JP2005112013A

JP2005112013A - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP2005112013A
Application number: JP2003344839A
Authority: JP
Inventors: Noriki Kubokawa; 範規久保川; Kazuo Hara; 一男原; Tetsuya Kozonoi; 徹也小薗井; Kiyotaka Shimomitsu; 喜代崇下光; Takaaki Eguchi; 孝彰江口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: JP4285180B2

Abstract

【課題】リンク効率の向上とアッカーマン率の確保との両方を可能にすることができる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】ステアリングホイール１への操舵入力を、ケーブル式バックアップ機構Ｃを介してステアリングのラックへ伝達し、伝達された力による前記ラックの移動により左右の操向輪4-1,4-2を転舵させる車両用操舵装置において、前記ラックを、左ラック2-1と右ラック2-2とに分割し、前記ケーブル式バックアップ機構Ｃを、前記ステアリングホイール１を有するコラムシャフト１６に設けられたプーリ７と、前記左右のラック2-1,2-2に噛み合う左右のピニオンシャフト5-1,5-2にそれぞれ設けられたプーリ７，７と、前記３つのプーリ７，７，７を連結するケーブル８と、を有する機構とし、前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2の左右のラック2-1,2-2側の位置に転舵アクチュエータ6-2,6-3を設け、前記ステアリングホイール１から転舵アクチュエータ6-2,6-3までの操舵系にクラッチ9-1,9-2を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵系にケーブル式バックアップ機構を備えたステア・バイ・ワイヤ式による車両用操舵装置の技術分野に属する。

車両用操舵装置のステアリングホイールとステアリングギアボックスをつなぐステアリングシャフトに代えて、ボーデンケーブル等のフレキシブルな伝達手段を採用したケーブル式ステアリング装置がある（例えば、特許文献１参照）。

このシステムは、ステアリングギアボックスの位置に対するステアリングホイールの相対位置を自由に選択することが可能となり、また、路面から操向輪へ入力される振動やエンジンの振動がステアリングシャフトを介してステアリングホイールに入力されることがないという特徴を持つ。
特開２００３−１６５４５３号公報

しかしながら、従来のケーブル式ステアリング装置にあっては、ステアリングラックが一本のシャフトとして構成されているため、下記に列挙する問題がある。

(1) アッカーマン率（最小旋回半径の指標となる値で、旋回半径に対するホイールベース長の比によりあらわされる。）を確保するようにタイロッドとナックルアームの取付け位置を決めてしまうと、リンク効率も一意に決まってしまう。リンク効率の調整は、サスペンションジオメトリにより調整することになるが、レイアウト上制限があるため、結果としてリンク効率を上げることができず、大出力のアクチュエータが必要となる。

(2) リンク効率を上げるように、タイロッドとナックルアームの取付け位置を決めてしまうと、アッカーマン率を確保することができない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、リンク効率の向上とアッカーマン率の確保との両方を可能にすることができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、操舵入力を受ける操作入力手段と、左右の操向輪に連結されたステアリングラックを有し、前記ステアリングラックの移動により左右の操向輪を転舵させるステアリング機構と、を備え、前記操作入力手段とステアリング機構が機械的に切り離された状態で、前記操作手段の操舵入力に応じて発生する電気信号にて前記ステアリング機構を作動させるようにした車両用操舵装置において、
前記操舵入力を前記ステアリングラックに伝達するケーブル式バックアップ機構を備え、
前記ステアリングラックを、左ラックと右ラックとに分割し、前記ケーブル式バックアップ機構を、前記操作入力手段を有するコラムシャフトに設けられたプーリと、前記左右のラックに噛み合う左右のピニオンシャフトにそれぞれ設けられたプーリと、前記３つのプーリを連結するケーブルと、前記操舵入力を前記ステアリングラックに前記ケーブルを介して機械的に伝達あるいは遮断するクラッチと、を有する機構とし、前記左右のピニオンシャフトに、前記操作入力手段の操舵入力に応じて発生する電気信号に基づいて、それぞれ前記左右の操向輪を転舵させる転舵アクチュエータを設け、前記クラッチを、前記操作入力手段から転舵アクチュエータまでの間に設けた。

