JP2006240577A - 転舵輪制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型、軽量な構成で、転舵輪のトー角を調整する車両の操舵輪制御装置を提供すること。
【解決手段】 転舵輪制御装置２０は、第１シャフト１５に接続された固定鉄心２２と、固定鉄心２２の外周面上に組み付けられたコイル部２３とを備えている。また、装置２０は、固定鉄心２２に摺動可能に組み付けられるとともに、第２シャフト１６に接続されたプランジャ２４を備えている。そして、プランジャ２４の外周面上には、永久磁石２５およびばね２７が組み付けられている。これにより、電気制御回路３０の通電または遮断制御に応じて固定鉄心２２およびコイル部２３にて電磁力が発生することにより、プランジャ２４がばね２７の反発力に抗して変位して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角を調整する。さらに、装置２０は、ロックソレノイド２６を備えており、無通電時のプランジャ２４の変位を規制する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両の前後方向における基準軸に対する転舵輪の角度を調整する車両の操舵輪制御装置に関する。

従来から、例えば、下記特許文献１に記載された車両用舵角可変装置は知られている。この従来の車両用舵角可変装置は、モータを駆動させることによりねじ部を回転させ、このねじ部の回転によってねじ部の軸方向にナットを移動させて、自ら伸縮運動するようになっている。これにより、車両の直進時において、前輪の車両前後方向における基準軸に対する角度（すなわちトー角）が、進行方向前部にて互いに内側に閉じるように角度を有する状態、所謂トーインの状態となることによって、車両の直進安定性を向上するようになっている。また、この従来の車両用舵角可変装置においては、ねじ部とナット部との間の摩擦力によって伸縮位置を保持するようになっている。これにより、伸縮位置を保持するためにモータを駆動させる必要がなく、また、別途、保持部材を設けて保持する必要もないため、装置を簡略化することが可能となっている。
特開平１０−３２４２５３号公報

上記従来の車両用舵角可変装置においては、モータの駆動力でねじ部を回転させて伸縮運動する構成となっている。しかしながら、例えば、車両走行時における道路からタイヤに入力される反力に抗して伸縮運動するためには、大きな駆動力を付与してねじ部を回転させる必要がある。このように、大きな駆動力を付与する方法としては、例えば、大型のモータを搭載して大きな駆動力を発生させる方法や、小型のモータであれば大型の減速機を搭載して大きな駆動力を発生させる方法が考えられる。しかし、車両用舵角可変装置は、ステアリングラックとタイヤとの間に設けられるものであるため、上記例示した方法を採用した場合には、モータや減速機の重量が増大することによって車両の車軸側重量（所謂、ばね下重量）が増大し、車両の運動性能が損なわれる可能性がある。また、上記例示した方法を採用した場合には、大型のモータや大型の減速機を搭載するためのスペースを確保する必要もある。さらに、上記従来の車両用舵角可変装置においては、モータの駆動力がねじ部に伝達されることによってトー角を変化させる構成であるため、車両の走行状態変化に応じて高速にトー角を変化させることが難しい場合がある。

本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、小型、軽量な構成で、車両の前後方向における基準軸に対する転舵輪の角度を調整可能な車両の操舵輪制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両の転舵輪を転舵するためのステアリングラックに対して一端部が連結される第１シャフトと前記転舵輪に対して一端部が連結される第２シャフトとを相対的に変位させて、前記転舵輪の車両前後方向における基準軸に対する角度を調整する車両の転舵輪制御装置において、前記第１シャフトまたは前記第２シャフトのうちの一方の他端部に接続されて中空部分が形成された固定鉄心と、前記固定鉄心の外周面上に組み付けられたコイル部と、前記第１シャフトまたは前記第２シャフトのうちの他方の他端部に接続されるとともに、前記固定鉄心の中空部分に摺動可能に組み付けられたプランジャと、前記プランジャに一体的に組み付けられた磁石部と、前記コイル部に対して、電源から供給される電気を所定の電圧に変圧するとともに同変圧した電気の通電および遮断を制御する制御部とから構成したことにある。この場合、さらに、前記制御部による前記コイル部への通電および遮断の制御に応じて、前記固定鉄心に対する前記プランジャの相対変位を許容または禁止するロック部を備えるとよい。さらに、この場合、前記固定鉄心に対して、前記プランジャを付勢する付勢部を備えるとよい。また、この場合、前記制御部を、前記コイル部に供給する電気を昇圧するための昇圧回路と、前記コイル部に対して電気を通電または遮断するためのスイッチング回路と、前記スイッチング回路の通電作動または遮断作動を制御する制御回路とから構成するとよい。

