JP2005186861A - ステアリング操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステアバイワイヤ型ステアリングシステムに用いられるステアリング操作装置を、操作部材の操作範囲が拡大可能であり、かつ、コンパクトなものとする。
【解決手段】 ステアリングホイール等の操作部材に連係して操作量に応じた移動量だけ移動する変位体８４を設け、その変位体８４を係止する手段１１０によって操作範囲を規制し、変位体８４と操作部材との連係を解除する機構９２，９６を働かせることにより、操作範囲を拡大する。変位体８４の移動領域を拡大しなくてもよいため、操作装置２００のコンパクト化が図れる。また、変位体を自転する回転体とし、その回転体を係止することにより操作範囲を規制し、その係止を解除することによっても操作範囲を拡大することができる。その場合、変位体を回転体とすれば、変位体を移動させるスペースを必要としないことから、操作装置のコンパクト化が図れる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、車両に配備されるステアリング操作装置、詳しくは、ステアバイワイヤ型ステアリングシステムの操作部に用いられるステアリング操作装置に関する。

今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、いわゆるステアバイワイヤ型ステアリングシステム、すなわち、操作部に設けられたステアリングホイール等の操作部材に加えられる操作力によらず、電気的な制御下、システムが転舵部において備える動力源の動力によって、操作部材の操作に応じた車輪の転舵が行われるステアリングシステムが検討されている。このステアリングシステムでは、通常、操作部材と転舵部とが回転伝達可能に連結されていないことから、ステアリング操作の便宜上、操作部材の操作範囲を操作部において規定する必要がある。そこで操作部を構成するステアリング操作装置には、下記特許文献１〜４に記載されているように、操作部材と連動するスライド部材を設け、そのスライド部材の移動範囲を規定するストッパにより、操作部材の操作範囲を規定している。
特開２００１−１０６１１１号公報 特開２００１−１３０４２６号公報 特開２００１−１１４１２３号公報 特許第２８１４３７５号広報

ところが、上記特許文献２〜４に記載されているステアリング操作装置では、ストッパは一定の操作範囲を規定する機能しか有していない。ステアバイワイヤ型ステアリングシステムでは、比較的操作範囲を小さくすることが可能であり、そのようにされることが多い。しかし、システムのフェール等を考慮して操作部材の操作力によって車輪を転舵させる手動操作機構を設ける場合があり、その手動操作機構による操舵の場合、通常時の操作範囲よりも大きな操作範囲とすることが望まれる。そのような場合、一定の操作範囲しか規定できないストッパを有するステアリング操作装置では、必要な操作量を確保できないという問題が存在する。そこで、上記特許文献１に記載のステアリング操作装置では、ストッパを退避させて、操作部材と連動するスライド部材を通常より多く移動させることで、操作範囲を拡大させている。しかし、そのステアリング装置では、スライド部材をより多く移動させるため、ステアリング操作装置自体が大型化するという問題を抱える。本発明は、そのような実情に鑑み、操作部材の操作範囲を拡大可能であり、かつ、コンパクトなステアリング操作装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明のステアリング操作装置は、操作部材と、その操作部材に連係して操作部材の操作量に応じた移動量だけ移動する変位体と、操作部材の操作範囲を規制すべく変位体を係止する係止手段とを備えてステアバイワイヤ型ステアリングシステムに配備されるステアリング操作装置であって、操作部材の操作範囲が規制されない状態を実現する機構として、変位体が操作部材の操作量に応じて変位しない状態を実現すべく操作部材に対する変位体の連係を解除する変位体連係解除機構を備えたことを特徴とする。

また、上記課題を解決すべく、本発明の別のステアリング操作装置は、操作部材と、その操作部材に連係して操作部材の操作量に応じた回転角度だけ自転する変位体と、操作部材の操作範囲を規制すべく変位体を係止する係止手段とを備えてステアバイワイヤ型ステアリングシステムに配備されるステアリング操作装置であって、操作部材の操作範囲が規制されない状態を実現する機構として、変位体が係止されない状態を実現すべく係止手段を退避させる係止手段退避機構を備えたことを特徴とする。

発明の作用および効果

本発明のステアリング操作装置は、操作部材に連動する変位体を係止することで操作部材の操作範囲を規制することを前提とし、前者においては、その変位体が移動体である場合において、その移動体の移動を操作部材の操作に応じた移動としないことで、また、後者においては、変位体を自転する回転体とし、その回転体を係止しない状態を実現することで、それぞれ操作範囲を拡大するものとされている。前者の場合は、操作範囲の拡大に伴う移動体の移動範囲の拡大がないことから、また、後者の場合は、変位体が移動を伴わないような構成とすることができることから、それぞれ、コンパクトなステアリング装置が実現する。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。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、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項と（４）項と（６）項とを合わせたものが請求項１に相当し、請求項１に（７）項および（８）項の限定を加えたものが請求項２に、請求項２に（８）項および（１０）項の限定を加えたものが請求項（３）に、それぞれ相当する。また、（１）項と（３）項と（５）項とを合わせたものが請求項４に、それぞれ相当する。