よって、本発明の車両用操舵装置にあっては、クラッチを締結した状態では、１本のステアリングラックの場合と同様にケーブル式ステアリングとして動作をし、また、クラッチを解放した状態では、左右のピニオンシャフトの左右のラック側の位置に設けた転舵アクチュエータで、２本のステアリングラックを独立に制御することが可能となる。この２本のステアリングラックを独立に制御することが可能になることにより、例えば、アッカーマン率を犠牲にしてリンク効率を上げるようにステアリングリンク機構をレイアウトした場合でも、２本のステアリングラックを独立に制御し左右の操向輪の転舵角を異ならせることで、適正なアッカーマン率を得ることができ、リンク効率の向上とアッカーマン率の確保の両方を可能にすることができる。

以下、本発明の車両用操舵装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例１，実施例２，実施例３，実施例４，実施例５に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、実施例１の車両用操舵装置は、ステアリングホイール１（操作入力手段）への操舵入力を、ケーブル式バックアップ機構Ｃを介してステアリングラックへ伝達し、伝達された力による前記ステアリングラックの移動により左右の操向輪4-1,4-2を転舵させるシステムである。

前記ステアリングラックは、左右独立にストロークすることが可能なように、ステアリングラックチューブ３内において、左ラック2-1と右ラック2-2とに分割されている。

前記ケーブル式バックアップ機構Ｃは、前記ステアリングホイール１を有するコラムシャフト１６に設けられたプーリ７と、前記左右のラック2-1,2-2に噛み合う左右のピニオンシャフト5-1,5-2にそれぞれ設けられたプーリ７，７と、前記３つのプーリ７，７，７を連結するケーブル８と、を有する機構としている。

実施例１では、ケーブル式バックアップ機構Ｃを、３つのプーリ７，７，７を１本のケーブル８にて連結する機構としている。なお、ケーブルは、両端がケースに固定されたアウターチューブと、該アウターチューブに内挿され、プーリ７に巻き付けられるインナーケーブルにより構成されている。

前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2の左右のラック2-1,2-2側の位置には、それぞれモータ等による転舵アクチュエータ6-2,6-3が設けられていて、この転舵アクチュエータ6-2,6-3により、後述するクラッチ9-1,9-2を切り離してのステア・バイ・ワイヤによる操舵時、左右のラック2-1,2-2のストローク動作を独立に制御可能としている。

前記ステアリングホイール１から転舵アクチュエータ6-2,6-3までの操舵系に電磁クラッチ等によるクラッチ9-1,9-2を設けている。実施例１でクラッチ9-1,9-2は、左右のピニオンシャフト5-1,5-2のうち２つのプーリ７，７側の位置にそれぞれ設けられている。

前記コラムシャフト１６には、ステアリングホイール１へ入力されるハンドル角を検出する操舵角センサ10-1（ハンドル角検出手段）と、クラッチ9-1,9-2を切り離してのステア・バイ・ワイヤによる操舵時、ステアリングホイール１に操舵反力を付与する操舵反力アクチュエータ6-1が設けられている。また、前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2には、シャフト回転数により転舵角を検出する転舵角センサ10-2,10-3がそれぞれ設けられている。

前記操舵反力アクチュエータ6-1と転舵アクチュエータ6-2,6-3とクラッチ9-1,9-2とは、制御装置11-1,11-2により制御される。この制御装置11-1,11-2は、操舵角センサ10-1と転舵角センサ10-2,10-3と車両速度センサ１２（車両速度検出手段）からの検出情報を入力し、制御装置11-1が、転舵アクチュエータ6-2とクラッチ9-1との制御を分担し、制御装置11-2が、転舵アクチュエータ6-3とクラッチ9-2との制御を分担し、両制御装置11-1,11-2が、操舵反力アクチュエータ6-1の制御を分担する。

両制御装置11-1,11-2は、図５に示すように、ハンドル角検出値が小ハンドル角領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を締結して左右のラック2-1,2-2を１本とし、ハンドル角検出値が大ハンドル角領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を解放して左右のラック2-1,2-2を２本独立として適正なアッカーマン率を得るべく左右の転舵アクチュエータ6-2,6-3を制御する。また、両制御装置11-1,11-2は、車両速度検出値が高車両速度領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を締結して左右のラック2-1,2-2を１本とし、車両速度検出値が低車両速度領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を解放して左右のラック2-1,2-2を２本独立として適正なアッカーマン率を得るべく左右の転舵アクチュエータ6-2,6-3を制御する。

