JP2006044485A - 車両操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 イグニッションオフ時にステアリングロックを自動で作動させる。
【解決手段】 ステアリングホイール１２の回転を操舵輪５８に伝達する車両操舵装置１０は、モータの駆動によってステアリングホイール１２と操舵輪５８の間の伝達比を可変とする伝達比可変装置２０を備える。イグニッションキーがオフ位置にされたとき、伝達比可変装置２０が、モータを駆動して、ステアリングホイール１２を所定のロック位置まで回転させる。これによって、ステアリングホイール１２の回転が不能となるため、車両の盗難防止に効果がある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアリングホイールと操舵輪の間の操舵特性を調節する駆動機構を備えた車両操舵装置に関する。

従来、車両の盗難を防止するために、ステアリングロック装置が広く用いられている。このステアリングロック装置は、一般にキーシリンダとロックピンを備え、ロックピンは、ステアリングシャフトに係脱可能に設けられている。イグニッションキーをオフ位置に回転させると、ロックピンが機械的にまたは電気的に作動されてステアリングシャフトに係合し、ステアリングホイールを回転不能にする。特許文献１には、イグニッションオフ時に、モータの駆動により作動するロックピンがステアリングシャフトに係合して、ステアリングホイールの回転を規制する電子式ステアリングロック装置が開示されている。
特開２００２−２３４４１９号公報 特開２００２−３４０５４６号公報 特開平１０−３２４２６３号公報

しかしながら、上記特許文献１のような装置では、ステアリングシャフトに設けられた溝にロックピンが係合する位置まで、運転者がステアリングホイールを自ら回転させなければ、ステアリングロックされない。そのため、このようなロック装置を設けた車両であっても、ドライバーの操作忘れなどのためにステアリングロックされないまま駐車されていることが多く、盗難防止の効果が得られなかった。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドライバーが自らステアリングホイールを回転させなくても、ステアリングホイールをロックすることができる車両操舵装置を提供することにある。

本発明のある態様は、ステアリングホイールと操舵輪の間の操舵特性を調節する駆動機構を備え、イグニッションオフ時、この駆動機構を利用してステアリングホイールを所定のロック位置まで回転せしめるように構成したことを特徴とする車両操舵装置を提供する。この態様によれば、ステアリングホイールが駆動機構によりロック位置まで回転されるので、ドライバーが自らステアリングホイールを回転させなくても、ステアリングロックを作用せしめることができる。なお、「操舵特性を調節する駆動機構」には、例えば、ステアリングホイールと操舵輪の間の伝達特性を制御する伝達比可変装置や、パワーステアリング装置が含まれる。

本発明の別の態様は、ステアリングホイールの回転を操舵輪に伝達する車両操舵装置である。この装置は、ステアリングホイールに連結される入力軸と、操舵輪側に連結される出力軸と、モータの駆動によって前記入力軸と前記出力軸の間の伝達比を可変とする伝達比可変手段と、イグニッションキーのオンオフ位置を検出するキー検出手段と、イグニッションキーがオフ位置にあり、かつステアリングホイールが中立位置から所定位置まで回転されたときに該ステアリングホイールの回転をロックするステアリングロック手段を備える。そして、イグニッションキーがオフ位置にされたとき、伝達比可変手段がモータを駆動して、ステアリングホイールを前記所定位置まで回転させる。

この態様によれば、イグニッションキーがオフ位置にされたとき、伝達比可変手段に備えられたモータがステアリングホイールをロックのかかる所定位置まで回転させるので、ドライバーの操作によらずステアリングをロックすることができる。

ステアリングロック手段によりステアリングホイールがロックされた後、前記入力軸と前記出力軸とを直結状態にする軸直結手段をさらに備えてもよい。こうすれば、ステアリングがロックされた後、操舵輪からの入力により出力軸のみが動かされることがなくなるので、車両の駐車中に伝達比可変手段の操舵角にずれが生じることがない。

ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサをさらに備えてもよく、この場合、ステアリングロック手段によりステアリングホイールがロックされた後、前記舵角センサの電源をオフにしてもよい。ステアリングホイールがロックされれば、舵角センサがオフにされてもステアリングホイールの位置情報が失われることがない。したがって、舵角センサをオフにすることで暗電流を削減できる。

