JP2005193791A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材とを、両回転部材間に位相差が存在する場合であっても確実に連結し得る簡素な構成の連結装置を備える車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】 操舵部材側回転部材としての入力軸61の軸端部に係合筒65を、操舵機構側回転部材としての出力軸62の軸端部に係合軸67を夫々設け、押しばね68のばね力により係合軸67を係合筒65に向けて進出させ、係合軸67の先端部 67aに設けた係合キー 67bが、係合筒65の端面にテーパ面として設けたガイド面 65aに当接し、このガイド面 65aの傾斜に沿って案内され、係合筒65の周面の一か所を切欠いて設けた係合溝 65bに係合させる構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、運転者により行われるステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて車両を操舵せしめるための車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置として、近年、車室内部のステアリングホイール等の操舵部材を、車室外部の操舵機構から機械的に分離して配すると共に、操舵機構の一部に操舵アクチュエータを付設し、該操舵アクチュエータを操舵部材の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて動作させ、操舵機構に操舵力を加えて操舵を行わせる構成とした分離式の操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置が開発されつつある。

この種の操舵装置は、操舵部材の操作量と操舵機構の動作量との対応関係を、機械的な制約を受けずに自在に変更することができ、車速の高低、旋回程度、加減速の有無等、走行状態に応じた操舵特性の変更制御に柔軟に対応し得るという利点を有しており、自動車技術の発展のために有用なものとして注目されている。

一方、このような分離式の操舵装置においては、操舵アクチュエータ、操舵部材の操作方向及び操作量を含めて車両の走行状態を検出する各種のセンサ、並びに、これらのセンサの検出結果に基づいて操舵アクチュエータを制御する操舵制御部に対するフェイルセーフ対策が重要であり、従来から、操舵部材の操作に応じて回転する操舵部材側回転部材と操舵機構の動作に伴って回転する操舵機構側回転部材との間に連結装置を備え、この連結装置をフェイル発生時に連結動作させて、操舵部材の操作力を操舵機構に機械的に伝達可能とし、緊急時におけるマニュアル操舵が行えるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００１−３４１６５５号公報 特開２００３−１４６２３０号公報

ところが特許文献１に開示された連結装置は、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材との連結部に、一方と一体回転する歯車と、他方と一体回転し前記歯車と係合する爪体とを備える複雑な構成を有しており、フェイル発生時という限られた制御機会にのみ動作する装置としてはオーバスペックとなり、操舵装置の全体構成の複雑化及び製品コストの増大を招来するという問題があった。

一方、特許文献２に開示された連結装置は、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材とを突き合わせ、一方の部材に径方向に横架支持された連結ピンを他方の部材に向けて移動させ、他方の部材の突き合わせ端面に設けた保持溝に係合せしめて連結状態を得る構成等、構成の簡素化が図られているが、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材との間に周方向に位相差が存在し、連結ピンと保持溝との間に位置ずれが生じている場合、確実な連結状態が得られなくなる虞れがある。

分離式の操舵装置においては、前述の如く、操舵部材の操作量と操舵機構の動作量との対応関係を走行状態に応じて変更する制御が広く行われており、この制御の実施により、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材との間の位相差は定常的に生じているため、特許文献２に開示された連結装置は、実用性に問題がある。

また、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材とを連結可能とする連結装置として、電磁クラッチ等の公知のクラッチを採用することも多く提案されているが、この種のクラッチは、係断を繰り返す用途への適用を前提として構成されており、特許文献１に開示された連結装置と同様に、限られた制御機会にのみ動作する連結装置としてはオーバスペックとなり、操舵装置の全体構成の複雑化及び製品コストの増大を招来するという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材との間に位相差が存在する場合であっても確実な連結をなし得る連結装置を簡素な構成にて実現し、各種のフェイル発生時に操舵部材と操舵機構との機械的な連結により緊急の操舵を可能とし得る車両用操舵装置を提供することを目的とする。

