation member and a portion that regulates the operation of the movable member in the operation position regulating device is provided, and the frictionally engaged portion is provided with an operation force equal to or greater than a predetermined operation force to the operation member. What is necessary is just to comprise so that an engagement part may slide when given. For example, if a so-called tolerance ring or the like is used, it is possible to configure an operation force-compatible variation permitting device having a simple structure. In the case of a steering device that performs an operation to detect the operation position of the operation member with a sensor and determine the amount of turning of the wheel based on the detected value, the operation member and the operation force corresponding variation allowable device It is desirable to dispose the above sensor between them. Further, in the aspect described in this section, when the operation force corresponding variation allowable device is provided in a portion other than the operation position restricting device, even when the operation position restricting device performs unintended operation restriction for some reason, the operating member Can be performed, and the steering apparatus is excellent from the viewpoint of fail-safe.
[0041]
(17) The operation position restricting device includes an opposite direction fluctuation permitting device that permits at least a narrow range of position fluctuation in a direction opposite to the direction in which the operation position of the operation member is restricted. The steering apparatus for a vehicle according to any one of the above items.
[0042]
As described above, when the operation position of the operation member is detected and the wheel turning amount is determined based on the detected value, if the operation in the direction opposite to the restricted direction is not allowed, the operation is performed. The operation of returning the member cannot be performed easily. In order to enable the return operation, it is necessary to separately provide a sensor for detecting that the operation member has been operated in the return direction in addition to the operation position. In the mode described in this mode, since the operation position regulating device allows the operation in the reverse direction, the operation member can be returned by a simple structure without the need for the sensor. Further, as described above, according to the mode described in this section, it is possible to effectively eliminate the feeling of being caught in the return operation caused by a control delay or the like for releasing the restriction.
[0043]
(18) The steering device controls the operation position restricting device to restrict a change in the operation position of the operating member when the steering portion is in a turning-required restricting state that requires turning restriction. The vehicle steering system according to any one of the above modes (1) to (17), comprising a control device control unit.
[0044]
In the regulation device control section referred to in this section, it is determined that the turning required regulation state is established when the traveling state of the vehicle and the state of the steering device are in a predetermined situation, and based on the determination, the operating member of the operating member is determined. A mode in which control is performed so as to perform operation regulation is included. Specifically, for example, control is performed to limit the limit of the operation position of the operation member for the purpose of changing the amount of steering according to the vehicle speed, and the wheel is subject to steering control by a road surface shape such as a curb or a groove. In such a case, a control device that performs control or the like to restrict the operation of the operation member so that the driver recognizes the steering restriction is included. The turning-required restriction state includes a case where the operation of the operation member is restricted so as not to unnecessarily increase the steering amount, in addition to a case where the turning portion is actually subjected to the turning restriction by the external force. That is, the turning-required control state includes both a passive state and an active state. The restriction device control unit may be configured mainly by a control unit mainly composed of a computer, for example. In many cases, the operation unit / steering unit separated type steering device includes a control unit that controls itself, and in that case, the control unit may also serve as the control unit of the regulation device control unit.
[0045]
(19) The restricting device control unit determines whether or not the vehicle is in the turning-required restricting state based on the detected restricting parameter related to the turning control. The vehicle steering system according to claim 1.
[0046]
Whether or not the steering is required is determined based on, for example, the running state of the vehicle, the state of the steering device, and the like. In the mode described in this section, one or more parameters capable of recognizing those states are detected by some sensor, arithmetic processing is performed according to a set condition from the detected parameter values, and the processing result is set. In such a case, the vehicle control system recognizes that the vehicle is in the turning restriction state when the restriction condition is satisfied, and controls the operation of the operation member based on the recognition result.
[0047]
(20) The restricting device control unit is configured to control the control unit based on the restricting parameter including at least one selected from an operating position of the operating member, a turning position of a wheel, a vehicle speed, and a load state of the turning unit. The vehicle steering system according to item (19), which determines whether or not the vehicle is in a turning-required control state.
[0048]
The running state of the vehicle and the state of the steering device can be determined based on the parameters exemplified above. If the vehicle is equipped with various sensors in advance, these sensors can be obtained by using those sensors, or even if they are not provided, by providing those sensors for the operation restriction. Just do it. For example, when the operating position of the operating member is a steering wheel, a steering angle sensor or the like is used, and the steered position of the wheel is a sensor that detects the position of a steered rod (sometimes called an “absolute steered angle sensor”). ), The load state of the steered part is provided on the steered rod by a sensor (sometimes called a “relative steered angle sensor”) that detects the rotation angle of the steered motor that drives the steered rod. It can be detected by a reaction force sensor that detects a reaction force to the wheels from the road surface, an ammeter that detects a current supplied to the steering motor, and the like.
[0049]
(21) The vehicle steering device according to any one of (1) to (20), wherein the operation unit includes an operation range defining device that determines the operation range of the operation member.