本発明による車両操舵装置によれば、車両の駐車時にドライバーがステアリングホイールを自ら回転させなくても、自動的にステアリングをロックすることができるので、車両の盗難防止に効果がある。

本発明の一実施形態は、イグニッションオフ時、車両の操舵特性を調節する伝達比可変装置に設けられているモータを駆動することで、ステアリングホイールを自動的に回転させロック状態にする装置である。

図１は、本実施形態に係る車両操舵装置の基本的な構成を示す概念図である。車両操舵装置１０は、運転者によって操作されるステアリングホイール１２と、このステアリングホイールに連結されたステアリングシャフト１４と、ステアリングシャフトの下端に設けられたギヤボックス５０を備える。ステアリングシャフトの下端には、図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがギヤボックス５０内において車両の左右方向（車幅方向）に延びるラックバー５２に噛合されている。ラックバー５２の両端には、それぞれタイロッド５４の一端が接続される。各タイロッド５４の他端は、左右の操舵輪５８を支持するナックルアーム５６に連結されている。ナックルアーム５６はキングピン６０を支点として回転する。ステアリングホイール１２が操作されてステアリングシャフト１４が回転されると、この回転がギヤボックス５０によって車両の左右方向の直線運動に変換される。この直線運動は、ナックルアーム５６のキングピン６０回りの回動に変換され、操舵輪５８の転舵が行われる。

ステアリングシャフト１４は、ステアリングホイール１２に連結された入力軸１４ａと、ギヤボックス５０に連結された出力軸１４ｂとに分割されている。出力軸１４ｂと入力軸１４ａとは、伝達比可変装置２０を介して接続されている。伝達比可変装置２０は、車両速度および操舵角などの情報に基づいて、ステアリングホイール１２と操舵輪５８の間の伝達特性を制御して、低速走行時から高速走行時を通じてステアリング操作性を向上させる機能を持つ装置である。伝達比可変装置２０の構成については後述する。

入力軸１４ａには、入力軸１４ａの回転角を検出することによりステアリングホイール１２の操舵角と操舵方向を検出する舵角センサ１６が設けられている。舵角センサ１６により検出されたステアリングホイール１２の操舵角と操舵方向は、電子制御装置４０（以下、「ＥＣＵ４０」と表記する）に入力される。ステアリングコラム（図示せず）に設けられたイグニッションセンサ４６は、イグニッションキーのオン／オフ位置を検出し、その情報をＥＣＵ４０に送る。

入力軸１４ａには、図示しないロックピンを入力軸１４ａに設けられた溝と係合させることでステアリングホイール１２の回転を不能にするステアリングロック装置１８が設けられている。ロックピンは、ソレノイド１９（図２）を作動させることによって、入力軸１４ａに向かって出入自在に構成されている。溝は、入力軸１４ａの所定の位置、例えば、ステアリングホイール１２の中立位置に対して１８０度回転した位置に設けられている。イグニッションキーをオフ位置に回転させると、ロックピンが入力軸１４ａに向かって付勢される。ステアリングホイール１２が回転されて、ロックピンが入力軸１４ａの溝の位置に合ったときに、ロックピンが溝と係合してステアリングホイール１２をロックする。イグニッションキーをオン位置に回転させると、ロックピンは入力軸１４ａから離脱し、ステアリングホイール１２は回転可能になる。

図２は、車両操舵装置１０の機能ブロック図である。ＥＣＵ４０には、舵角センサ１６、車輪速センサ４２、車速センサ４４などからそれぞれ検出値が入力される。ＥＣＵ４０は、車両速度および操舵角に基づいて目標操舵角の演算を行い、伝達比可変装置２０に備えられているモータ２２に対し、目標操舵角に対応した操舵角を与える制御信号を伝達する。また、伝達比可変装置２０に異常が発生したときは、ＥＣＵ４０はモータ２２を停止させるとともに、伝達比可変装置２０に設けられたロック機構２４に対し、入力軸１４ａと出力軸１４ｂとを直結状態にするよう信号を送る。これによって、異常発生時にも車両操舵装置１０の操舵機能を確保する。