（１）操作部材と、その操作部材に連係して操作部材の操作量に応じた変位量だけ変位する変位体と、前記操作部材の操作範囲を規制すべく前記変位体を係止する係止手段とを備え、ステアバイワイヤ型ステアリングシステムに配備されるステアリング操作装置であって、
前記操作部材の操作範囲が規制されない状態を実現する操作範囲非規制状態実現機構を備えたことを特徴とするステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、ステアリングホイール等の操作部材の操作に連動する変位体を係止することで、操作部材の操作範囲を規制し、例えば、その変位体を係止しない状態とすることにより、操作範囲の規制を解除する機能を備えた態様である。本項に記載の態様によれば、簡便な構成によって、ステアリング操作範囲の規制状態と規制解除状態とを選択的に実現可能なステアリング操作装置（以下、単に「操作装置」という場合がある）となる。その意味において、本項に記載の態様は、ステアリング操作範囲可変機構を備えた態様とすることが可能である

本項にいう「変位体」は、移動することで変位するものであってもよく、また、自転する等、移動を伴わない変位であってもよい。つまり、本項にいう「変位」は回転角度位置等の変位体の姿勢が変化することをも含む概念である。また、「操作部材の操作量」とは、例えば、操作部材がステアリングホイールである場合等においては、ステアリングホイールの操作角等が該当する。例えば、車輪が転舵されない状態である中立状態を基準とし、その基準からの操作の程度をもって操作量とすることができる。また、「係止手段」は、特に限定されるものではないが、簡便なものとして、例えば、係止部材を有してそれに変位体あるいはそれの一部を当接させることによって変位体の変位を阻止するといったようなストッパ機構を採用する場合、その係止部材を含んで係止手段を構成することができる。

（２）当該ステアリング操作装置が、前記変位体の変位を阻止する方向に付勢する変位体付勢機構を備えた(1)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様によれば、例えば、変位体を付勢することで、それに連係する操作部材に操作反力を付与することができる。つまり、操作反力付与機構を具備する操作装置が実現する。また、例えば、付勢力により、変位体を変位していない位置に位置させることが可能であり、変位体に連係する操作部材を中立状態に復帰させることができる。つまり中立状態復帰機構を具備する操作装置が実現する。なお、付勢力発生手段としては、例えば、ばね（空気ばねを含む）等の弾性体、引力，斥力を発生させる磁石等を採用することができ、それらを採用すれば、変位体の変位量、すなわち、操作部材の操作量に応じた付勢力で変位体を付勢する機構が容易に実現する。本項記載の態様の操作装置は、ステアリング操作範囲を規制する機構に、操作反力付与機構，中立状態復帰機構を組み込むことができ、多機能であるにも拘わらず装置のコンパクト化が図れる。

（３）前記操作範囲非規制状態実現機構が、前記変位体が係止されない状態を実現すべく前記係止手段を退避させる係止手段退避機構である(1)項または(2)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、例えば、先に説明したストッパ機構を採用する場合において、そのストッパ部材を変位体の変位方向において後退させる態様、変位方向と交差する方向へ移動させる態様等が含まれる。係止手段退避機構は、簡便な操作範囲非規制状態実現機構となる。

（４）前記操作範囲非規制状態実現機構が、前記変位体が前記操作部材の操作量に応じて変位しない状態を実現すべく前記操作部材に対する前記変位体の連係を解除する変位体連係解除機構である(1)項または(2)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様には、例えば、操作部材を操作した場合であっても変位体が変位しない状態を実現するといった態様が含まれる。変位体の変位量を増加させて操作範囲を拡大するのではなく、変位体を変位させないことで変位体が係止されない状態とし、その状態とすることで操作範囲を拡大するのである。後に説明するように、変位体が移動する移動体である場合には、変位体の移動領域が拡大されないため、装置内に確保される移動領域が小さいもので済むことになり、操作装置のコンパクト化が図れる。

（５）前記変位体が、前記操作部材の操作量に応じた回転角度だけ自転する回転体である(1)項ないし(4)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、変位体を移動伴わなずに変位させる態様の一態様であり、本態様によれば、変位体の移動領域を装置内に確保する必要がないことから、コンパクトな操作装置が実現する。例えば、操作部材がステアリングホイール等のように回転操作されるものである場合、その操作部材の回転に応じて回転するような構成を採用することができる。より具体的に言えば、操作部材とともに回転する回転軸そのものを回転体とする態様、回転軸に何らかの部材を付設してそれを回転とする態様、回転軸と直接にあるいは減速機構等を介して連結された回転部材を回転体とする態様等、種々の態様を採用することが可能である。