[0050]
The operation position regulating device regulates a change in the operation position within the operation range of the operation member. The operation range of the operation member may be infinite (for example, an operation unit having a structure capable of rotating the steering wheel indefinitely) or may be finite. When the operation range is limited from the viewpoint of the structure of the operation unit, consideration for the driver, and the like, it is also possible to configure a steering device in which the operation range is determined by the operation position restriction device. The mode described in this section is a mode in which means for defining the operation range is provided separately from the operation position regulating device when the operation range is limited. This operation range defining device is a so-called fixed stopper device (meaning that the defined position can be adjusted but cannot be changed during traveling, for example). In other words, the steering device according to the mode described in this mode is a steering device having two stopper devices, a fixed stopper device relating to the operation member and a stopper device having a variable regulating position (a so-called active stopper device).
[0051]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention and some modifications of the operation position regulating device will be described with reference to the drawings. The present invention is by no means limited to the following embodiments and the like. Various modifications and improvements can be made based on the knowledge of those skilled in the art.
[0052]
<Overall configuration of steering device>
FIG. 1 schematically shows the entire configuration of the vehicle steering system according to the embodiment. The present steering device is an operation unit / steering unit separated type steering device having a structure in which an operation unit 10 and a steering unit 12 are mechanically separated. The electronic control unit includes a steering electronic control unit (steering ECU) 14 which is a control device for turning wheels according to the operation of the unit 10.
[0053]
The operation unit 10 includes a steering wheel 20 as an operation member, an operation angle sensor 22 for detecting an operation angle that is an operation position of the steering wheel 20, and an operation reaction force application for applying an operation reaction force to the steering wheel 20. And a device 24. The operation reaction force applying device 24 includes a reaction force motor 26 that is an electric motor and a speed reducer 28 that is a speed reduction device, and a rotation shaft 30 of the reaction force motor 26 is connected to an input shaft 32 of the speed reduction device 28. And the output shaft 34 is connected to the steering wheel 20, so that a relatively large operation reaction force can be applied even by a relatively small rotation force of the reaction force motor 26. The operation angle sensor 22 mainly includes a rotary encoder, and is capable of detecting an operation angle in the left-right rotation direction from a neutral position of the steering wheel 20. Since the operation reaction force applying device 24 and the operation angle sensor 22 are well known, detailed description thereof will be omitted. Note that the configuration of the operation unit 10 is not limited to the above, and various types of operation units that are already known can be employed in the steering device.
[0054]
Further, the operation unit 10 restricts the operation of the steering wheel 20 within a range defined by the limit stopper device 40, which is an operation range defining device for defining the operation range of the steering wheel 20. (In the present embodiment, two stopper devices including a regulation stopper device 50 as an operation position regulating device) are provided. These stopper devices 40 and 50 will be described later in detail.
[0055]
The steering unit 12 includes a rod driving device 62 that functions as an actuator for steering and moves the steering rod 60 in the vehicle width direction. Both ends of the steering rod 60 include a tie rod 64 and a knuckle arm 66. It is configured to be connected to each of the left and right steered wheels 68 via the power switch. The rod driving device 62 has a steering motor as a driving source. The steering motor includes a stator including a coil provided inside the housing 70 and a generally cylindrical rotor having a magnet and penetrating the steering rod 60. The steering rod 60 is supported by the housing 70 so as to be movable in the axial direction and non-rotatably, and has a threaded portion provided with a ball screw on its outer periphery. A ball nut is screwed into the threaded portion via a bearing ball, and when the rotor rotates the ball nut, the steering rod 60 is moved in the axial direction. The rotation angle of the rotor is detected by a motor rotation sensor mainly including a pulse rotor and an electromagnetic pickup, and closed rotation control is performed based on the detected value. The structure of the rod driving device 62 is already well known, and a detailed description thereof will be omitted.
[0056]
When the steered rod 60 is moved in the axial direction (lateral direction) by the rod driving device 62, the steered wheels 68 are steered to a steered angle (meaning the steered position) corresponding to the moved position. You. The rod drive device 62 is provided with a steering position sensor 72, and the movement position of the steering rod 60 is acquired by the steering position sensor 72 as an indication of the steering position. Further, the rod drive device 62 is provided with an ammeter 74 (the ammeter 74 may be provided on the ECU 14 side) for detecting a current flowing through the steering motor in order to acquire the load of the steering motor. Further, the tie rod 64 is provided with an axial force sensor 76 for detecting an axial force acting in the axial direction. The load current detected by the ammeter 74 and the tie rod axial force measured by the axial force sensor 76 are parameters indicating the load state of the steering unit 12. The configuration of the steering section 12 is not limited to the above-described configuration, and the present steering apparatus may employ various known types of steering sections provided with other types of actuators, sensors, and the like. it can.
[0057]
This steering device is controlled by a steering ECU 14 mainly composed of a computer 100. The computer 100 includes a CPU 102, a ROM 104, a RAM 106, an input / output interface (I / O) 108, a bus 110 connecting them, and the like. The input / output interface 108 is connected to the reaction force motor 26, a regulating stopper device 50, a rod driving device 62, etc., which will be described later, via respective driving circuits (drivers) 112. A rudder position sensor 72, an ammeter 74, an axial force sensor 76, a wheel speed sensor 114 for detecting a rotational speed of a wheel for obtaining a running speed of the vehicle, and the like are connected.