これらによれば、転舵輪制御装置は、固定鉄心、コイル部、プランジャおよび磁石部を備えたソレノイド構造とすることができる。そして、このソレノイド構造が発生する電磁力（反発力）によって、転舵輪のトー角を調整することができる。このとき、コイル部に流れる電流は、制御部を構成するスイッチング回路を介して昇圧回路から供給される電気の電圧値とコイルを形成する銅線の抵抗値とによって決定される。したがって、昇圧回路によって電気の電圧を大きく昇圧すれば、コイル部に流れる電流値が大きくなり、ソレノイド構造の電磁力（反発力）を大きくすることができる。

このように、昇圧回路によって昇圧された電気をコイル部に通電することにより、大きな電磁力（反発力）を発生させることができるため、転舵輪制御装置を小型化、軽量化することができる。したがって、車両のばね下重量の増大を防止することができて、車両の運動性能を良好に確保することができる。また、転舵輪制御装置を小型化することができるため、転舵輪制御装置を搭載するための大きなスペースを確保する必要がなく、レイアウトの自由度を良好に確保することができる。また、ソレノイド構造による電磁力（反発力）に基づいて転舵輪のトー角を変化させることにより、高速応答性を良好に確保することができる。これにより、車両の走行状態が変化する場合であっても、転舵輪のトー角を常に最適に調整することができる。

また、付勢部（例えば、ばね）においては、ばね定数を大きく設定することにより、プランジャの変位量に対する反発力を大きくすることができる。このため、制御部を構成する制御回路が、コイル部への通電を、例えば、デューティー(Duty)制御によって電気の通電時間を制御することにより、ソレノイド構造の電磁力（反発力）と付勢部（例えば、ばね）による反発力とを釣り合わせることができ、その結果、プランジャの変位量を制御することができる。これにより、プランジャの変位位置すなわち第１シャフトまたは第２シャフトの変位位置を検出するセンサなどを別途設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。

さらに、ロック部を設けて、プランジャの相対変位を禁止するロック状態とすることにより、プランジャのがたつきを防止して維持することができる。したがって、コイル部に電気が通電していない状態であっても、第１シャフト、転舵輪制御装置および第２シャフトから構成される車両のタイロッドの長さを変化させることなく維持できる。これにより、例えば、転舵輪制御装置に異常が発生した場合にも、転舵輪のトー角を「０」に維持することできて、車両を安全に走行させることができる。

以下、本発明に係る車両の転舵輪制御装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両の転舵輪制御装置が搭載された操舵装置を概略的に示している。

この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために、運転者によって回動操作される操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、操舵軸１２の上端にて一体的に固定されており、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵軸１２の下端に組み付けられたピニオンギア１３を介して、ステアリングラック１４に伝達される。ステアリングラック１４は、ピニオンギア１３の回転により軸線方向に変位するようになっている。そして、このステアリングラック１４には、第１シャフト１５の一端部が連結され、他端部が転舵輪制御装置２０に連結されている。また、転舵輪制御装置２０には、第２シャフト１６の一端部が連結されており、第２シャフト１６の他端部は、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に接続されている。ここで、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６は、車両のタイロッドを構成している。