本発明の第１発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて回転する操舵部材側回転部材と、操舵機構の動作に連動回転する操舵機構側回転部材との間に、両部材を回転伝達可能に連結可能な連結装置を備える車両用操舵装置において、前記連結装置は、前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の一方の軸心上にて他方に向けて進出可能に設けてあり、外周面の一又は複数か所に軸長方向に延びる係合突起を備える係合軸と、前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の他方の軸心上に前記係合軸の嵌め込みが可能な内径を有して設けてあり、内周面の一又は複数か所に前記係合突起の係合が可能な係合溝を備える係合筒と、該係合筒の前記係合軸との対向側端面に形成され、該端面に当接する前記係合突起を前記係合溝の形成位置に導くガイド手段とを備えることを特徴とする。

本発明においては、操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の一方の軸心上に、外周に係合突起を備える係合軸を設け、他方の軸心上に、係合突起との係合が可能な係合溝を内周に備える係合筒を設けて、係合軸が進出して係合筒に内嵌されるとき、係合突起を係合筒の端面に設けたガイド手段の作用により係合溝の形成位置に導き、該係合溝に係合させて、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材とを回転伝達可能に連結する。

また第２発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて回転する操舵部材側回転部材と、操舵機構の動作に連動回転する操舵機構側回転部材との間に、両部材を回転伝達可能に連結可能な連結装置を備える車両用操舵装置において、前記連結装置は、前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の一方の軸心上にて他方に向けて進出可能に設けてある係合突起と、前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の他方の軸心上に設けてあり、前記係合突起の係合が可能な係合溝を備える係合筒と、該係合筒の前記係合突起との対向側端面に形成され、該端面に当接する前記係合突起を前記係合溝の形成位置に導くガイド手段とを備えることを特徴とする。

本発明においては、操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の一方の軸心上に係合突起を、他方の軸心上に、係合突起との係合が可能な係合溝を備える係合筒を設けて、係合突起が進出して係合筒の端面に設けたガイド手段に当接し、このガイド手段の作用により係合溝の形成位置に導き、該係合溝に係合させて、操舵部材側回転部材と操舵機構側回転部材とを回転伝達可能に連結する。

本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵部材の操作に応じて回転する操舵部材側回転部材と操舵機構の動作に連動回転する操舵機構側回転部材とを限定された機会にのみ確実に連結し得る連結装置を簡素に実現することができ、全体構成の複雑化及び製品コストの上昇を最小限に抑えることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。

本発明に係る車両用操舵装置は、車体の左右に配された一対の操舵用の車輪10，10に舵取動作を行わせるための操舵機構１と、該操舵機構１から機械的に分離して配され、操舵のために回転操作されるステアリングホイール（操舵部材）２と、操舵機構１に操舵力を加えるための操舵モータ３と、ステアリングホイール２に操舵反力を加えるための反力モータ４と、操舵モータ３に対する操舵制御動作及び反力モータ４に対する反力制御動作をなす操舵制御部５とを備える分離式の操舵装置として構成されており、更に、このような制御動作中の各種のフェイル発生時に操舵機構１とステアリングホイール２とを機械的に連結可能とする連結装置６を備えている。

図示の操舵機構１は、公知のラック・ピニオン式の操舵機構であり、車体の左右方向に延設された筒形をなすラックハウジング14の内部に軸長方向への移動自在に支持されたラック軸11を備え、ラックハウジング14の両側外部に突出するラック軸11の両端部を、操舵用の車輪10，10のナックルアーム12，12に各別のタイロッド13，13を介して連結し、ラック軸11の両方向への移動によりタイロッド13，13を介してナックルアーム12，12を押し引きして、前記車輪10，10を左右に操舵する構成となっている。

操舵機構１に操舵力を加える操舵モータ３は、ラックハウジング14の一側半部の外位置に取り付けてあり、ボールねじ機構等の運動変換機構を介してラックハウジング14の内部のラック軸11に伝動構成されている。この操舵モータ３は、操舵制御部５から後述の如く与えられる制御指令に従って回転駆動されており、このように駆動される操舵モータ３の回転は、前記運動変換機構により運動変換されてラック軸11に伝えられ、該ラック軸11が軸長方向に移動して前述した操舵が行われるようになしてある。