[0058]
The control by the steering ECU 14 is performed as follows. When the driver operates the steering wheel 20 for steering, the operation angle is detected by the operation angle sensor 22. In the present steering apparatus, the turning angle of the turning wheel 68 is determined based on the operating angle of the steering wheel, and the turning angle is also changed according to the running speed of the vehicle ( For example, when the vehicle speed is high, the steering angle is set to be smaller than when the vehicle speed is low. More specifically, based on the wheel speed detected by the wheel speed sensor 114 and the detected operation angle, the moving position of the steering rod 60 is determined according to the model stored in the ROM 104. The actual movement position of the steering rod 60 is detected by the steering position sensor 72, and the deviation is determined based on the deviation between the detected actual movement position and the determined movement position. That is, the rod driving device 62 is controlled so as to eliminate the problem.
[0059]
On the other hand, the reaction force received by the steered wheels 68 from the road surface during steering is determined by the axial force received by the tie rod 64 detected by the axial force sensor 76 and the load current of the steered motor detected by the ammeter 74. Based on the model stored in the ROM 104 based on the model. The reaction motor 26 is controlled based on the determined reaction force, and an operation reaction force corresponding to the reaction force received from the road surface is applied to the steering wheel 20.
[0060]
<Operation range defining device>
In the operation unit 10 of the present steering device, the above-described limit stopper device 40 is provided on the opposite side of the steering wheel 20 across the speed reducer 28 as an operation range defining device. FIG. 2 shows the structure of the limit stopper device 40. The limit stopper device 40 has a housing 130 fixedly provided to the speed reducer 28, and one end of the housing 130 rotatably holds one end of the output shaft 34. The output shaft 34 has a male screw part 132 provided with a ball screw, and a ball nut 134 having a bearing ball is screwed to the male screw part 132. On the inner surface of the housing 130, two contacted members 136 are fixedly provided at a predetermined distance, and the rod 138 is fixedly supported by these contacted members 136. An insertion hole 140 is provided in the ball nut 134, and a rod 138 is inserted into the insertion hole 140 with a very small gap.
[0061]
When the output shaft 34 is rotated by the rotation of the steering wheel 20, the ball nut 134 is moved in the axial direction of the output shaft 34 according to the rotation of the steering wheel 20, while the rotation around the output shaft 34 is prevented by the rod 138. Can be When the operation angle in one direction in the rotation direction of the steering wheel 20 reaches the set operation limit, one end surface of the ball nut 134 is brought into contact with the one contacted member 136, and more than that. Is prevented, further operation of the steering wheel 20 is prevented. Further, when the operation angle becomes the set operation limit in the opposite direction, the end face on the opposite side of the ball nut 134 is configured to abut another contacted member 136, and even if the operation angle is in the opposite direction. Further operation of the steering wheel 20 will be blocked. In this way, for example, a bidirectional operation range centered on the neutral position is defined. Note that the limit stopper device 40 cannot change the operation range of the steering wheel 20 during traveling, and can be said to be a stopper device in which the regulation position of the operation position is fixed in practice. Although illustration is omitted, the axial position of the abutted member 136 can be adjusted. For example, when the vehicle is shipped, the vehicle is maintained, or the like, the limit position of the operation can be changed.
[0062]
<Structure of the operation position regulating device>
A restriction stopper device 50 as an operation position restriction device, which is a stopper device different from the limit stopper device 40, will be described. The restriction stopper device 50 restricts a change in the operation position of the steering wheel 20 at an arbitrary position within the operation range defined by the limit stopper device 40. The restriction stopper device 50 is provided on the opposite side of the reduction gear 28 with respect to the reaction force motor 26. Specifically, it is provided at a position sandwiching the operation angle sensor 22 with the reaction force motor 26. FIG. 3 shows the structure of the restriction stopper device 50. 3A is a partial cross-sectional view illustrating the entire device, and FIG. 3B is a diagram illustrating the inside when viewed from AA in FIG. 3A.
[0063]
The regulating stopper device 50 regulates the rotation of the inner shaft 160 as a rotating body (a type of the movable member) coaxially mounted on the rotating shaft in order to regulate the rotation of the rotating shaft 30 of the reaction force motor 26. I do. The restriction stopper device 50 includes a housing 162 as a device main body, and a movable stopper 164 provided coaxially with the inner shaft 160 to lock a part of the inner shaft 160.
[0064]
The inner shaft 160 has a bottomed cylindrical shape, and can be divided into a shaft fitting portion 166 into which the rotating shaft 30 is fitted, a flange portion 168, and a shaft portion 170. Normally, the inner shaft 160 rotates integrally with the rotating shaft 30 by fitting the rotating shaft 30 into the shaft fitting portion 166 via the tolerance ring 172. The tolerance ring 172 frictionally engages the rotating shaft 30 and the inner shaft 160. When a predetermined relative rotational torque is applied between the two, the friction ring overcomes the frictional force and the two are relatively rotated. In the present embodiment, when a large operation force exceeding the normal operation force is applied to the steering wheel 20, the operation can be performed.