転舵輪制御装置２０は、図２にて、例えば、図１の前輪ＦＷ２側を示すように、ハウジング２１の内部に収容された固定鉄心２２、コイル部２３およびプランジャ２４を備えていて、ソレノイド構造を形成している。固定鉄心２２は、その一端部にて、ナット２２ａによって第１シャフト１５の他端部と一体的に連結されている。また、固定鉄心２２の他端部には、所定深さの中空部分２２ｂが形成されている。コイル部２３は、固定鉄心２２の外周面上にて所定の巻き数とされており、中空部分２２ｂに対応する位置に組み付けられている。

プランジャ２４は、固定鉄心２２の中空部分２２ｂ内に摺動可能に組み付けられた摺動部分２４ａと、ハウジング２１の内径寸法よりも僅かに小さい外径を有する大径部分２４ｂと、摺動部分２４ａよりも大きな外径を有する連結部分２４ｃとから形成されている。摺動部分２４ａは、軸線方向の長さが固定鉄心２２の中空部分２２ｂの深さに比して短い寸法に形成されている。大径部分２４ｂは、その内部にて、永久磁石２５を収容するようになっている。永久磁石２５は、プランジャ２４を磁化するものである。また、大径部分２４ｂの外周面には、ロックソレノイド２６のプランジャ２６ａが侵入可能なロック穴２４ｄが形成されている。ロックソレノイド２６は、通電状態でプランジャ２６ａをケース内に退避させるとともに、電気の遮断状態でプランジャ２６ａをケース外へ突出させるものである。なお、ロック穴２４ｄの内径は、プランジャ２６ａの外径に比して僅かに大きく設定されている。連結部分２４ｃは、ナット２４ｅによって、第２シャフト１６の一端部と一体的に連結されている。そして、連結部分２４ｃの外周面には、固定鉄心２２に対してプランジャ２４を付勢する付勢部としてのばね２７が組み付けられている。

次に、上述した転舵輪制御装置２０のコイル部２３への通電制御およびロックソレノイド２６の作動制御を行う制御部としての電気制御回路３０を説明する。電気制御回路３０は、制御回路３１、スイッチング回路３２および昇圧回路３３を備えている。制御回路３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを構成する回路である。ここで、制御回路３１のＲＯＭ内には、後述するスイッチング回路３２の通電時間制御を実行するために、コイル部２３への通電時間とプランジャ２４の変位量との関係を示す特性テーブルが予め記憶されている。そして、制御回路３１は、図示しない車両に搭載された各種センサ（例えば、車速センサ、操舵角センサ、転舵角センサ、ヨーレートセンサなど）による検出値によって表される車両の走行状態に応じて、スイッチング回路３２の通電作動および遮断作動を制御する。

スイッチング回路３２は、リレーを備えた回路であり、制御回路３１による制御に応じて、昇圧回路３３から出力された電気を転舵輪制御装置２０のコイル部２３およびロックソレノイド２６へ通電または遮断する。昇圧回路３３は、車両に搭載された電源としてのバッテリ４０から供給された電気の電圧を所定の電圧まで昇圧する回路であり、スイッチング回路３２に対して昇圧した電気を供給する。

次に、上記のように構成した車両の操舵装置、特に、転舵輪制御装置２０の作動について詳細に説明する。運転者は、図示しないイグニッションスイッチをオン状態とした後、操舵ハンドル１１を回動操作して車両を直進走行または旋回走行させる。このとき、操舵ハンドル１１の回動操作に伴って操舵軸１２も一体的に回転することによって、ピニオンギア１３が回転してステアリングラック１４が軸線方向に変位する。このステアリングラック１４の軸線方向への変位に応じて、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６が軸線方向に変位する。そして、これらの第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６の軸線方向への変位が、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して伝達されることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が左右に転舵する。これにより、車両は、直進走行または旋回走行することができる。