実施例１でのステアリングリンク機構は、リンク効率を上げるようにタイロッド１３，１３とナックルアーム１４，１４の取付け位置を決めている。すなわち、図１に示すように、左右のラック2-1,2-2の端部にそれぞれピン連結されたタイロッド１３，１３と、前車軸１５の両端部にそれぞれピン連結されたナックルアーム１４，１４とを、ほぼ直角に交わるように互いにピン連結している。

次に、作用を説明する。

［リンク効率とアッカーマン率の両立作用］
ステアリングのラックが一本のシャフトとして構成されている従来のケーブル式ステアリング装置において、図２に示すように、アッカーマン率を確保するようにタイロッド１３，１３とナックルアーム１４，１４の取付け位置を決めてしまうと、リンク効率も一意に決まってしまう。リンク効率の調整は、サスペンションジオメトリにより調整することになるが、レイアウト上制限があるため、結果としてリンク効率を上げることができず、大出力のアクチュエータが必要となる。

ステアリングのラックが一本のシャフトとして構成されている従来のケーブル式ステアリング装置において、図３に示すように、リンク効率を上げるように、タイロッド１３，１３とナックルアーム１４，１４の取付け位置を決めてしまうと、アッカーマン率を確保することができない。

これに対し、実施例１の車両用操舵装置では、クラッチ9-1,9-2を締結した状態では、１本のステアリングラックの場合と同様にケーブル式ステアリングとして動作をし、また、クラッチ9-2,9-3を解放した状態では、左右のピニオンシャフト51,5-2の左右のラック側の位置に設けた転舵アクチュエータ6-2,6-3で、２本のステアリングラック2-1,2-2を独立に制御することが可能となる。この２本のステアリングラック2-1,2-2を独立に制御することが可能になることにより、図１に示すように、アッカーマン率を犠牲にしてリンク効率を上げるようにステアリングリンク機構をレイアウトした場合、２本のステアリングラック2-1,2-2を独立に制御し左右の操向輪4-1,4-2の転舵角を異ならせることで、適正なアッカーマン率を得ることができ、リンク効率の向上とアッカーマン率の確保の両方を可能にすることができる。

［ケーブル式バックアップ機構について］

上記のように、クラッチ9-1,9-2を締結した状態では、１本のステアリングラックの場合と同様にケーブル式ステアリングとして動作をするが、この時、ステアリングホイール１に入力される操舵トルクは、ケーブル式バックアップ機構Ｃ及び２本のステアリングラック2-1,2-2を介して両操向輪4-1,4-2に伝達される。

ここで、２本のステアリングラック2-1,2-2を、１本につなげる場合、ステアリングラック2-1,2-2を直接つなげる機構か、あるいは、図４に示すように、ステアリングホイール１側のプーリを２個とし、２本のケーブル８，８を２対のプーリに巻き掛けることが考えられるが、プーリの数が４個でケーブルの数が２本となる。

これに対し、実施例１では、ケーブル式バックアップ機構Ｃは、図１に示すように、３個のプーリ７，７，７と１本のケーブル８により構成しているため、機構を単純化でき安価に作ることが可能となる。

［操舵制御作用］

ハンドル角を操舵角センサ10-1により検出し、そのハンドル角検出値が、図５に示す特性でハンドル角しきい値の範囲内で小ハンドル角領域を示すときは、左右の操向輪4-1,4-2の転舵角差を大きくする必要がないため、クラッチ9-1,9-2を接続して左右のラック2-1,2-2を１本とし、ステアリングホイール１と左右のラック2-1,2-2とがケーブル式バックアップ機構Ｃにより繋がった状態で左右の操向輪4-1,4-2を転舵する。

一方、ハンドル角検出値が、図５に示す特性でハンドル角しきい値より大きい大ハンドル角領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2の接続を解放し、ステアリングホイール１と左右のラック2-1,2-2とを分離し、左右のラック2-1,2-2を２本独立に制御して左右の操向輪4-1,4-2の転舵角差を大きくとり、適正なアッカーマン率を得るように左右の転舵アクチュエータ6-2,6-3を制御する。