[0065]
The movable stopper 164 has a cylindrical shape whose outer shape is relatively short. As can be seen from FIG. 3B, a shaft hole 174 having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the shaft portion 170 is provided at the center of the movable stopper 164. Are arranged so as to be axially movable (in the present embodiment, the direction in which the rotating shaft 30 extends unless otherwise specified). The movable stopper 160 is provided with two locking holes 176 having a substantially fan-shaped cross section and penetrating in the axial direction at positions facing each other across the shaft hole 174. Further, on the flange portion 168 side of the shaft portion 174, a locked portion 178 locked in the locking hole 176 is formed so as to extend in the radial direction, and in a state where the movable stopper 164 is combined with the inner shaft 160. The locked portion 178 is located in the locking hole 176. The locked portion 178 and the locking hole 176 are fitted to each other with a play 180 in the rotation direction of the inner shaft 160, and the relative rotation between the inner shaft 160 and the movable stopper 164 is equal to the play 180. Only allowed. When the relative rotation in one direction is prohibited, one side surface of the locked portion 178 and the one side surface of the locking hole 176 are in contact with each other, and when the relative rotation in the opposite direction is prohibited, The opposite side surface of the locked portion 178 and the opposite side surface of the locking hole 176 come into contact with each other. A cushioning material 182 is provided on both side surfaces of the locking hole 176 for the purpose of, for example, alleviating an impact in contact.
[0066]
A compression coil spring 190 is disposed coaxially with the shaft 170 on the outer periphery of the shaft 170. The spring 190 has one end engaged by a disk-shaped stopper 192 attached to the end of the shaft portion 170, and the other end abuts the movable stopper 164 via a ring-shaped washer 194, and is movable. The stopper 164 is pressed against the flange 168 by a spring 190.
[0067]
The housing 162 has a locking wall 196 formed therein at right angles to the axial direction and in an annular shape. The locking wall 196 is formed at a position where there is a gap between the movable stopper 164 and one end surface in a state where the movable stopper 164 is pressed against the flange portion 168. The spring 190 is inserted. On the wall surface of the locking wall 196 opposite to the movable stopper 164, a plurality of electromagnets 198, which are electromagnetic force generating devices, are provided at equal angular pitches on a circle around the axis of the rotating shaft 30. When the electromagnetic coil constituting the electromagnet 198 is energized, an electromagnetic force is generated, and the movable stopper 164 moves so as to be able to overcome the urging force of the spring 190 and be attracted toward the locking wall 196. Is locked. The movable stopper 164 and the locking wall 196 are provided with friction materials 200 on respective surfaces that engage with each other, and the rotation of the movable stopper 164 with respect to the housing 162 is inhibited by the frictional force generated by the friction materials 200. You.
[0068]
<Operation of the operating position regulating device during steering>
In a normal running state, when the steering hole 20 is operated, the rotation of the steering wheel 20 is transmitted as the rotation of the rotation shaft 30 of the reaction force motor 26, and the inner shaft 160 connected to the rotation shaft 30 forms the steering wheel. A rotation operation is performed according to the operation direction of 20. When operated in one direction, the locked portion 178 of the inner shaft 160 is locked in the locking hole 176 with one side thereof abutting on one side of the locking hole 176 of the movable stopper 164. . The movable stopper 164 rotates together with the inner shaft 160 while maintaining this state. When operated in the opposite direction, the locked portion 178 and the locking hole 176 are in contact with the opposite surface, and the movable stopper 164 is moved in the opposite direction together with the inner shaft 160 while maintaining the state. Rotate. That is, in the present embodiment, the movable stopper 164 serving as the engagement member operates together with the inner shaft 160 serving as the movable member in a state where the operation position of the operation member is allowed to change.
[0069]
As described above, the present steering device is controlled so as to regulate the operation range of the steering wheel 20 according to the vehicle speed. The steering ECU 14 always knows the vehicle speed from the wheel rotation speed detected by the wheel speed sensor 114, and at a regulated operation position based on the vehicle speed, the fluctuation of the operation position is performed. When the steering wheel 20 is operated in a direction in which the steering amount of the steered wheels 68 increases at a certain vehicle speed, when the operation angle detected by the operation angle sensor 22 tends to exceed a predetermined operation angle, the steering ECU 14 It is determined that the steering is in the required turning restriction state, and the operation exceeding the operation angle at that time is prohibited. Specifically, at that time, the electromagnet 198 generates an electromagnetic force, the movable stopper 164 is moved in the axial direction, and the movable stopper 164 and the housing 162 are frictionally engaged. A relatively strong frictional force is generated between the movable stopper 164 and the housing 162, and the relative rotation between the two is prohibited, so that the rotation of the inner shaft 160 in the direction according to the above operation is prohibited. As a result, Operation in the direction in which the operation angle of the steering wheel 20 increases is restricted. That is, the position change of the operation position of the operation member in the direction in which the steering amount of the wheel increases is restricted.