このように、車両が直進走行または旋回走行している状態においては、図示しない車両に搭載された各種センサ（例えば、車速センサ、操舵角センサ、転舵角センサやヨーレートセンサなど）によって、車両の走行状態を表す検出値が検出される。そして、この検出値は、電気制御回路３０の制御回路３１に供給される。制御回路３１においては、車両の走行状態に応じて、スイッチング回路３２の通電作動または遮断作動を制御することにより、転舵輪制御装置２０の作動を制御する。以下、この作動制御について、詳細に説明する。

まず、車両が直進走行状態にある場合について説明する。車両が直進走行している場合には、車両に作用する外乱（例えば、横風など）の影響によって走行軌道が変化しないように、直進安定性を良好に確保する必要がある。この場合、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を、トーインの状態とすることにより、車両の直進安定性を良好に確保することができる。このため、制御回路３１は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がトーインの状態となるように、スイッチング回路３２を作動させる。

すなわち、制御回路３１は、転舵輪制御装置２０のコイル部２３に電気を通電するように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、スイッチング回路３２は、昇圧回路３３によって所定の電圧まで昇圧された電気をコイル部２３に通電する。このとき、制御回路３１は、例えば、デューティー(Duty)制御に基づいて、スイッチング回路３２によるコイル部２３への通電時間を制御する。コイル部２３は、スイッチング回路３２を介して昇圧回路３３により昇圧された電気が供給されことにより、励磁する。このコイル部２３の励磁に伴い、固定鉄心２２には所定の磁束が発生する。これにより、固定鉄心２２に発生した磁束と永久磁石２５により磁化されたプランジャ２４との間に電磁力（反発力）が発生し、プランジャ２４は、固定鉄心２２から突出する方向に変位する。このとき、プランジャ２４は、ばね２７の付勢力に抗して変位する。これにより、プランジャ２４の位置制御、言い換えれば、プランジャ２４の変位量を制御することができる。このことを具体的に説明する。

プランジャ２４においては、固定鉄心２２およびコイル部２３により発生する磁束に基づく電磁力（反発力）と、ばね２７を縮めることにより発生する反発力とが作用する。ここで、固定鉄心２２、コイル部２３、プランジャ２４および永久磁石２５によって形成されるソレノイド構造の電磁力（反発力）は、コイル部２３に流れる電流の２乗に比例し、プランジャ２４の変位量に反比例する。一方、ばね２７による反発力は、ばね定数に対して、縮み方向のストロークすなわちプランジャ２４の変位量に比例する。

ここで、コイル部２３に流れる電流は、スイッチング回路３２を介して昇圧回路３３から供給される電気の電圧値とコイルを形成する銅線の抵抗値とによって決定される。このため、昇圧回路３３によって電気の電圧を大きく昇圧すれば、コイル部２３に流れる電流値が大きくなり、ソレノイド構造の電磁力（反発力）を大きくすることができる。また、ばね２７においては、ばね定数を大きく設定することにより、プランジャ２４の変位量に対する反発力を大きくすることができる。このため、コイル部２３に通電する電気の通電時間をデューティー制御することにより、ソレノイド構造の電磁力（反発力）とばね２７による反発力とを釣り合わせることができ、その結果、プランジャ２４の変位量を制御することができる。また、プランジャ２４は、固定鉄心２２およびコイル部２３によって発生する電磁力（反発力）に応じて変位する。このため、プランジャ２４は、制御回路３１によるスイッチング回路３２の通電制御または遮断制御に対して、高速で応答して変位することができる。

そして、プランジャ２４が所定の変位量だけ変位することにより、第２シャフト１６も軸線方向に所定の変位量だけ変位する。これにより、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が長くなるため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がトーインの状態に調整される。したがって、車両の直進安定性を向上することができる。

また、制御回路３１は、車両が直進状態にあるときに、外乱によって蛇行した場合には、蛇行の程度に応じて、適宜トー角を調整することもできる。すなわち、制御回路３１は、例えば、ヨーレートセンサによる検出値に基づき、車両に発生したヨーが解消されるように、スイッチング回路３２の通電時間を制御する。これにより、プランジャ２４の変位量が変化し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角が調整される。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１を適宜回動操作して車両を直進状態に戻すことなく、車両は直進状態を良好に維持することもできる。