この操舵により変化する操舵用の車輪10，10の実舵角は、ラック軸11と一側のタイロッド13との連結部の変位を検出すべく構成された実舵角センサ50により検出され、操舵制御部５に与えられている。また、一側のタイロッド13には、軸方向に作用する軸力を検出するタイロッド軸力センサ51が付設されており、この検出結果は、操舵に伴って操舵機構１に実際に加わる操舵反力を示す信号として操舵制御部５に与えられている。

ラックハウジング14の他側半部には、これと交叉するように短寸円筒形をなすピニオンハウジング15が連設されており、該ピニオンハウジング15の内部には、軸心回りでの回動自在にピニオン軸16が支承されている。ピニオン軸16の下半部には、図示しないピニオンが一体形成され、ラックハウジング14との交叉部において、前記ラック軸11の該当部位に形成された図示しないラック歯に噛合させてある。

また、ピニオンハウジング15の上部に突出するピニオン軸16の上端部には、中間軸17を介して伝動軸18が連結されている。該伝動軸18は、軸回りでの回動自在に支持され前記ステアリングホイール２の配設位置に向けて上方に延長されている。以上の構成により、操舵のためにラック軸11が軸長方向に移動した場合、この移動は、前記ラック歯及びピニオンの噛合部においてピニオン軸16の軸回りの回転に変換され、この回転が中間軸17を介して伝動軸18に伝達される。即ち、伝動軸18は、ラック軸11の移動、即ち、操舵機構１の動作に伴って軸回りに回転する。

また逆に、伝動軸18に回転力が加えられた場合、この回転力は、中間軸17を介してピニオン軸16に伝わり、該ピニオン軸16の下半部のピニオン及びラック歯の噛合部において運動変換されてラック軸11に伝えられ、該ラック軸11に軸長方向の移動力が付加される。

以上の如き操舵機構１から機械的に分離されたステアリングホイール２は、回転軸となるコラム軸20の上端部に嵌着固定され、図示しない車室の内部に運転者に対面するように配してある。コラム軸20は、車体の適宜部位に固定支持されたコラムハウジング21の内部に、軸回りでの回動自在に支承されている。

ステアリングホイール２に操舵反力を加える反力モータ４は、コラムハウジング21の中途部外側に取り付けてあり、ウォームギヤ機構等の減速機構を介してコラムハウジング21の内部のコラム軸20に伝動構成されている。この反力モータ４は、操舵制御部５から後述の如く与えられる制御指令に従って回転駆動されるようになしてあり、このように駆動される反力モータ４の回転は、コラムハウジング21内部の減速機構による減速下にてコラム軸20に加えられ、該コラム軸20の上端に固定されたステアリングホイール２に操舵反力が付加される。

このように付加される操舵反力に抗して回転操作されるステアリングホイール２の操作角は、コラムハウジング21の中途部に付設された操舵角センサ52により検出され、操舵制御部５に与えられている。更に、操舵制御部５には、車速、ヨーレート、横加速度、前後加速度等、操舵に影響を与える走行状態の検出結果が、車両の各部に設置された走行状態センサ53から与えられている。

このように、操舵部材としてのステアリングホイール２の操作に応じて回転するコラム軸20は、コラムハウジング21の下方に突出され、操舵機構１から延設された前記伝動軸18の上端部に対向させてあり、この対向部間に本発明の特徴たる連結装置６が構成されている。

図２は、連結装置６の第１の実施の形態を略示する側断面図であり、図２（ａ）は、非連結時の状態を示し、図２（ｂ）は、連結時の状態を示している。図示の如く連結装置６は、円筒形をなすハウジング60と、該ハウジング60の内部に同軸上での回転自在に支持された入力軸（操舵部材側回転部材）61及び出力軸（操舵機構側回転部材）62とを備えている。入力軸61及び出力軸62は、夫々の側のハウジング60の端壁を貫通して外部に突出させてある。