（６）前記変位体が、定められた軌道に沿って前記操作部材の操作量に応じた移動量だけ移動する移動体である(1)項ないし(4)項のいずれかに記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、移動する変位体を採用する態様の一態様である。本項にいう「軌道」とは、実体的なものを意味する概念ではなく、変位体の移動経路，移動した場合の軌跡といった抽象的な概念である。また、軌道は、直線軌道に限定されず、例えば、任意の１点を中心とした円軌道等の曲線軌道であってもよい。変位体として移動体を採用すれば簡便な操作装置が実現する。また、移動体を採用する場合、操作装置のコンパクト化を目的とするときには、先に説明したように、移動体の移動領域を小さくできるという利点を享受できる変位体連係解除機構を合わせて採用することが望ましい。

（７）当該ステアリング操作装置が、前記操作部材に連結された回転軸と、その回転軸の回転と前記変位体の前記定められた軌道に沿った移動との運動変換を実現する運動変換機構とを備えた(6)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、変位体として上記移動体を採用する態様において、その変位体の移動機構を具体化した態様である。操作部材が、ステアリングホイール等、回転操作されるものである場合に特に有効な態様である。さらに具体的にすれば、例えば、後に説明するボールねじ機構を始めとして、ラックアンドピニオン機構等、種々の機構を運動変換機構として採用することができる。

（８）前記運動変換機構が、前記回転軸に設けられたボールねじと、前記変位体に設けられて前記ボールねじと噛合するボールナットと、そのボールナットの回転を禁止するナット回転禁止手段とを有するボールねじ機構である(7)項に記載のステアリング装置。

本項に記載の態様は、運動変換機構に関する限定を加えた態様である。ボールねじ機構は、回転運動と直線運動との変換を容易にかつ円滑に行える機構であることから、変位体を移動させる機構として好適である。

（９）前記操作範囲非規制状態実現機構が、前記変位体が前記操作部材の操作量に応じて変位しない状態を実現すべく前記操作部材に対する前記変位体の連係を解除する変位体連係解除機構であり、
その変位体連係解除機構が、前記運動変換機構による前記運動変換を禁止するものである(7)項または(8)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、平たく言えば、上記運動変換機構を採用する場合に、その運動変換機構による運動変換を行わないことによって、変位体を移動させないようにする態様である。例えば、運動変換機構のいずれかの部分に運動伝達を解除する機構を設けることで、操作部材が操作された場合における変位体の移動を禁止することが可能である。

（１０）前記運動変換機構が、前記回転軸に設けられたボールねじと、前記移動体に設けられて前記ボールねじと噛合するボールナットと、そのボールナットの回転を禁止するナット回転禁止手段を有するボールねじ機構であり、
前記変位体連係解除機構が、前記ナット回転禁止手段による前記ボールナットの回転の禁止を解除するものである(9)項に記載のステアリング操作装置。

本項に記載の態様は、運動変換機構としてボールねじ機構を採用する場合において、操作部材と変位体との連係を解除する態様である。ボールナットの回転を許容すれば、ボールねじとボールナットが一体的に回転することが可能となり、運動変換が行われないことになる。

以下、本発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕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、改良を施した種々の態様で実施することができる。

＜第１実施例＞
図１に、本発明の第１実施例のステアリング操作装置が配備されたステアバイワイヤ型ステアリングシステムの概要を示す。本システムは、操作部１０と、転舵部１２とが機械的に分離され、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール１４に加えられる操作力によらずに、転舵部１２に設けられた動力源の動力によって転舵車輪１６（以下、単に「車輪１６」という場合がある）を転舵するステアリングシステムである。なお、本システムでは、フェール時等に操作部材１４に加えられる操作力による車輪１６の転舵を可能とすべく、操作力を伝達する機構を含んで操作部１０と転舵部１２とを連結する連結部１８をも備えている。

操作部１０は、本発明の第１実施例のステアリング操作装置２０（以下、単に「操作装置２０」という場合がある）を主体として構成されている。操作装置２０は、運転者によって回転操作されるステアリングホイール１４を備え、車体、詳しくは、インストゥルメントパネルのリインフォースメントに固定されている。後に詳しく説明するが、操作装置２０は、ステアリングホイール１４の操作量（操作角）を検出するためのセンサとしての機能、ステアリング操作の範囲を規制する機能、ステアリングホイール１４の回転操作に対する反力、つまり、操作反力を付与する機能等を有している。なお、後に詳しく説明するが、操作反力を付与する機構として、ばねの付勢力に依拠する機構、および、反力付与モータの回転力に依拠する機構との２つの機構を備えており、本システムでは、前者が主たる機構とされ、後者が操作反力調整用の機構とされている。