また、車両速度を車両速度センサ１２により検出し、その車両速度検出値が、図６に示す特性で車両速度しきい値よりも大きい高車両速度領域を示すときは、左右の操向輪4-1,4-2の転舵角差を大きくする必要がないため、クラッチ9-1,9-2を接続して左右のラック2-1,2-2を１本とし、ステアリングホイール１と左右のラック2-1,2-2とがケーブル式バックアップ機構Ｃにより繋がった状態で左右の操向輪4-1,4-2を転舵する。

車両速度検出値が、図６に示す特性で車両速度しきい値範囲内の低車両速度領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2の接続を解放し、ステアリングホイール１と左右のラック2-1,2-2とを分離し、左右のラック2-1,2-2を２本独立に制御して左右の操向輪4-1,4-2の転舵角差を大きくとり、適正なアッカーマン率を得るように左右の転舵アクチュエータ6-2,6-3を制御する。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) ステアリングホイール１への操舵入力を、ケーブル式バックアップ機構Ｃを介してステアリングのラックへ伝達し、伝達された力による前記ステアリングのラックの移動により左右の操向輪4-1,4-2を転舵させる車両用操舵装置において、前記ステアリングのラックを、左ラック2-1と右ラック2-2とに分割し、前記ケーブル式バックアップ機構Ｃを、前記ステアリングホイール１を有するコラムシャフト１６に設けられたプーリ７と、前記左右のラック2-1,2-2に噛み合う左右のピニオンシャフト5-1,5-2にそれぞれ設けられたプーリ７，７と、前記３つのプーリ７，７，７を連結するケーブル８と、を有する機構とし、前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2の左右のラック2-1,2-2側の位置に転舵アクチュエータ6-2,6-3を設け、前記ステアリングホイール１から転舵アクチュエータ6-2,6-3までの操舵系にクラッチ9-1,9-2を設けたため、リンク効率の向上とアッカーマン率の確保との両方を可能にすることができる。

(2) 前記ケーブル式バックアップ機構Ｃを、３つのプーリ７，７，７を１本のケーブル８にて連結する機構としたため、４個のプーリと２本のケーブルによる構成とする場合に比べ、ケーブル式バックアップ機構Ｃを単純化でき安価なシステム構成とすることができる。

(3) 前記ステアリングホイール１へ入力されるハンドル角を検出する操舵角センサ10-1と、ハンドル角検出値が小ハンドル角領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を解放して左右のラック2-1,2-2を１本とし、ハンドル角検出値が大ハンドル角領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を解放して左右のラック2-1,2-2を２本独立として適正なアッカーマン率を得るべく左右の転舵アクチュエータ6-2,6-3を制御する制御装置11-1,11-2と、を備えたため、小ハンドル角旋回時の高いリンク効率と、大ハンドル角旋回時の高いアッカーマン率との両立を図ることができる。

(4) 車両速度を検出する車両速度センサ１２と、車両速度検出値が高車両速度領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を解放して左右のラック2-1,2-2を１本とし、車両速度検出値が低車両速度領域を示すときは、クラッチ9-1,9-2を解放して左右のラック2-1,2-2を２本独立として適正なアッカーマン率を得るべく左右の転舵アクチュエータ6-2,6-3を制御する制御装置11-1,11-2と、を備えたため、高速走行中の旋回時における高いリンク効率と、低速走行中の旋回時における高いアッカーマン率との両立を図ることができる。

(5) 前記クラッチ9-1,9-2を、前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2のうち２つのプーリ側位置にそれぞれ設けたため、クラッチ9-1,9-2の解放時、ケーブル式バックアップ機構Ｃとの連れ回りが無く、２つの転舵アクチュエータ6-2,6-3により左右のラック2-1,2-2により動作するリンク機構を精度良く独立して駆動制御することができる。

実施例２は、実施例１に対しクラッチの取付け位置を変更した例である。

すなわち、図７に示すように、前記クラッチ9-1,9-2を、前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2のうち１つのプーリ側位置（左ピニオンシャフト5-1）と、前記コラムシャフト１６のプーリ側位置とに設けている。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、クラッチ9-1,9-2を切り離しての操舵時、ケーブル式バックアップ機構Ｃは、右の操向輪4-2のみによって連れ回されるが、ステアリングホイール１の回転によってケーブル式バックアップ機構Ｃのプーリ７がつれ回ることが無く、ケーブル抵抗等により操舵フィーリングを悪化させることがない。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1)〜(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) クラッチ9-1,9-2を、前記左右のピニオンシャフト5-1,5-2のうち１つのプーリ側位置と、前記コラムシャフト１６のプーリ側位置とに設けたため、クラッチ9-1,9-2を切り離しての操舵時に良好な操舵フィーリングを得ることができる。