また、イグニッションセンサ４６によりイグニッションキーがオフ位置にあると検出されると、ＥＣＵ４０はソレノイド１９を作動させて、ロックピンを入力軸１４ａに対して付勢した状態にする。イグニッションセンサ４６によりイグニッションキーがオン位置にあると検出されると、ＥＣＵ４０は、ロックピンを入力軸１４ａから離脱させた状態にする。

図３は、伝達比可変装置２０の構成を示す模式図である。伝達比可変装置２０は、減速機構と、モータ２２と、入力軸１４ａと出力軸１４ｂとを直結するロック機構２４から構成される。ステアリングホイール１２の回転は、入力軸１４ａを介してモータ２２のハウジングに伝達される。

伝達比可変装置２０の減速機構は、ハーモニックドライブ減速機で構成されている。ハーモニックドライブ減速機は、モータ２２の回転軸に固着された楕円状のカムとその外周に配置されたボールベアリングからなる波動発生器２６と、外周部に歯が形成された薄肉の金属弾性体であるフレキシブルギヤ２８と、モータハウジングの内周面に固着されているリング形状を有する剛体であり、内周部にフレキシブルギヤ２８と同ピッチの歯が形成されているステータギヤ３２と、出力軸１４ｂに接続されているドリブンギヤ３０と、で構成される。波動発生器２６は、フレキシブルギヤ２８を楕円状に変形させ、フレキシブルギヤ２８は、楕円の長軸部分でステータギヤ３２の内歯と噛合している。

ＥＣＵ４０からの制御信号に応じてモータ２２が駆動されると、モータの回転軸に固着された波動発生器２６のカムが回転して、フレキシブルギヤ２８を変形させる。フレキシブルギヤ２８は、ステータギヤ３２内を回転して、ステータギヤ３２とドリブンギヤ３０の間に回転差を発生させる。この回転差を取り出して、入力軸１４ａから伝達されるステータギヤ３２自身の回転に加えることによって、ステアリングホイール１２の操作量より多い操舵角を出力軸１４ｂに発生させることができる。

この伝達比可変装置２０によって、ステアリングホイール１２と操舵輪５８の間の伝達比を、車両の走行速度に合わせて最適化することができる。具体的には、車両の低速走行時には、ドライバーのステアリング操作量を軽減するように、伝達比をクイックに設定する。逆に、車両の高速走行時には、従来のステアリングギヤ比と同様に伝達比をスローに設定して、ステアリング操作量に対して緩やかに車両が反応するようにする。このように、車両の走行速度に合わせたステアリング操作性をドライバーに提供するので、車両の走行安定性が増加する。

図４は、ロック機構２４を作動させて、入力軸１４ａと出力軸１４ｂを直結したときの伝達比可変装置２０の状態を示す模式図である。このとき、伝達比可変装置２０は、全体が一体となって回転する。このように、異常が発生したときでも、ロック機構２４によって ステアリングホイール１２から操舵輪５８に対して固定された伝達比による操舵を可能とするので、車両の走行に及ぼす影響は最小限となる。

ところで、上記説明したような伝達比可変装置２０を備えた車両では、駐車時にモータ２２を駆動させると、出力軸１４ｂ側は操舵輪５８と路面との摩擦により回転しづらいため、入力軸１４ａ側が回転することになり、したがってこれに連結されているステアリングホイール１２が回転する。つまり、伝達比可変装置２０を備えた車両においては、新たに構成要素を付加することなく、ステアリングホイールを回転させられることになる。

そこで、本願発明者は、イグニッションオフ時に、上記手順によりステアリングホイール１２を自動的に回転させて、ステアリングロックさせることに想到した。

図５は、車両操舵装置１０において、イグニッションオフした際にステアリングのロックを実行するフローチャートである。ドライバーがイグニッションキーをオフ位置に回転すると、イグニッションセンサ４６は、イグニッションオフされたことを示す信号をＥＣＵ４０に送信する（Ｓ１０）。ＥＣＵ４０は、この信号を受け取ると、ステアリングロック装置１８のソレノイド１９を作動させる（Ｓ１２）。ソレノイドの作動によって、ロックピンが入力軸１４ａに押しつけられる。続いて、伝達比可変装置２０のモータ２２が始動され（Ｓ１４）、入力軸１４ａが回転される。ロックピンが入力軸１４ａの溝に係合する位置まで入力軸１４ａが回動させられると、ロックピンが入力軸１４ａの溝と係合して、ステアリングホイール１２がロックされ、ステアリングホイール１２は回転不能になる（Ｓ１６）。これに応じて、伝達比可変装置２０のモータ２２が停止される（Ｓ１８）。