転舵部１２は、車体に固定されて転舵ロッド２２を軸方向に往復移動させる車輪転舵装置２４（以下、単に「転舵装置２４」という場合がある）を主体として構成されている。内部の図示は省略するが、転舵装置２４は、動力源としての転舵モータを備えてており、転舵ロッド２２に形成されたボールねじに噛合するボールナットをその転舵モータによって回転駆動することにより、転舵ロッド２２が軸方向に移動させられる構造とされている。転舵ロッド２２の両端の各々は、ボールジョイント２６を介して、タイロッド２８に連結され、タイロッド２８の他端部は、もう一種のボールジョイント３０を介して、車輪１６を回転可能に保持するステアリングナックル３２の一部分であるナックルアーム３４に連結されている。このような連結構造により、転舵ロッド２２が軸方向に移動させられることで、車輪１６が転舵されるのである。なお、転舵装置２４は、転舵ロッド２２の移動量（転舵量の一種である）を検出するセンサとしての機能を有している。

本ステアリングシステムは、自身が備えるステアリング電子制御ユニット４０（ステアリングＥＣＵ、以下、単に「ＥＣＵ４０」という場合がある）によって制御される。ＥＣＵ４０は、コンピュータ、各種モータ，各種アクチュエータ等のドライバ等を含んで構成されている。ＥＣＵ４０は、操作装置２０によって検出されたステアリングホイール１４の操作量に関する信号θ、および、転舵装置２４によって検出された転舵ロッド２２の移動量に関する信号δを入手し、それらに基づいて、車輪１６の転舵量がステアリングホイール１４の操作量に応じた量となるように、転舵装置２４が備える転舵モータを制御駆動する。

本ステアリングシステムは、車速感応式ステアリングシステムであり、車体速度が速い場合には、ステアリング操作を重くするために、車体速度に応じて操作反力を増加させる機能を有しており、ＥＣＵ４０は、そのための制御をも行う。車両には、転舵車輪１６を含む各車輪に対して、車輪回転速度を検出する車輪速センサ４２が設けられており（図では、１つの車輪に対するもののみを示しており、他の車輪に対するものは省略されている）、ＥＣＵ４０は、各車輪速センサ４２によって検出された各車輪の車輪回転速度に関する信号ｖを入手し、それらから車体速度を求めることができるようになっている。ＥＣＵ４０は、求められた車体速度に基づいて、操作装置２０が備える反力付与モータを制御駆動する。それにより、ステアリングホイール１４には、車体速度に依拠した操作反力の増加分が付与されることになる。

図２に、第１実施例であるステアリング操作装置２０の斜視図であって、車両左前方の上方側からみた斜視図を示し、図３に、その操作装置２０の車両の左側からみた断面図を、図４に、その操作装置２０の図３におけるＡ−Ａ視の断面図を、それぞれ示す。なお、図２および図３は、ステアリングホイール１４を取り外した状態を示している。

操作装置２０は、ハウジング５０を有し、シャフト５２がハウジング５０に回転可能に保持され、そのシャフト５２の一端部に、ステアリングホイール１４が取付られた構造をなしている。詳しく言えば、ハウジング５０は、概ね円筒形状をなすチューブ５４と、チューブ５４の両開口端の各々に固定して設けられた前端キャップ５６および後端キャップ５８と、前端キャップ５６の前方側においてギヤ機構等を収容する前部ケーシング６０とを含んで構成されており、シャフト５２は、前端キャップ５６，後端キャップ５８の各々に、それらに設けられたシャフト穴６２に挿通する状態で、軸受６４を介して回転可能に保持されている。シャフト５２は、後端部６６を除いて中空形状とされたものであり、後端部６６にはセレーションが形成され、その後端部６６が、ステアリングホイール１４のボス部６８にセレーション嵌合されることで、シャフト５２とステアリングホイール１４とが相対回転不能に連結されている。

シャフト５２のチューブ５４の内部に位置する部分は、外径の大きな大径部８０とされており、その大径部８０の外周面には、ベアリングボールが転動する２条の雄ねじ溝８２が形成されることで、大径部８０はボールねじとされている。一方、チューブ５４内には、内周部がベアリングボールを保持するボールナットとされたスライド部材８４が、シャフト５２の大径部８０であるボールねじと螺合する状態で配置されている。

スライド部材８４は、軸方向（前後方向）の中間部に、外周径がチューブ５４の内周径より僅かに小さいフランジ部８６を有している。フランジ部８６の外周部には、それぞれが軸方向に延びる被係止溝８８が、周方向において等ピッチ間隔で１２条形成されている。一方、チューブ５４の上部には、軸方向に延びる長穴９０が形成されており、その長穴９０には、下部が円弧状に形成された係止キー９２が緩やかに嵌め合わされている。係止キー９２は、長穴９０の壁面にガイドされて、径方向（上下方向）に移動可能とされている。係止キー９２は、下方に移動した状態では、上記被係止溝８８に嵌り込むことが可能な状態となる。