[0070]
In addition, the steering device is controlled so that the operation of the steering wheel 20 is restricted even when the load on the steering section 12 becomes a certain level or more. For example, when the wheel is hitting a curb or the like, the load applied to the steering unit 12 is increased, and the operation angle of the steering wheel 20 is restricted to make the driver recognize that the steering is not easy. I do. When the steering wheel 14 is operated, the steering ECU 14 operates when the axial force acting on the tie rod 64 detected by the axial force sensor 76 exceeds a predetermined value, or when the steering motor 20 When the load current exceeds a predetermined value, it is determined that the vehicle is in the turning-required control state, and the change in the operation direction of the operation angle at that time is controlled. Specifically, as in the case of the regulation according to the vehicle speed, the regulation is performed by generating an electromagnetic force by the electromagnet 198. Unlike the vehicle speed regulation, not only is the change in the operating position in the direction in which the steering amount increases, but also the change in the operating position in the direction in which the steering amount decreases according to the situation. Is done. That is, in the case of the regulation corresponding to the turning portion load, it is possible to regulate the operation in any direction at any operation position within the entire operation range of the steering wheel 20 defined by the limit stopper device 40. It is.
[0071]
When the operation of the steering wheel 20 is in the restricted state, the rotation of the movable stopper 164 with respect to the housing 162 is prohibited as described above. Consider a case in which an operation of returning the steering wheel 20 is performed from this state. Since the inner shaft 160 and the movable stopper 164 are engaged with the play 180, the operation in the direction opposite to the restricted direction is permitted by an amount corresponding to the play 180. Therefore, when the operation angle of the steering wheel 20 is changed by performing the return operation, the steering ECU 14 recognizes the fact that the return operation is performed based on the detection value of the operation angle sensor 22, and sends the signal to the electromagnetic coil forming the electromagnet 198. Turn off the power and release the regulated state.
[0072]
Further, as described above, the inner shaft 160 and the rotating shaft 30 are connected via the tolerance ring 172. Even when the operation of the steering wheel 20 is restricted as described above, the relative rotation between the inner shaft 160 and the rotating shaft 30 is allowed when a large operating force is applied to the steering wheel 20. become.
[0073]
From the above operation, the configuration of the present steering device can be summarized as follows. The restricting stopper device 50 as the operating position restricting device restricts the rotation operation of the inner shaft 160 as the movable member. You can say that. In order to restrict the rotation operation, a movable stopper 164 as an engagement member is configured to be simultaneously engageable with both the housing 162 and the inner shaft 160 which are the apparatus main body. The engaging portion between the housing 162 and the movable stopper 164 corresponds to the above-described first engaging portion, and the engaging portion between the inner shaft 160 and the movable stopper 164 corresponds to the above-described second engaging portion. ing. The first engaging portion is in frictional engagement, and switches between a regulated state and a non-regulated state by changing the engaged state. That is, the restriction stopper device 50 is configured to include an engagement state changing device mainly including the electromagnet 198, and has a function of releasing the engagement of the first engagement portion in the non-restriction state. In addition, the second engagement portion is a contact engagement having a play 180, and selectively switches the regulation direction and acts so as to allow operation in a direction opposite to the regulated direction. In other words, the opposite direction variation allowing device includes the second engagement portion. In addition, it can be said that the operation ring corresponding variation allowable device includes the tolerance ring 172. The steering ECU 14 determines a turning-required restricting state based on restricting parameters such as a vehicle speed and a load state of the turning unit 12, and controls a restricting stopper device 50 corresponding to the turning-required restricting state. It has a function as a unit.
[0074]
<Modification of operation position control device>
In the regulation stopper device 50, the engagement state between the movable stopper 164 and the housing 162 is changed to switch between the regulation state and the non-regulation state, and the direction of regulation in the engagement between the movable stopper 164 and the inner shaft 160 is switched. It is configured as follows. Instead of this mode, for example, it is possible to adopt a mode in which the engagement state between the engagement member corresponding to the movable stopper 164 and the movable member corresponding to the inner shaft 160 is changed to switch between the restricted state and the non-restricted state. . In the restriction stopper device 50, the movable stopper 164 and the housing 162 are frictionally engaged. By making the frictional force by the frictional engagement appropriate, when an operation exceeding a predetermined operating force is performed, the sliding is performed at that portion, and the above-mentioned operating force-capable variation allowable device is provided at that portion. It can also serve as a function. Further, instead of the frictional engagement, for example, as shown in FIG. 4, the engagement between the movable stopper 164 and the housing 162 can be an engagement in a mode of meshing. FIGS. 4A and 4B are views of the movable stopper 164 and the locking wall 196 of the housing 162 viewed from the axial direction. In the previous embodiment, the strip 210 having a mountain-shaped cross section as shown in FIG. 4C as viewed from the line BB in FIG. Further, this is an engagement portion in a form in which grooves 212 meshing with the grooves are radially formed at an equal angular pitch. By employing the engagement portion of this aspect, a more secure engagement state can be created at the time of regulation as compared with frictional engagement. As described above, the restriction stopper device 50 can be implemented in various modifications.
[0075]
FIG. 5 shows a structure of a restriction stopper device of another embodiment different from the restriction stopper device 50 as an operation position restriction device. Since the restriction stopper device 218 has a structure similar to that of the restriction stopper device 50, parts and members that perform the same function are represented by the same names and reference numerals, and the following description is different from the restriction stopper device 50. Only the portions will be described.