この連結装置６は、図１に示す如く、入力軸61の突出端をコラム軸20の下端部に、同じく出力軸62の突出端を伝動軸18の上端部に夫々フランジ結合することにより、コラム軸20と伝動軸18との間に介装されているが、入力軸61をコラム軸20と一体に構成し、また出力軸62を伝動軸18と一体に構成することも可能である。

ハウジング60の内部にて対向する入力軸61及び出力軸62の端部には、共に円筒形をなす連結筒63，64が同軸をなして連設されている。入力軸61側の連結筒63の内部には、後述する形状を有する係合筒65が嵌着固定されており、また連結筒63の底面には、ゴム等の弾性材料製の緩衝板66が被着されている。

一方、出力軸62側の連結筒64の内部には、短寸の係合軸67が同軸上に保持されている。係合軸67は、外周にスプラインが形成された大径の基部と、該基部の一側に連設され、後述する形状を有する小径の先端部とを備えており、連結筒64への保持は、前記基部外周のスプラインを連結筒64内周のスプラインに係合させ、連結筒64の外部に前記先端部を突出せしめてなされている。

このように保持された係合軸67は、連結筒64と一体回転可能であり、また連結筒64に対して軸長方向への相対移動が可能であり、更に、連結筒64の底面と間に介装された押しばね68のばね力により、連結筒64の外部への突出長さを増す向きに押圧付勢されている。

図３は、図２に示す連結装置６の連結動作の説明図であり、連結筒63，64の対向部近傍の外観斜視図として示されている。連結筒63に内嵌固定された円筒形をなす係合筒65は、連結筒63の開口側に周方向の一か所が低くなるテーパ面として形成されたガイド面（ガイド手段） 65aを有しており、このガイド面 65aによって軸方向長さが最短となる部位に、周面を所定幅に亘って切欠いてなる係合溝 65bを備えている。一方、連結筒64から突出する係合軸67の先端部 67aは、係合筒65に内嵌可能な外径を有する円形断面の軸であり、周面の一か所に係合溝 65bと対応する幅を有して突設された係合キー（係合突起） 67bを備えている。なお係合溝 65b及び係合キー 67bは、係合筒65及び係合軸67の周方向に各複数設けることも可能である。

以上の如き係合筒65と係合軸67とは、前者の係合溝 65bと後者の係合キー 67bとが周方向に整合するように位置決めし、図中に実線にて示すように組み立てられている。前述の如く係合軸67は、連結筒64内に組み付けられた押しばね68により係合筒65に向けて押圧付勢されており、図中に白抜矢符にて示す如く係合筒65に向けて進出することができる。

この進出が組み立て時の位置決め状態の下で生じた場合、係合軸67は係合筒65に内嵌され、また係合軸67の係合キー 67bは、係合筒65の係合溝 65bに図中に矢符により示す如く係合されることとなり、係合筒65と係合軸67とは一体回転可能に連結される。これにより端部に連設された連結筒63内に係合筒65を保持する入力軸61と、端部に連設された連結筒64内に係合軸67を保持する出力軸62とが、更には、入力軸61及び出力軸62に夫々フランジ結合されたコラム軸20と伝動軸18とが回転伝達可能に機械的に連結される。

一方、係合筒65と係合軸67とが組み立て時と異なる周方向位置にあるときに係合軸67の進出が生じた場合、図中の２点鎖線により示す位置にある係合キー 67bは、図中に矢符にて示す如く、係合筒65のガイド面 65aに当接するが、このガイド面 65aは、係合溝 65bの形成位置に向けて低くなるテーパ形状を有しているため、係合キー 67bは、ガイド面 65aの傾斜によって係合溝 65bの形成位置に向けて移動案内され、該係合溝 65b内に係合されることとなり、入力軸61と出力軸62との間には全く同様の連結状態が得られる。