チューブ５４の外周部の軸方向における中央の上部には取付座９４が形成されており、その取付座９４に、ソレノイド装置９６が取り付けられている。ソレノイド装置９６は、ベースプレート９８とカバー１００とからなるケーシング内に、プランジャ１０２、電磁コイル１０４、圧縮コイルスプリング１０６が組み込まれた構造をなしており、プランジャ１０２の先端部は、係止キー９２に設けられた取付穴に挿入されて係止キー９２に固定的に取付られている。図３は、電磁コイル１０４が励磁された状態であり、この状態では、プランジャ１０２が前進して、係止キー９２がスライド部材８４に設けられた１２条の被係止溝８８のいずれかに係合可能な状態とされる。逆に、電磁コイル１０４を消磁すれば、スプリング１０６の付勢力によりプランジャ１０２は後退させられ、係止キー９２と被係止溝８８とは係合しない状態となる。

係止キー９２といずれかの被係止溝８８とが係合する状態では、スライド部材８４のシャフト５２の中心軸線を中心とした回転が禁止され、シャフト５２の回転に応じて、つまり、ステアリングホイール１４の操作量に応じて、スライド部材８４が軸方向に移動する状態となる。逆に、係止キー９２と被係止溝８８とが係合しない状態においては、スライド部材８４の上記回転が許容され、スライド部材８４は、ステアリングホイール１４の操作量に応じた移動を行わない状態となる。

本操作装置２０では、シャフト５２がステアリングホイール１４に連結された回転軸として機能し、スライド部材８４が、定められた軌道に沿って移動する移動体すなわち変位体として機能するものとされている。シャフト５２に設けられたボールねじ、スライド部材に設けられたボールナット、および、被係止溝８８とそれに係合する係止キー９２とによって構成されるナット回転禁止手段を含んでボールねじ機構が構成されており、そのボールねじ機構は、シャフト５２の回転をスライド部材の直線的な移動に変換する運動変換機構として機能するものとなっている。また、被係止溝８８，係止キー９２，ソレノイド装置９６を含んでなる構成は、ボールナットの回転の禁止すなわちスライド部材８４の回転の禁止を解除する機能、言い換えれば、運動変換機構による運動変換を禁止する機能を有しており、ステアリングホイール１４とスライド部材８４の連係を解除する変位体連係解除機構として機能するものとなっている。

先に説明したように、係止キー９２と被係止溝８８とが係合する状態において、スライド部材８４は、ステアリングホイール１４の操作量に応じた移動量だけ移動する。図３に示すスライド部材３４の位置は、ステアリングホイール１４が操作されていない状態つまり中立状態における位置であり、ステアリング操作が開始されれば、スライド部材８４は、その中立位置から、ステアリングホイール１４の操作方向に従って、前方あるいは後方に移動する。ちなみに、右旋回操作の場合は、前方に、左旋回操作の場合は、後方に移動する。ステアリング操作が進行した場合、スライド部材８４の端面が、ハウジング５０を構成する前端キャップ５６および後端キャップ５８に形成された環状凸部１１０に当接し、スライド部材８４は、それ以上の移動が禁止される。これに伴い、ステアリングホイール１４はそれ以上の操作が不能とされる。つまり、環状凸部１１０は、スライド部材８４を係止するストッパすなわち係止手段として機能し、その機能によって、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されるのである。ちなみに、本操作装置２０では、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制される状態において、中立状態から右旋回方向、左旋回方向へ、それぞれ、概ね３／４回転だけ操作可能となっている。

また、前端キャップ５６とスライド部材８４との間、後端キャップ５８とスライド部材８４との間のそれぞれには、互いに構造およびばね特性が等しい圧縮コイルスプリング１２０が配設されている。詳しくは、各スプリング１２０の一方の端部が、前端キャップ５６あるいは後端キャップ５８の互いに向き合う端面に支持され、他方の端部が、スライド部材８４のフランジ部８６の前端キャップ５６あるいは後端キャップ５８に向き合う面に、スラスト軸受１２２を介して支持されている。２つのスプリング１２０は、それぞれの圧縮反力により、それぞれが、スライド部材８４を互いに反対の方向に付勢するものとされており、スライド部材８４が中立位置に位置する状態において、それぞれが圧縮された状態であり、その状態での付勢力は釣り合うものとされている。２つのスプリング１２０は、スライド部材８４が中立位置から軸方向に移動する場合、それらの付勢力のバランスが崩れ、それらの付勢力の差分が、その移動を阻止する方向の付勢力としてスライド部材８４に作用する。つまり、２つのスプリング１２０は、変位体付勢機構として機能するものとされているのである。２つのスプリング１２０の付勢力の差分は、スライド部材８４の移動量に応じた力であり、その力は、ステアリングホイール１４の操作に対する反力として付与されることから、２つのスプリング１２０は、操作反力付与機構を構成するものとなっている。また、ステアリングホイール１４の操作を中断した場合等には、２つのスプリングの付勢力が釣り合う位置、つまり、中立位置までスライド部材８４が移動させられ、ステアリングホイール１４は中立状態とされることから、２つのスプリングは、中立状態復帰機構を構成するものとなっている。