実施例３は、左右のラックに対し、それぞれ転舵アクチュエータを２個取り付けるようにした例である。

すなわち、図８に示すように、左ピニオンシャフト5-1に２つの転舵アクチュエータ6-2,6-5を設け、右ピニオンシャフト5-2に２つの転舵アクチュエータ6-3,6-6を設けている。

そして、前記制御装置11-1,11-2は、クラッチ9-1,9-2を解放した状態での制御中に、左ピニオンシャフト5-1と右ピニオンシャフト5-2のそれぞれに２つ以上設けた転舵アクチュエータ6-2,6-5と転舵アクチュエータ6-3,6-6の１つが失陥したとき、ラック中立付近となるまでは正常な転舵アクチュエータを用いてそれまでの制御を継続し、ラック中立付近になるとクラッチ9-1,9-2を締結してバックアップモードへ切り替える制御を行うようにした。

ここで、制御装置11-1は、操舵反力アクチュエータ6-1とクラッチ9-1と転舵アクチュエータ6-2,6-5の制御を分担し、制御装置11-2は、転舵アクチュエータ6-4とクラッチ9-2と転舵アクチュエータ6-3,6-6の制御を分担し、アクチュエータ制御系統に関して二重系を構成している。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例３では、アクチュエータ制御系統に関して二重系を構成しているため、クラッチ9-1,9-2を解放して制御している間に、転舵アクチュエータ6-2,6-5,6-3,6-6の何れか１つが欠陥となっても、または、転舵アクチュエータ6-2,6-5のうち１つと転舵アクチュエータ6-3,6-6のうち１つとの２つが欠陥となっても、残った正常な転舵アクチュエータを用いての制御を継続することができることで、クラッチ9-1,9-2をすぐに締結する必要がない。

このとき、制御装置11-1,11-2では、ラック中立付近（操舵角０deg付近）までは、今までの制御をそのまま継続し、ラック中立付近に移動したところで、クラッチ9-1,9-2を締結し、アシスト手段（残った正常な転舵アクチュエータ）を備えたケーブル式ステアリングリングとして動作させるように制御される。

よって、左右のラック2-1,2-2に取り付けられた転舵アクチュエータ6-2,6-5,6-3,6-6が失陥した場合にすぐにクラッチ9-1,9-2を締結することによるラック中立付近での操向輪4-1,4-2のトー角変化が起こらなくなる。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(7) 左ピニオンシャフト5-1に２つの転舵アクチュエータ6-2,6-5を設け、右ピニオンシャフト5-2に２つの転舵アクチュエータ6-3,6-6を設けたため、１つの転舵アクチュエータ系統が失陥しても転舵角制御機能を維持することができる。

(8) 前記制御装置11-1,11-2は、クラッチ9-1,9-2を解放した状態での制御中に、左ピニオンシャフト5-1と右ピニオンシャフト5-2のそれぞれに２つ以上設けた転舵アクチュエータ6-2,6-5と転舵アクチュエータ6-3,6-6の１つが失陥したとき、ラック中立付近となるまでは正常な転舵アクチュエータを用いてそれまでの制御を継続し、ラック中立付近になるとクラッチ9-1,9-2を締結してバックアップモードへ切り替える制御を行うようにしたため、左右のラック2-1,2-2に取り付けられた転舵アクチュエータ6-2,6-5,6-3,6-6が失陥した場合にすぐにクラッチ9-1,9-2を締結することによるラック中立付近での操向輪4-1,4-2のトー角変化を防止することができる。