[0076]
In the restriction stopper device 218, the inner shaft 160 has a shaft portion 170 that is short and has a length that does not exceed the locked portion 178. Since the shaft portion 170 is shortened, the housing 162 is also shortened, and the locking wall 196 serves as an end surface of the housing 162, and a cover 220 that forms a part of the housing 162 and covers the electromagnet 198 on the outside thereof have. An annular spring 222 having a corrugated cross section is interposed between the movable stopper 164 and the flange portion 168 of the inner shaft 160, and when the electromagnet 198 does not generate an electromagnetic force, The movable stopper 164 is configured to be locked to the locking wall 196 by being urged by a relatively small force. The movable stopper 164 has a larger diameter than that described above. As shown in FIG. 5B, a magnet 224 having an arc-shaped cross section is provided to face the position sandwiching the shaft hole. I have.
[0077]
In the present restriction stopper device 218, control is performed so as to switch the direction of energization to the electromagnetic coil constituting the electromagnet 198. In the unregulated state, the electromagnet 198 generates an electromagnetic force in a direction in which a repulsive force acts between the electromagnet 198 and the magnet 224 so that the engagement between the movable stopper 164 and the locking wall 196 is released. The members 200 do not contact each other, and no frictional force is generated. Therefore, the rotation of the inner shaft 160 is not restricted, and a change in the operation position of the steering wheel 20 is allowed. On the other hand, in the restricted state, the electromagnet 198 generates an electromagnetic force in a direction in which an attractive force acts between the electromagnet 198 and the magnet 224, and the movable stopper 164 and the locking wall 196 are engaged while being pressed against each other with a strong force. A large frictional force is generated between them. In this state, the rotation of the movable stopper 164 is prohibited, and the change in the operating position of the steering wheel 20 is prohibited as in the case of the above-described embodiment. According to this aspect, for example, even when the power supply to the operation unit 10 is cut off, a frictional force is generated due to the frictional engagement, and the rotation of the movable stopper 164 is restricted to a degree that is not completely prevented. Therefore, even in such a case, the operation unit 10 that can give the driver an operational feeling can be configured, so that the restriction stopper device 218 is a desirable mode from the viewpoint of fail-safe.
[0078]
FIG. 6 shows a structure of a restriction stopper device which is still another mode of the operation position restriction device. The restricting stopper device 240 shown in FIG. 6 employs, as a movable member, a rotation-regulated plate 242 that normally rotates integrally with the rotating shaft 30, and restricts the rotation of the rotation-regulated plate 242. The operation of the wheel 20 is restricted from changing. The rotation regulated plate 242 has a disk portion 244 having a disk shape, and a shaft fitting portion 246 provided coaxially with the disk portion. The shaft fitting portion 246 has the rotating shaft 30 fitted through a tolerance ring 172. A plunger device 250 is provided at a position corresponding to the disk portion 244 in the axial direction on the outer peripheral portion of the housing 248 serving as the device main body. The plunger device 250 includes an electromagnetic force generating device as a drive source. The plunger pin 252 moves forward in an excited state of the device, and moves backward in a demagnetized state. A plurality of locking grooves 256 are provided on the outer peripheral portion of the disk portion 244 of the rotation-regulated plate 242 at an equal angular pitch, and a tip portion is provided through the housing 248 when the plunger pin 252 is advanced. It protrudes inward from the pin hole 258 and engages with one of the locking grooves 256. In the engaged state, the rotation position of the rotation-regulated plate 242 is regulated, so that the fluctuation of the operation position of the steering wheel 20 is regulated.
[0079]
Even when the plunger pin 252 advances to a portion where there is no locking groove 256, the rotation-regulated plate 242 rotates and engages with the nearest locking groove 256. The rotation regulating plate 242 can regulate only at an intermittent position. However, since the rotation of the rotation regulated plate 242 is made to rotate many times for one rotation of the steering wheel, even in such a mode, It can be treated as being regulated at an arbitrary position in the operation range of the steering wheel 20. The width of the locking groove 256 is slightly larger than the outer diameter of the tip of the plunger pin 252, and the engagement groove 256 is engaged with play. Therefore, the restriction stopper device 240 also has a structure that allows rotation in a narrow range in the opposite direction even in a state where rotation in one direction is restricted, and the restriction stopper device 240 functions as the opposite-direction fluctuation permitting device. It also has
[0080]
In the regulation stopper device 240 using the plunger device 250, the rotation regulating plate 242 is a movable member, and the plunger pin 252 is an engagement member. The first engagement portion is formed by the engagement of the two, and the engagement state is changed to switch between the regulated state and the non-regulated state. That is, in the restriction stopper device 240 of this aspect, the engagement state changing device is configured to include the plunger device 250, and the movable member position restriction device is configured. In the above embodiment, the plunger device 250 is of a solenoid type that employs an electromagnetic force generating device as a drive source. Alternatively, for example, an electric motor may be used as a drive source and a gear such as a worm & rack may be used. The plunger pin 252 may be configured to move forward and backward by a mechanism. In such an embodiment, a strong locking force can be obtained with a simple configuration, and for example, it can also be used as a steering lock device that operates when the ignition switch is turned off.