先に説明したように、係止キー９２と被係止溝８８とが係合していない状態においては、スライド部材８４の回転が許容されており、その状態でステアリングホイール１４を操作した場合には、上記２つのスプリング１２０の作用により、スライド部材８４は、中立位置を維持したままで、シャフト５２とともに、つまり、シャフト５２と一体的に回転することになる。この結果、スライド部材８４の端部は前端キャップ５６および後端キャップ５８の環状凸部１１０には当接せずに、前述したところの規制された操作範囲を超えた操作が可能とされるのである。つまり、前述したところのソレノイド装置９６等を含んで構成される変位体連係解除機構は、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されない状態を実現する操作範囲非規制状態実現機構として機能し、本操作装置２０では、その操作範囲非規制状態実現機構の機能により、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されるのである。

本操作装置２０では、前端キャップ５６と前部ケーシング６０とによって区画される空間内において、その空間内に延び出しているシャフト５２の前端部に、出力プーリ１３０および大径ギヤが１３２が相対回転可能に設けられている。出力プーリ１３０には、後述する連結部１８に存在する操作力伝達装置が有する入力プーリと自身とを繋ぐベルト１３４が捲き掛けられている。また、前部ケーシング６０の前端上部には、モータ座１３６が形成されており、そのモータ座１３６に反力付与モータ１３８が取付けられている。反力付与モータ１３８のモータ軸１４０は、前部ケーシング６０内に延び出す状態で、軸受１４２によって回転可能に保持されている。モータ軸１４０の先端には、小径ギヤ１４４が相対回転不能に設けられており、その小径ギヤ１４４が、上述の大径ギヤ１３２に噛合させられている。反力付与モータ１３８の回転によってシャフト５２が回転させられる構造とされており、ステアリングホイール１４の操作に抗うような回転力を発生させることにより、ステアリングホイール１４に対して操作反力が付与される。この反力付与モータ１３８を動力源とする操作反力付与機構は、先に説明したように、２つのスプリング１２０による操作反力付与機構を主たる機構とした場合の、補助的な操作反力付与機構であり、操作反力の調整に利用される。

反力付与モータ１３８の前端部には、モータ軸１４０の回転角度を検出する回転角センサ１４６が設けられている。この回転角センサ１４６の出力信号は、モータ軸１４０の回転角度、すなわち、ステアリングホイール１４の操作量を示す信号となり、回転角センサ１４６は、操作量センサとして機能する。なお、詳しい説明は省略するが、回転角センサ１４６はインクリメンタルなセンサであるため、車両の始動した時点，ステアリングホイール１４の操作範囲が非規制状態から規制状態に切り換えられた時点等に、ステアリングホイール１４の中立状態と転舵部１２の中立状態を整合させるキャリブレーションが行われる。前述したように、操作範囲の非規制状態にある場合において、ステアリングホイール１４が操作されていないときには、２つのスプリング１２０の作用によってスライド部材８４は中立位置に位置させられているため、キャリブレーションを容易に行うことができる。

次に、図１を参照しつつ、連結部１８の構成について、簡単に説明を行う。連結部１８は、ステアリングホイール１４に加えられる操作力を転舵装置２４に伝達する操作力伝達装置１５０を主体として構成されている。操作力伝達装置１５０は、概して言えば、操作力が入力される入力プーリ１５２、入力プーリ１５２の回転力を転舵装置２４に出力するための出力ローラ１５４、出力ローラ１５４と車輪転舵装置２４が備える入力ローラ１５６とに捲き掛けられる伝達ケーブル１５８、伝達ケーブル１５８をガイドするガイドチューブ１６０、入力プーリ１５２と出力ローラ１５４との連結状態と連結解除状態とを選択的に切り換える電磁クラッチ１６２等をを含んで構成されている。電磁クラッチ１６２は、消磁状態において入力プーリ１５２と出力ローラ１５４とを連結し、励磁状態においてその連結を解除するものとなっている。なお、転舵ロッド２２にラックが形成されるとともに、入力ローラ１５６にピニオンが設けられることによって、転舵装置２４は、ラックアンドピニオン機構を有するものとされており、入力ローラ１５６が回転させられることによって、車輪１６が転舵させられるのである。

本ステアリングシステムでは、先に説明したように、通常時においては、車輪１６は、ステアリングホイール１４の操作力によらずに、ステアリングホイール１４の操作量に応じた転舵量だけ転舵させられる。その場合、電磁クラッチ１６２は通電されて励磁状態とされていることから、ステアリングホイールの１４に加わる操作力は、転舵装置２４には伝達されない。また、ステアリング操作装置２０のソレノイド装置９６も通電されて励磁状態とされており、スライド部材８４の軸方向の移動が許容されて、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制された状態とされている。それに対し、例えば、本システムがフェール状態となった場合等には、電磁クラッチ１６２への通電はなされずに消磁状態とされることで、ステアリングホイール１４の操作力により、車輪１６が転舵される。その場合、操作力伝達装置１５０の伝達比は、比較的小さな操作力で車輪１６が転舵可能なような値とされているため、ステアリングホイール１４の操作範囲を拡大しなければ、通常時と同じ転舵量を確保することができない。そのため、フェール時においては、ソレノイド装置９６への通電もなされないようにされており、スライド部材８４とステアリングホイール１４との連係が解除されることで、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されるのである。