このように、本実施形態によれば、イグニッションオフに応じて自動的にステアリングロックがかかるので、車両の盗難防止効果が発揮される。

また、一般に舵角センサは、車両直進時のセンサ検出値を記憶し、そこからの相対角を検出することでステアリングホイールの舵角を取得するようにしているので、イグニッションオフ時であっても、ステアリングホイールが回転されたときのために相対角を検出し続けている。しかし、本実施形態によれば、イグニッションオフ後は自動的にステアリングがロックされ、ステアリングホイールが回転することはないので、舵角センサ１６の電源をオフにすることが可能となる。これによって、暗電流の低減、バッテリの低容量化によるコスト削減などの効果も期待できる。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素およびプロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような変形例を述べる。

ステアリングロック後に、ロック機構２４により入力軸１４ａと出力軸１４ｂとを直結するようにしてもよい。こうすると、車両の駐車中に、操舵輪５８側からの入力によって出力軸１４ｂのみが回転してしまうことがなくなるので、伝達比可変装置２０の操舵角にずれが生じることがなくなる。

実施の形態では、伝達比可変装置を使用してステアリングホイールをロック位置まで回転させることを述べたが、運転者のステアリング操作を助勢するパワーステアリング装置を使用してステアリングホイールを回転させるようにしてもよい。

車両操舵装置の全体構成図である。 車両操舵装置の機能ブロック図である。 伝達比可変装置の構成を示す模式図である。 入力軸と出力軸を直結したときの伝達比可変装置の状態を示す模式図である。 イグニッションオフ後にステアリングロックを実行するフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両操舵装置、１２ ステアリングホイール、１４ ステアリングシャフト、１４ａ 入力軸、１４ｂ 出力軸、１６ 舵角センサ、１８ ステアリングロック装置、２０ 伝達比可変装置、２２ モータ、２４ ロック機構、４０ ＥＣＵ、５０ ギヤボックス、５８ 操舵輪。

Claims (5)

1. ステアリングホイールと操舵輪の間の操舵特性を調節する駆動機構を備え、イグニッションオフ時、この駆動機構を利用してステアリングホイールを所定のロック位置まで回転せしめるように構成したことを特徴とする車両操舵装置。
2. 前記ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサをさらに備え、該ステアリングホイールがロック位置まで回転された後、前記舵角センサの電源がオフにされることを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
3. ステアリングホイールの回転を操舵輪に伝達する車両操舵装置において、
   前記ステアリングホイールに連結される入力軸と、
   前記操舵輪側に連結される出力軸と、
   モータの駆動によって前記入力軸と前記出力軸の間の伝達比を可変とする伝達比可変手段と、
   イグニッションキーのオンオフ位置を検出するキー検出手段と、
   前記イグニッションキーがオフ位置にあり、かつ前記ステアリングホイールが中立位置から所定位置まで回転されたときに該ステアリングホイールの回転をロックするステアリングロック手段と、を備え、
   前記イグニッションキーがオフ位置にされたとき、前記伝達比可変手段が前記モータを駆動して、前記ステアリングホイールを前記所定位置まで回転させることを特徴とする車両操舵装置。
4. 前記ステアリングロック手段により前記ステアリングホイールがロックされた後、前記入力軸と前記出力軸とを直結状態にする軸直結手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の車両操舵装置。
5. 前記ステアリングホイールの操舵角を検出する舵角センサをさらに備え、前記ステアリングロック手段により前記ステアリングホイールがロックされた後、前記舵角センサの電源がオフにされることを特徴とする請求項３に記載の車両操舵装置。
   

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