実施例４は、クラッチを解放しての制御中に制御装置または駆動回路が失陥した場合にもアクチュエータ制御を継続できるようにした例である。

すなわち、図９に示すように、前記制御装置を、制御装置11-1（第１制御装置）と制御装置11-2（第２制御装置）との２つとし、前記左ピニオンシャフト5-1と右ピニオンシャフト5-2のそれぞれに２つ設けた転舵アクチュエータ6-2,6-5と転舵アクチュエータ6-3,6-6のうち、転舵アクチュエータ6-2,6-6は制御装置11-1により制御され、転舵アクチュエータ6-3,6-5は制御装置11-2により制御されるようにたすき掛けに接続した。なお、他の構成は実施例３と同様であるので、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例４では、２つの制御装置11-1, 11-2と転舵アクチュエータ6-2,6-5及び転舵アクチュエータ6-3,6-6とをたすき掛けで接続したため、クラッチ9-1,9-2を解放して制御している間に、２つの制御装置11-1, 11-2のいずれか、もしくは、その駆動回路に失陥を生じても、すぐにクラッチ9-1,9-2を締結する必要がなくなり、左右のラック2-1,2-2とステアリングホイール１とを分離したアクチュエータ制御を続けても問題がない。

次に、効果を説明する。
実施例４の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(9) 制御装置を、制御装置11-1と制御装置11-2との２つとし、前記左ピニオンシャフト5-1と右ピニオンシャフト5-2のそれぞれに２つ設けた転舵アクチュエータ6-2,6-5と転舵アクチュエータ6-3,6-6のうち、転舵アクチュエータ6-2,6-6は制御装置11-1により制御され、転舵アクチュエータ6-3,6-5は制御装置11-2により制御されるようにたすき掛けに接続したため、２つの制御装置11-1, 11-2のいずれか、もしくは、その駆動回路に失陥を生じても、左右のラック2-1,2-2とステアリングホイール１とを分離したアクチュエータ制御をそのまま継続することができる。

実施例５は、外観上１つの転舵アクチュエータで、２つの転舵アクチュエータ機能を持たせた例である。

すなわち、図９に示すように、前記左ピニオンシャフト5-1と右ピニオンシャフト5-2のそれぞれに２つ以上設けた転舵アクチュエータとして、２つのステータで１つのロータを動作させるモータ6-2,6-3を使用した。また、操舵反力アクチュエータについても、同様に、２つのステータで１つのロータを動作させるモータ6-1を使用した。なお、他の構成は実施例１と同様であるので、同一構成には同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例５では、転舵アクチュエータ及び操舵反力アクチュエータとして、２つのステータで１つのロータを動作させるモータ6-1,6-2,6-3を使用したため、１つのステータで１つのロータを動作させるモータの場合に比べ、モータ部品及びモータとピニオンシャフトとをつなぐ部品を減らし、簡略化することができ、低コストでありながら、ギアによるモータロスを減らした二重系アクチュエータを実現することができる。

次に、効果を説明する。
実施例５の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(10) 前記左ピニオンシャフト5-1と右ピニオンシャフト5-2のそれぞれに２つ以上設けた転舵アクチュエータとして、２つのステータで１つのロータを動作させるモータ6-2,6-3を使用したため、１つのステータで１つのロータを動作させるモータを使用する場合に比べ、簡略化することができ、低コストでありながら、ロストルクを減らした二重系アクチュエータを実現することができる。

以上、本発明の車両用操舵装置を実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１〜実施例５では、クラッチを２つ設ける例を示したが、クラッチを切り離しての制御時にケーブル式バックアップ機構の連れ回り無くすことができるように３つのクラッチを設けるようにしても良い。

実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図である。アッカーマン率を優先したステアリングリンク機構を示す図である。リンク効率を優先したステアリングリンク機構を示す図である。２本のラックそれぞれにケーブルを掛け渡したケーブル式バックアップ機構を有する車両用操舵装置の全体システム図である。実施例１の制御で用いられるハンドル角とアッカーマン率との関係特性図である。実施例１の制御で用いられる車両速度とアッカーマン率との関係特性図である。実施例２の車両用操舵装置を示す全体システム図である。実施例３の車両用操舵装置を示す全体システム図である。実施例４の車両用操舵装置を示す全体システム図である。実施例５の車両用操舵装置を示す全体システム図である。