本実施例のステアリング操作装置２０では、ステアリングホイール１４の操作範囲を拡大させるために、スライド部材８４とステアリングホイール１４との連係を解除している。したがって、スライド部材８４の移動量を増加させることなく操作範囲が拡大できるため、本ステアリング操作装置２０は、コンパクトなものなっている。

＜第２実施例＞
図５に、本発明の第２実施例のステアリング操作装置の断面図であって、車両の左側からの視点による断面図を、図６に、図５におけるＢ−Ｂ視の断面図を、それぞれ示す。これらの図は、ステアリングホイールを取り外した状態を示している。本ステアリング操作装置２００（以下、単に「操作装置２００」と呼ぶ場合がある）は、第１実施例の操作装置２０と同様の機能を有し、図１に示すステアリングシステムにおいて、操作装置２０に代えて用いることができるものであるため、本ステアリング操作装置２００が配備されたステアリングシステムは、図示を省略する。また、本操作装置２００は、第１実施例の操作装置２０と形状、構造ともに類似しているため、全体斜視図も省略するものとし、さらに、同じあるいは同種の構成要素に関しては、同じ符号を付すこととし、それらの説明は省略する、あるいは、簡単に行うものとする。

操作装置２０は、第１実施例のものと同様、チューブ５４，前端キャップ５６，後端キャップ５８，前部ケーシング６０からなるハウジング５０を有しており、シャフト５２は、前端キャップ５６，後端キャップ５８において、回転可能に保持されている。チューブ５４は、前方側に位置する大径部２０２と、後方側に位置する小径部２０４とが一体的に形成された段付形状とされている。大径部２０２によって区画される空間内において、シャフト５２の大径部８０を自身に挿通させる状態で、回転部材２０６がシャフト５２に固定されている。この回転部材２０６は、キー２０８によって、シャフト５２に対して回転不能かつ軸方向に移動不能とされており、ステアリングホイール１４の回転操作に応じて、その位置の変動を伴わずにシャフト５２の中心軸線を中心に回転する、すなわち、自転するものとされている。

チューブ５４の小径部２０４によって区画される空間内において、回転部材２０６と後端キャップ５８との間には、捩りコイルスプリング２２０が配設されている。スプリング２２０は、両端部のそれぞれに、巻回されたコイル線材が軸方向に延びるように起こされた直起部２２２を有しており、この直起部２２２の各々が、回転部材２０６の後端面および後端キャップ５８の前方側の面の各々に穿設された係止穴２２４，２２６に嵌入させられて係止されている。図３に示す状態は、ステアリングホイール１４が中立状態ににある状態であり、この状態においては、回転部材２０６の回転角度位置は中立位置となっており、スプリング２２０は捩じられていない。ステアリングホイール１４が回転操作される場合には、回転部材２０６が回転してスプリング２２０が捩じられ、その捩り反力により、回転部材２０６の回転量に応じた大きさ、つまり、ステアリングホイール１４の操作量に応じた大きさの操作反力が、ステアリングホイール１４に付与されることになる。

回転部材２０６は、中立位置に位置する状態において下方に突出する被係止部２３０を有している。一方、チューブ５４の大径部２０２の上方に形成されている取付座９４には、第１実施例におけるものと同様のソレノイド装置９６が取り付けられている。ソレノイド装置９６のプランジャ１０２は、それの鍔部２３２がカバー１００の内面にガイドされ上下方向に移動するものとされており、電磁コイル１０４が励磁された場合に、先端がハウジング５０内に突出する。図に示す状態は、ソレノイド装置９６が励磁状態にある状態である。励磁された状態において、ステアリングホイール１４が回転操作される場合、回転部材２０６が回転して、被係止部２３０が、プランジャ１０２の先端に当接して係止される。これにより、回転部材２０６のそれ以上の回転が禁止され、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されるのである。ちなみに、操作範囲は、左旋回操作，右旋回操作ともに、ステアリングホイール１４の回転角度において、１８０゜より若干小さい角度となる。電磁コイル１０４が消磁された場合、プランジャ１０２は後退させられ、回転部材２０６の被係止部２３０は係止されず、上記規制された操作範囲を超えるステアリングホイール１４の操作が可能となる。つまり、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されるのである。