ここで、ロックソレノイド２６については、運転者によって図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされた時点で、制御回路３１が、ロックソレノイド２６に通電するように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、スイッチング回路３２は、ロックソレノイド２６に対して通電し、ロックソレノイド２６は、プランジャ２６ａをケース内に退避させる。したがって、ロックソレノイド２６のプランジャ２６ａと、プランジャ２４のロック穴２４ｄとによるロック状態が解除され、プランジャ２４が変位可能となる。そして、制御回路３１は、運転者によって図示しないイグニッションスイッチがオフ状態とされるまで、ロックソレノイド２６への通電を継続するように、スイッチング回路３２を通電制御する。

次に、車両が直進状態から旋回状態に変化する場合を説明する。上述ようのように、車両が直進状態にある場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２をトーイン状態に維持することによって、車両の直進安定性を向上させることができる。ところで、車両が直進状態から旋回状態に変化するときには、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２をトーイン状態に維持したままでは、車両が旋回しにくくなる。このため、制御回路３１は、車両が直進状態から旋回状態へ変化する場合には、一旦、コイル部２３への電気の通電を停止させ、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角を「０」（以下、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角が「０」の状態をニュートラル位置という）に戻す。すなわち、制御回路３１は、コイル部２３への電気を遮断するように、スイッチング回路３２を遮断制御する。

具体的に説明すると、制御回路３１は、例えば、操舵角センサ、転舵角センサやヨーレートセンサなどの検出値に基づき、車両が直進状態から旋回状態への変化を検出すると、通電時間が徐々に短く、言い換えれば、デューティー比が徐々に小さくなるように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、固定鉄心２２およびコイル部２３によって発生する電磁力（反発力）が次第に小さくなり、プランジャ２４は、ばね２７の反発力により、大径部分２４ｂが固定鉄心２２の端部に当接するまで変位する。これにより、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が初期長さまで短くなるため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がニュートラル位置に戻される。したがって、車両は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に応じて、旋回しやすくなる。

そして、車両が旋回状態となると、制御回路３１は、例えば、車速センサによる検出値に基づき、車両が高速で旋回している場合と低速で旋回している場合とに応じて、スイッチング回路３２を通電制御する。すなわち、車両が高速で旋回している場合には、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵量（転舵角）が若干少ない方が車両の旋回挙動が安定する。一方、車両が低速で旋回している場合には、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵量（転舵角）が若干大きい方が車両の取り回し性が向上する。

このため、制御回路３１は、例えば、車両が高速で左方向に旋回していれば、図１に示す前輪ＦＷ２すなわち旋回内側の転舵輪制御装置２０のみを作動させるように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、旋回内側の第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が長くなるため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、前輪ＦＷ２のトー角は、若干量だけ車両内側に向くように調整される。したがって、前輪ＦＷ２の転舵量（転舵角）が、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、若干少なくなり、車両の旋回挙動を安定させることができる。

また、制御回路３１は、例えば、車両が低速で左方向に旋回していれば、図１に示す前輪ＦＷ１すなわち旋回外側の転舵輪制御装置２０のみを作動させるように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、旋回外側の第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が長くなるため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、前輪ＦＷ１のトー角は、若干量だけ車両内側に向くように調整される。したがって、前輪ＦＷ１の転舵量（転舵角）が、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、若干大きくなる。このため、車両がより大きく旋回することにより、車両の取り回し性を向上させることができる。

次に、車両が走行後に駐車される場合を説明する。上述したように、車両のイグニッションスイッチがオン状態とされると、制御回路３１は、ロックソレノイド２６に通電し続けるようにスイッチング回路３２を通電制御する。この状態から、車両が駐車される、より詳しくは、運転者によってイグニッションスイッチがオフ状態とされると、制御回路３１は、ロックソレノイド２６への電気を遮断するようにスイッチング回路３２を遮断制御する。以下、この制御回路３１による遮断制御を説明する。