[0081]
FIG. 7 shows a modified example of the restriction stopper device 240 using the plunger device 250. FIG. 7 shows an example in which a hook-shaped locking member 260 is operated by a plunger device 250 using a link mechanism. By engaging with either of them, the fluctuation of the rotational position of the rotation-regulated plate 242, which is a movable member, is restricted, whereby the fluctuation of the operating position of the steering wheel 20 is restricted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle steering system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a structure of a limit stopper device as an operation range defining device provided in an operation unit.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating a structure of a restriction stopper device as an operation position restriction device provided in an operation unit.
FIG. 4 is a diagram showing a specific configuration relating to a meshing engagement that can be employed instead of frictional engagement in the restriction stopper device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a structure of a restriction stopper device of another aspect as an operation position restriction device.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a structure of a restriction stopper device of another aspect as an operation position restriction device.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the structure of a modification of the restriction stopper device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10: Operation unit 12: Steering unit 14: Steering electronic control unit (regulator control unit) 20: Steering wheel (operation member) 22: Operation angle sensor 24: Operation reaction force imparting device 26: Reaction motor 28: Reduction gear 30: rotating shaft 40: limit stopper device (operating range defining device) 50: regulating stopper device (operating position regulating device; movable member position regulating device) 68: steered wheel 72: steered position sensor 74: ammeter 76: shaft Force sensor 114: Wheel speed sensor 160: Inner shaft (movable member) 162: Housing (apparatus main body) 164: Movable stopper (engaging member) 172: Tolerance ring (variable device for operating force) 176: Locking hole 178: Locked portion 180: play (opposite direction fluctuation allowable device) 182: cushioning material 196: locking wall 198: electromagnet (electromagnetic force generating device) Chair) 200: friction materials 218: regulation stopper 224: magnet 240: regulation stopper 242: rotating the regulating plate 250: plunger device

Claims (12)

操舵のために運転者によって定まった操作方向における双方向に操作される操作部材を備える操作部と、
前記操作部材とは別の駆動源の駆動力によって、前記操作部材の操作位置に応じた転舵位置に車輪を転舵する転舵部と
を含む車両用操舵装置であって、
前記操作部が、前記操作部材の操作範囲内における任意の操作位置においてその操作位置の少なくとも車輪の転舵量が増大する方向への位置変動を規制する操作位置規制装置を含むことを特徴とする車両用操舵装置。An operation unit including an operation member that is bidirectionally operated in an operation direction determined by a driver for steering;
A steering device for a vehicle, comprising: a steering unit that steers wheels to a steering position corresponding to an operation position of the operation member by a driving force of a drive source different from the operation member,
The operation unit includes an operation position restriction device that restricts a position change in an arbitrary operation position within an operation range of the operation member in a direction in which at least the wheel turning amount of the operation position increases. Vehicle steering system. 前記操作位置規制装置が、前記操作部材の操作範囲内における任意の操作位置において、任意の方向への位置変動を規制するものである請求項１に記載の車両用操舵装置。The vehicle steering device according to claim 1, wherein the operation position restriction device restricts a position change in an arbitrary direction at an arbitrary operation position within an operation range of the operation member. 前記操作位置規制装置が、
前記操作部材の操作と連動して定まった動作方向における双方向に動作する可動部材と、
（ａ）装置本体と、（ｂ）その装置本体と前記可動部材との一方と他方とに同時に係合可能な係合部材と、（ｃ）前記可動部材の位置変動が規制される状態と規制されない状態とに切替えるべく、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合状態を変更する係合状態変更装置とを有し、前記操作部材の位置変動を規制すべくその可動部材の動作位置の変動を規制する可動部材位置規制装置と
を備える請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置。The operation position regulating device,
A movable member that operates bidirectionally in an operation direction determined in conjunction with the operation of the operation member,
(A) an apparatus main body, (b) an engaging member capable of simultaneously engaging with one and the other of the apparatus main body and the movable member, and (c) a state where the position fluctuation of the movable member is regulated and regulated. An engagement state changing device that changes an engagement state between one of the device main body and the movable member and the engagement member, in order to switch the state of the operation member. The vehicle steering device according to claim 1, further comprising a movable member position regulating device that regulates a change in an operation position of the movable member. 前記係合状態変更装置が、電磁力発生デバイスを有し、その電磁力発生デバイスによって発生する電磁力で前記係合部材を移動させて前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合状態を変更するものである請求項３に記載の車両用操舵装置。The engagement state changing device has an electromagnetic force generation device, and moves the engagement member by an electromagnetic force generated by the electromagnetic force generation device, and one of the device main body and the movable member and the engagement member. The vehicle steering system according to claim 3, wherein the engagement state of the vehicle is changed. 