以上のような構成から、本操作装置２００では、シャフト５２が、ステアリングホイール１４に連結された回転軸として機能し、回転部材２０６が、ステアリングホイール１４の操作量に応じた回転角度だけ自転する回転体すなわち変位体として機能するものとされている。ソレノイド装置９６が有するプランジャ１０２の先端部分は、回転部材２０６を係止するストッパ、すなわち、係止手段として機能し、ソレノイド装置９６は、回転部材２０６が係止されない状態を実現するためにプランジャ１０２の先端部を退避させる係止手段退避機構を構成するものとなっている。その係止手段退避機構は、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されない状態を実現する操作範囲非規制状態実現機構としての機能を有し、本操作装置２００では、その操作範囲非規制状態実現機構により、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されるのである。また、捩りコイルスプリング２２０は、回転部材２０６の自転つまり変位を阻止する方向に、回転部材２０６を付勢する変位体付勢機構として機能するものとされており、その変位体付勢機構は、先に説明した操作反力付与機構を構成し、かつ、中立状態復帰機構を構成するものとなっている。

前端キャップ５６と前部ケーシング６０とによって区画される空間内に存在する出力プーリ１３０，大径ギヤ１３２、反力付与モータ１３８、回転角センサ１４６等の構成および機能は、第１実施例のものと同様であり、それらの説明は省略する。また、本ステアリング操作装置２００が配備されたステアリングシステムにおける動作、詳しくは、フェール時等におけるステアリングホイール１４の操作範囲の拡大に関する動作についても、第１実施例の場合と同様であり、それについての説明も省略する。

本実施例のステアリング操作装置２００では、ステアリングホイール１４の操作範囲を規制するために、自転する回転部材２０６とそれを係止する係止手段という構成を採用し、さらに、操作範囲を拡大させるために、係止手段を退避させる構造を採用している。自転する回転体、すなわち移動しない変位体を利用しているため、本ステアリング操作装置２００は、コンパクトなものなっている。

本発明の第１実施例のステアリング操作装置が配備されたステアリングシステムを示す概要図である。 第１実施例のステアリング操作装置を示す斜視図である。 第１実施例のステアリング操作装置の車両左方側を視点とする断面図である。 第１実施例のステアリング操作装置の図３におけるＡ−Ａ視の断面図である。 本発明の第２実施例のステアリング操作装置の車両左方側を視点とする断面図である。 第２実施例のステアリング操作装置の図５におけるＢ−Ｂ視の断面図である。

符号の説明

１０：操作部 １２：転舵部 １４：ステアリングホイール（操作部材） １６：転舵車輪 １８：連結部 ２０：ステアリング操作装置 ２４：車輪転舵装置 ４０：ステアリング電子制御ユニット（ＥＣＵ） ５０：ハウジング ５２：シャフト（回転軸，ボールねじ） ８４：スライド部材（移動体，変位体，ボールナット） ８８：被係止溝 ９２：係止キー（ナット回転禁止手段） ９６：ソレノイド装置（変位体連係解除機構，係止手段退避機構，操作範囲非規制状態実現機構） １０２：プランジャ（係止手段） １１０：環状凸部（係止手段） １２０：圧縮コイルスプリング（変位体付勢機構） １３８：反力付与モータ １４６：回転角センサ １５０：操作力伝達装置 １６２：電磁クラッチ ２００：ステアリング操作装置 ２０６：回転部材（回転体，変位体） ２２０：捩りコイルスプリング（変位体付勢機構） ２３０：被係止部

Claims (4)

1. 操作部材と、その操作部材に連係して操作部材の操作量に応じた移動量だけ移動する変位体と、前記操作部材の操作範囲を規制すべく前記変位体を係止する係止手段とを備え、ステアバイワイヤ型ステアリングシステムに配備されるステアリング操作装置であって、
   前記操作部材の操作範囲が規制されない状態を実現する機構として、前記変位体が前記操作部材の操作量に応じて変位しない状態を実現すべく前記操作部材に対する前記変位体の連係を解除する変位体連係解除機構を備えたことを特徴とするステアリング操作装置。
2. 当該ステアリング操作装置が、前記操作部材に連結された回転軸と、その回転軸の回転と前記変位体の前記定められた軌道に沿った移動との運動変換を実現する運動変換機構とを備え、前記変位体連係解除機構が、前記運動変換機構による前記運動変換を禁止するものである請求項１に記載のステアリング操作装置。
3. 前記運動変換機構が、前記回転軸に設けられたボールねじと、前記変位体に設けられて前記ボールねじと噛合するボールナットと、そのボールナットの回転を禁止するナット回転禁止手段とを有するボールねじ機構であり、
   前記変位体連係解除機構が、前記相対回転禁止手段による前記ボールナットの回転の禁止を解除するものである請求項２に記載のステアリング操作装置。
4. 操作部材と、その操作部材に連係して操作部材の操作量に応じた回転角度だけ自転する変位体と、前記操作部材の操作範囲を規制すべく前記変位体を係止する係止手段とを備え、ステアバイワイヤ型ステアリングシステムに配備されるステアリング操作装置であって、
   前記操作部材の操作範囲が規制されない状態を実現する機構として、前記変位体が係止されない状態を実現すべく前記係止手段を退避させる係止手段退避機構を備えたことを特徴とするステアリング操作装置。
   

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