なお図３に示す如く係合軸67の先端面には、係合キー 67bの対応部位に略半部を露出させてガイド球 67cが保持させてあり、このガイド球 67cを介して前記ガイド面 65aへの当接を生ぜしめ、係合溝 65bへの移動案内をガイド球 67cの転動により滑らかに行わせる構成としてある。また連結筒63の底面に被着された緩衝板66は、押しばね68のばね力により係合筒65に内嵌される係合軸67の先端面に衝突し、この衝突により発生する音を軽減する作用をなす。

図２に示す如く連結装置６のハウジング60の外周には、ソレノイド７が取付けてあり、ハウジング60の内部に延設されたソレノイド７の出力端には、円板形をなすストッパ板70が固設されている。ソレノイド７が非励磁状態にあるときストッパ板70は、図２（ａ）に示す如く、入力軸61の側の連結筒63の先端面に一面を近接させ、出力軸62の側の連結筒64から突設された係合軸67の先端を他面に当接させた位置にあり、係合軸67の進出による係合筒65内への進入を阻止するストッパ作用をなす。このとき係合軸67は、先端面に保持されたガイド球 67cを介してストッパ板70に当接しており、係合軸67と一体に生じる連結筒64及び出力軸62の回転は、ストッパ板70の面上でのガイド球 67cの転動により滑らかに行われる。

一方、ソレノイド７が励磁された場合、ストッパ板70は、図２（ｂ）中に白抜矢符にて示す向きに移動し、連結筒63，64との対向部から外れる。これにより係合軸67は、押しばね68のばね力により連結筒63に向けて進出し、該連結筒63に内嵌固定された係合筒65と係合することとなり、前述の如く、入力軸61と出力軸62とが、更には、コラム軸20と伝動軸18とが連結される。係合軸67と係合筒65との係合は、前述の如く、係合筒65と係合軸67とが周方向に位置ずれしている状態においても確実に実現されるから、入力軸61と出力軸62とは、両軸61，62の回転位置が相違している状態においても確実に連結される。またこの連結は、係合溝 65bと係合キー 67bとが整合する周方向位置、即ち、組み立て時における周方向位置に戻された状態でなされる。

以上の如く構成された本発明に係る車両用操舵装置において操舵制御部５は、ステアリングホイール２の回転操作に応じた操舵を行わせるべく操舵モータ３に制御指令を発し、該操舵モータ３を駆動せしめる操舵制御動作を行う。この制御動作は、例えば、操舵角センサ52により検出されるステアリングホイール２の操作角度に所定の制御ゲインを乗じて目標舵角を求め、この目標舵角と、実舵角センサ50により検出される左右の前輪10，10の実舵角との偏差に基づくフィードバック制御により行われる。

また操舵制御部５は、操舵機構１に実際に加わる反力をステアリングホイール２を操作する運転者に体感せしめるべく反力モータ４に制御指令を発し、該反力モータ４を駆動せしめる反力制御動作を行う。この制御動作は、例えば、タイロッド軸力センサ51からの入力に基づいて操舵機構１に加わる実反力を求め、求められた実反力に所定の制御ゲインを乗じてステアリングホイール２に加えるべき目標反力を算出し、この目標反力に対応する駆動電流を反力モータ４に給電せしめて行われ、反力モータ４の回転力がコラム軸20を介してステアリングホイール２に加えられる。

走行状態センサ53により検出される走行状態は、操舵制御動作及び反力制御動作における制御ゲインの選定に用いられる。操舵制御動作における制御ゲインは、例えば、車速の増大に応じて小とし、また、ヨーレート、横加速度により定まる車両の旋回程度の増大に応じて小とするように選定される。これにより前記目標舵角は、高速走行中に小、低速走行中に大となり、また旋回走行中には、急旋回となるに従って小さくなり、このような目標舵角に基づく操舵モータ３の制御により、走行状態に応じた操舵特性が得られる。