前記係合部材に磁石が設けられるとともに、前記係合状態変更装置が、その係合部材を前記電磁力発生デバイスが発生する電磁力の方向を切替えることによって移動させるものであり、かつ、前記可動部材の位置変動が規制されない状態において前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材との係合を解除するものである請求項４に記載の車両用操舵装置。The engagement member is provided with a magnet, and the engagement state changing device moves the engagement member by switching a direction of an electromagnetic force generated by the electromagnetic force generation device, and the movable member is movable. The vehicle steering device according to claim 4, wherein the engagement between the engagement member and one of the device main body and the movable member is released in a state in which a positional change of the member is not restricted. 前記可動部材位置規制装置が、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材とを摩擦係合させるために両者の間に介装された摩擦材を有し、その摩擦材によって発生する摩擦力で、前記可動部材の位置変動が規制される状態を実現させるものであり、かつ、前記係合状態変更装置が、前記電磁力発生デバイスが電磁力を発生させていない場合において、前記可動部材の位置変動が規制される状態で発生する摩擦力より小さな摩擦力を発生させて、前記装置本体と可動部材との一方と前記係合部材とを係合させるものである請求項４に記載の車両用操舵装置。The movable member position regulating device has a friction material interposed between the device body and the movable member to frictionally engage one of the device main body and the engagement member, and is generated by the friction material. The frictional force realizes a state in which the position change of the movable member is regulated, and the engagement state changing device is configured to move the movable member when the electromagnetic force generating device does not generate an electromagnetic force. 5. The apparatus according to claim 4, wherein a frictional force smaller than a frictional force generated in a state in which a positional change of the member is restricted is generated to engage one of the apparatus main body and the movable member with the engaging member. Vehicle steering system. 前記可動部材位置規制装置が、前記装置本体と可動部材との他方と前記係合部材とを、前記可動部材の動作方向において遊間を存在させた状態で、かつ、それらの前記動作方向における一方向の相対動作を禁止すべくそれらの一部分どうしが当接可能であるとともに、その方向とは逆の方向の相対動作を禁止すべくそれらの前記一部分どうしとは別の一部分どうしを当接可能である状態で係合させることで、それらの前記遊間に応じた量の相対動作を許容するものである請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の車両用操舵装置。The movable member position regulating device may be configured such that the other of the device main body and the movable member and the engaging member have a play in the operation direction of the movable member, and one direction in the operation direction. Can abut each other to prohibit relative movement of the same, and can abut another part different from the above-mentioned portions to prohibit relative movement in the direction opposite to that direction. 7. The vehicle steering system according to claim 3, wherein the engagement in the state allows a relative operation of an amount corresponding to the play. 前記操作部が、モータとそのモータの回転を減速して伝達する減速装置とを備えて前記操作部材にそれの操作に抗う操作反力を付与する反力付与装置を含むものであり、前記可動部材が、前記操作部材の動作に連動して回転動作するとともに前記モータと前記減速装置との間あるいはモータの減速装置とは反対側に設けられて前記モータの回転によって回転動作する回転体であり、前記可動部材位置規制装置が、その回転体の回転動作位置を規制するものである請求項３ないし請求項７のいずれかに記載の車両用操舵装置。The operation unit includes a motor and a reduction gear that reduces and transmits the rotation of the motor, and includes a reaction force applying device that applies an operation reaction force against the operation of the operation member to the operation member; A member is a rotating body that rotates in conjunction with the operation of the operation member and is provided between the motor and the reduction gear or on a side opposite to the reduction gear of the motor and rotates by the rotation of the motor. 8. The vehicle steering system according to claim 3, wherein the movable member position regulating device regulates a rotational operation position of the rotating body. 前記操作部が、前記操作部材の操作位置の位置変動が規制された状態において、前記操作部材に与えられる規制された方向への操作力が設定された大きさの設定操作力以上となる場合に、その操作位置のその方向への位置変動を許容する操作力対応変動許容装置を備える請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の車両用操舵装置。The operation unit, in a state where the position change of the operation position of the operation member is restricted, when the operation force applied to the operation member in the restricted direction is equal to or larger than a set operation force of a set magnitude. 9. The vehicle steering system according to claim 1, further comprising: an operation force corresponding variation permissible device that permits a position variation of the operation position in the direction. 前記操作位置規制装置が、前記操作部材の操作位置の規制された方向とは反対方向への少なくとも狭範囲の位置変動を許容する反対方向変動許容装置を備える請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の車両用操舵装置。The said operation position restricting device is provided with the opposite direction fluctuation | variation allowance apparatus which permits the position fluctuation | variation of at least a narrow range in the direction opposite to the direction in which the operation position of the said operation member was restricted. The vehicle steering system according to claim 1. 当該操舵装置が、前記転舵部が転舵規制を必要とする要転舵規制状態である場合に前記操作部材の操作位置の変動を規制すべく、前記操作位置規制装置を制御する規制装置制御部を備える請求項１ないし請求項１０に記載の車両用操舵装置。A regulating device controlling the operating position regulating device to regulate a change in the operating position of the operating member when the steering device is in a turning-required restricting state in which the turning portion requires the turning regulation. The vehicle steering device according to claim 1, further comprising a part. 前記操作部が、前記操作部材の前記操作範囲を定める操作範囲規定装置を備える請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の車両用操舵装置。The vehicle steering device according to claim 1, wherein the operation unit includes an operation range defining device that determines the operation range of the operation member.
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