符号の説明

１ステアリングホイール（操作入力手段）
2-1,2-2 左右のラック
３ステアリングラックチューブ
4-1,4-2 左右の操向輪
5-1,5-2 左右のピニオンシャフト
6-1,6-4 操舵反力アクチュエータ
6-2,6-3,6-5,6-6 転舵アクチュエータ
Ｃケーブル式バックアップ機構
７プーリ
８ケーブル
9-1,9-2 クラッチ
10-1 操舵角センサ（ハンドル角検出手段）
10-2,10-3 転舵角センサ
11-1,11-2 制御装置
１２車両速度センサ（車両速度検出手段）
１３タイロッド
１４ナックルアーム
１５前車軸
１６コラムシャフト

Claims

操舵入力を受ける操作入力手段と、左右の操向輪に連結されたステアリングラックを有し、前記ステアリングラックの移動により左右の操向輪を転舵させるステアリング機構と、を備え、前記操作入力手段とステアリング機構が機械的に切り離された状態で、前記操作手段の操舵入力に応じて発生する電気信号にて前記ステアリング機構を作動させるようにした車両用操舵装置において、
前記操舵入力を前記ステアリングラックに伝達するケーブル式バックアップ機構を備え、
前記ステアリングラックを、左ラックと右ラックとに分割し、
前記ケーブル式バックアップ機構を、前記操作入力手段を有するコラムシャフトに設けられたプーリと、前記左右のラックに噛み合う左右のピニオンシャフトにそれぞれ設けられたプーリと、前記３つのプーリを連結するケーブルと、前記操舵入力を前記ステアリングラックに前記ケーブルを介して機械的に伝達あるいは遮断するクラッチと、を有する機構とし、
前記左右のピニオンシャフトに、前記操作入力手段の操舵入力に応じて発生する電気信号に基づいて、それぞれ前記左右の操向輪を転舵させる転舵アクチュエータを設け、
前記クラッチを、前記操作入力手段から転舵アクチュエータまでの間に設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載された車両用操舵装置において、
前記ケーブル式バックアップ機構を、３つのプーリを１本のケーブルにて連結する機構としたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１または請求項２に記載された車両用操舵装置において、
前記操作入力手段へ入力されるハンドル角を検出するハンドル角検出手段と、
ハンドル角検出値に応じて、前記クラッチを締結、又は、解放することで左右のラックを１本化、又は、２本独立として適正なアッカーマン率を得るべく左右の転舵アクチュエータを制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１または請求項２に記載された車両用操舵装置において、
車両速度を検出する車両速度検出手段と、
車両速度検出値に応じて、前記クラッチを締結、又は、解放することで左右のラックを１本化、又は、２本独立として適正なアッカーマン率を得るべく左右の転舵アクチュエータを制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１，２，３，４の何れか１項に記載された車両用操舵装置において、
前記クラッチを、前記左右のピニオンシャフトのうちプーリと前記転舵アクチュエータの間にそれぞれ設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１，２，３，４の何れか１項に記載された車両用操舵装置において、
前記クラッチを、前記左右のピニオンシャフトのうち１つのプーリと前記転舵アクチュエータの間と、前記コラムシャフトのプーリと前記操作入力手段の間に設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１，２，３，４，５，６の何れか１項に記載された車両用操舵装置において、
前記転舵アクチュエータを、左ピニオンシャフトと右ピニオンシャフトのそれぞれに２つ以上設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項７に記載された車両用操舵装置において、
前記クラッチを解放した状態での制御中に、左ピニオンシャフトと右ピニオンシャフトのそれぞれに２つ以上設けた転舵アクチュエータの１つが失陥したとき、ラック中立付近となるまでは正常な転舵アクチュエータを用いてそれまでの制御を継続し、ラック中立付近になるとクラッチを締結してバックアップモードへ切り替える制御を行う制御装置を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項７または請求項８に記載された車両用操舵装置において、
前記制御装置を、第１制御装置と第２制御装置との２つとし、
前記左ピニオンシャフトと右ピニオンシャフトのそれぞれに２つ設けた転舵アクチュエータのうち、一方は第１制御装置により制御され、他方は第２制御装置により制御されるようにたすき掛けに接続したことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項７，８，９の何れか１項に記載された車両用操舵装置において、
前記左ピニオンシャフトと右ピニオンシャフトのそれぞれに２つ以上設けた転舵アクチュエータとして、２つ以上のステータで１つのロータを動作させるモータを使用したことを特徴とする車両用操舵装置。