また反力制御動作における制御ゲインは、例えば、車速及び旋回程度の増大に応じて大となり、また、前後加速度により求められる減速程度の増大に応じて大となるように選定される。これにより前記目標反力は、高速走行中、急旋回中、及び減速中に大きくなり、このような目標反力に基づく反力モータ４の制御により、ステアリングホイール２を操作する運転者に望ましい操舵感を体感させることができる。

このような操舵制御及び反力制御動作の実行中に操舵制御部５は、入力側の各センサ、出力側の操舵モータ３及び反力モータ４、並びに、操舵制御部５自身に対する異常診断を行っており、この異常診断の結果、いずれかがフェイル状態にあると判定された場合、このフェイル下での誤った操舵制御及び反力制御動作を停止すると共に、連結装置６を対象とする連結制御動作を行う。

この連結制御動作は、ハウジング60に固設されたソレノイド７に制御指令を与え、該ソレノイド７の励磁によりストッパ板70を退避させて、該ストッパ板70との当接を解除された係合軸67の進出により係合筒65と係合せしめ、入力軸61と出力軸62とを、即ち、ステアリングホイール２側のコラム軸20と操舵機構１側の伝動軸18とを機械的に連結すべく行われる。

このように連結状態が得られた場合、ステアリングホイール２の回転操作に応じたコラム軸20の回転は、連結装置６を介して伝動軸18に伝達され、更に、中間軸17及びピニオン軸16を介してラック軸11に伝達され、該ラック軸11に軸長方向の移動力が付加されて、操舵制御及び反力制御の停止時における緊急の操舵が、ステアリングホイール２から操舵機構１への機械的な伝動によるマニュアル操舵によって可能となる。

連結装置６は、入力軸61と出力軸62との間に、連結筒63，64、係合筒65、係合軸67等を備え、ソレノイド７の励磁に応じたストッパ板70の退避により連結状態が得られる簡素な構成を有しており、操舵装置の全体構成を簡素化し、製品コストの低下を図ることができる。また連結装置６による前述した連結は、入力軸61と出力軸62との間、即ち、ステアリングホイール２側のコラム軸20と操舵機構１側の伝動軸18との間に周方向の位相差が存在する場合であっても、この位相差をなくした状態で確実に実現されるから、この連結下でのマニュアル操舵を違和感なく行わせることができる。なお、コラム軸20と伝動軸18との間の位相差は、操舵制御部５において走行状態に応じた操舵特性の変更制御が行われている場合、定常的に発生するものである。

連結装置６が連結状態とされた場合、ステアリングホイール２を操作する運転者に体感される操舵感が大きく変化するから、操舵制御部５は、連結装置６に対する連結制御動作に併行して、音、音声メッセージ等の警報発生動作を行い、操舵感が変化することを運転者に報知して、ステアリングホイール２の操作を慎重に行いつつ車両を路肩に寄せて停車させる等の対応を促すようにするのが望ましい。また、ストッパ板70の退避を手動操作により行わせることも可能であり、これにより一層の構成の簡素化が図れる。この場合、操舵制御部５による異常診断の結果を、警報の発生により運転者に報知し、ストッパ板70の退避操作を促す構成とすればよい。

更に、連結装置６は、前述の如く、入力軸61をコラム軸20に、また出力軸62を伝動軸18に夫々着脱自在にカップリング結合して取付けられており、連結状態となった連結装置６は、例えば、コラム軸20と伝動軸18との間から取り外し、新たな連結装置６と交換することにより初期状態への復帰を容易に実現することができる。

図４は、連結装置６の第２の実施の形態を示す側断面図である。この連結装置６は、入力軸61側の連結筒63に内嵌固定された係合筒65が、周方向の一か所に設けた係合溝 65bの形成位置に向けて段階的に低くなるガイド面（ガイド手段） 65aを備える点、出力軸62側の連結筒64にスプライン結合された係合軸67の先端に引っ張りワイヤ80が接続され、該引っ張りワイヤ80が、図示の如く、入力軸61の軸心部に形成された小径の貫通孔69を経て巻き取りドラム８に巻回されている点、並びに．係合軸67を突出側へ付勢する押しばね68、係合軸67の先端に当接するストッパ板70及び該ストッパ板70の移動手段としてのソレノイド７を備えていない点において、図２に示す第１の実施の形態と相違している。他の部分の構成については、第１の実施の形態と同様であり、対応する構成部品に図２と同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

本図に示す連結装置６は、通常時、図４（ａ）に示す状態にあり、係合軸67は連結筒64に深く内嵌され、連結筒63の内部の係合筒65に離れた位置から対向している。このとき入力軸61と出力軸62とは互いに独立して回転可能である。一方フェイル時においては、操舵制御部５から巻き取りドラム８に制御指令が与えられ、巻き取りドラム８が、図４（ｂ）中に矢符に示す如く回転して引っ張りワイヤ80を巻き取る動作をなし、該引っ張りワイヤ80に接続された係合軸67は連結筒64から引き出され、連結筒63に内嵌固定された係合筒65と係合する。この係合により入力軸61と出力軸62とが、更には、コラム軸20と伝動軸18とが連結される。

図５は、図４に示す連結装置６の係合動作の説明図である。係合筒65と係合軸67とは、係合溝 65bと係合キー 67bとが周方向に整合するように組み立てられており、引っ張りワイヤ80の巻き取りにより図中に白抜矢符により示す如く進出する係合軸67は、図中に矢符により示す如く、係合キー 67bを係合溝 65bに係合せしめて係合筒65に内嵌され、入力軸61と出力軸62とが回転伝達可能に連結される。

一方、係合筒65と係合軸67とが組み立て時と異なる周方向位置にある状態で係合軸67の進出が生じた場合、図中に２点鎖線により示す位置にある係合キー 67bは、図中に矢符にて示す如く、係合筒65のガイド面 65aに当接するが、このガイド面 65aは、係合溝 65bの形成位置に向け段階的に低くなる段差面としてあるため、係合キー 67bは、ガイド面 65aに沿って係合溝 65bの形成位置に向けて移動案内され、該係合溝 65b内に係合されることとなり、入力軸61と出力軸62との間には全く同様の連結状態が得られる。

更に、ガイド面 65aが段差面としてあることから、このガイド面 65aに当接した係合キー 67bは、段差が高くなる向きの回転に対しては段部との当接により回転拘束され、この状態での入力軸61と出力軸62との間の回転伝達が可能である。従って、係合キー 67bが係合溝 65bに係合するまでの間のタイムラグが小さくなり、連結装置６の動作直後の速やかな操舵が可能となる。

なお、このような段差面としてのガイド面 65aを備える係合筒65は、図２に示す第１の実施の形態においても全く同様に適用可能であり、また引っ張りワイヤ80の巻き取りにより係合軸67を進出させる構成も、図２に示す第１の実施の形態においても全く同様に適用可能であることは言うまでもない。

図６は、連結装置６の第３の実施の形態を示す側断面図である。この連結装置６は、入力軸61側の連結筒63に内嵌固定された係合筒65が、径方向に横切るように設けられた係合溝 65bを備えており、この係合溝 65bの幅方向両側にテーパ状に低くなるガイド面（ガイド手段） 65aを備える点、及び出力軸62側の連結筒64にスプライン結合された係合軸67の先端部が、係合溝 65bに差し込み可能な矩形断面の係合キー 67bとしてある点において、図２に示す第１の実施の形態と相違している。他の部分の構成については、第１の実施の形態と同様であり、対応する構成部品に図２と同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

本図に示す連結装置６は、通常時、図６（ａ）に示す状態にあり、係合軸67先端の係合キー 67bは、ストッパ板70との当接により連結筒63の内部の係合筒65への移動を拘束されている。このとき入力軸61と出力軸62とは互いに独立して回転可能である。

一方フェイル時においては、操舵制御部５からの制御指令によりソレノイド７が励磁され、ストッパ板70は、図６（ｂ）中に白抜矢符にて示す向きに移動し、係合キー 67bの移動拘束が解除される。これにより係合キー 67bは、係合軸67基端の押しばね68のばね力により連結筒64から進出し、連結筒63に内嵌固定された係合筒65と係合する。この係合により入力軸61と出力軸62とが、更には、コラム軸20と伝動軸18とが連結される。

図７は、図６に示す連結装置６の係合動作の説明図である。係合筒65と係合軸67とは、前者の係合溝 65bと後者の係合キー 67bとが長手方向を一致させるように組み立てられており、ストッパ板70の移動により進出する係合キー 67bは、位置合わせされた係合溝 65bの内部に図中に矢符にて示す如く進入して係合され、入力軸61と出力軸62とが回転伝達可能に連結される。

一方、係合筒65と係合軸67とが組み立て時と異なる周方向位置にある状態で係合軸67の進出が生じた場合、係合キー 67bは、係合溝 65bの両側のガイド面 65aに当接するが、このガイド面 65aは、係合溝 65bの形成位置に向けてテーパ状に低くなるように形成されており、係合キー 67bは、ガイド面 65aの傾斜に沿って係合溝 65bの形成位置に向けて移動案内され、該係合溝 65b内に正しく係合されることとなり、入力軸61と出力軸62との間には全く同様の連結状態が得られる。

この連結は、第１の実施の形態におけると同様、係合筒65と係合軸67との位相差が存在している場合においても、係合溝 65bと係合キー 67bとが整合する位置、即ち、組み立て時の周方向位置に戻された状態で確実に実現されるから、この連結下でのマニュアル操舵を違和感なく、しかも確実に行わせることができる。

本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。 連結装置の第１の実施の形態を略示する側断面図である。 図２に示す連結装置の連結動作の説明図である。 連結装置の第２の実施の形態を示す側断面図である。 図４に示す連結装置の係合動作の説明図である。 連結装置の第３の実施の形態を示す側断面図である。 図６に示す連結装置の係合動作の説明図である。

符号の説明

１ 操舵機構
２ ステアリングホイール（操舵部材）
６ 連結装置
61 入力軸（操舵部材側回転部材）
62 出力軸（操舵機構側回転部材）
65 係合筒
65a ガイド面（ガイド手段）
65b 係合溝
67 係合軸
67b 係合キー（突起）

Claims (2)

1. 操舵部材の操作に応じて回転する操舵部材側回転部材と、操舵機構の動作に連動回転する操舵機構側回転部材との間に、両部材を回転伝達可能に連結可能な連結装置を備える車両用操舵装置において、
   前記連結装置は、
   前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の一方の軸心上にて他方に向けて進出可能に設けてあり、外周面の一又は複数か所に軸長方向に延びる係合突起を備える係合軸と、
   前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の他方の軸心上に前記係合軸の嵌め込みが可能な内径を有して設けてあり、内周面の一又は複数か所に前記係合突起の係合が可能な係合溝を備える係合筒と、
   該係合筒の前記係合軸との対向側端面に形成され、該端面に当接する前記係合突起を前記係合溝の形成位置に導くガイド手段と
   を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 操舵部材の操作に応じて回転する操舵部材側回転部材と、操舵機構の動作に連動回転する操舵機構側回転部材との間に、両部材を回転伝達可能に連結可能な連結装置を備える車両用操舵装置において、
   前記連結装置は、
   前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の一方の軸心上にて他方に向けて進出可能に設けてある係合突起と、
   前記操舵部材側回転部材及び操舵機構側回転部材の他方の軸心上に設けてあり、前記係合突起の係合が可能な係合溝を備える係合筒と、
   該係合筒の前記係合突起との対向側端面に形成され、該端面に当接する前記係合突起を前記係合溝の形成位置に導くガイド手段と
   を備えることを特徴とする車両用操舵装置。

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