制御回路３１は、運転者によってイグニッションスイッチがオフ状態とされると、まず、コイル部２３への電気を遮断するように、スイッチング回路３２を遮断制御する。これにより、スイッチング回路３２はコイル部２３への電気を遮断するため、固定鉄心２２およびコイル部２３は、電磁力（反発力）を発生しない。したがって、プランジャ２４は、永久磁石２５の吸引力とばね２７の付勢力とにより、固定鉄心２２と当接する位置（以下、この位置を初期位置という）まで変位する。

次に、制御回路３１は、ロックソレノイド２６への電気を遮断するように、スイッチング回路３２を遮断制御する。これにより、スイッチング回路３２はロックソレノイド２６への電気を遮断するため、ロックソレノイド２６のプランジャ２６ａは、ケースから突出した状態となる。このとき、プランジャ２４は、初期位置まで変位しているため、プランジャ２６ａと、プランジャ２４のロック穴２４ｄとが互いに係合してロック状態とされる。このように、プランジャ２４のロック状態においては、プランジャ２６ａの外径に比してロック穴２４ｄの内径が僅かに大きく設定されているため、プランジャ２４は、がたつきなく、軸線方向への変位が規制される。

ここで、例えば、転舵輪制御装置２０内で断線の発生や、電気制御回路３０の制御回路３１の制御不良が発生した場合にも、上述した車両駐車時と同様に、プランジャ２４がロック状態とされる。すなわち、転舵輪制御装置２０に異常が発生した場合には、制御回路３１は、コイル部２３およびロックソレノイド２６への電気を遮断するように、スイッチング回路３２を遮断制御する。これにより、プランジャ２４は、ロックソレノイド２６のプランジャ２６ａによってロック状態とされ、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が、例えば、ニュートラル位置に維持される。また、電気制御回路３０に異常が発生した場合には、車両に搭載された他の制御装置がスイッチング回路３２を遮断制御する。この場合にも、プランジャ２４がロック状態とされるため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が、ニュートラル位置に維持される。このとき、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がニュートラル位置に維持された状態では、プランジャ２４にがたつきが生じない。このため、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、車両は直進走行または旋回走行可能であり、車両を安全に走行させることができる。

以上の説明からも理解できるように、この実施形態によれば、転舵輪制御装置２０は、固定鉄心２２、コイル部２３およびプランジャ２４を備えたソレノイド構造とされている。そして、このソレノイド構造が発生する電磁力（反発力）によって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角を調整することができる。これにより、昇圧回路３３によって昇圧された電気をコイル部２３に通電することにより、大きな電磁力（反発力）を発生させることができるため、転舵輪制御装置２０を小型化、軽量化することができる。したがって、車両のばね下重量の増大を防止することができて、車両の運動性能を良好に確保することができる。また、転舵輪制御装置２０を小型化することができるため、転舵輪制御装置２０を搭載するための大きなスペースを確保する必要がなく、レイアウトの自由度を良好に確保することができる。また、ソレノイド構造による電磁力（反発力）で左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角を変化させることにより、応答性を良好に確保することができる。これにより、車両の走行状態が高速で変化する場合であっても、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角を常に最適に調整することができる。

また、プランジャ２４の変位量を、例えば、コイル部２３への通電時間で制御することができるため、変位位置を検出するセンサなどを設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。さらに、ロックソレノイド２６を設けて、プランジャ２４をロック状態とすることにより、プランジャ２４のがたつきを防止して維持することができる。したがって、転舵輪制御装置２０のコイル部２３に電気を通電していない状態であっても、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６から構成されるタイロッドの長さを変化させることなく維持できる。これにより、例えば、転舵輪制御装置２０または電気制御回路３０に異常が発生した場合にも、車両を安全に走行させることができる。

また、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、プランジャ２４の大径部分ｂが固定鉄心２２の端部に当接した初期位置で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がニュートラル位置となるように実施した。すなわち、上記実施形態においては、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長を伸ばす場合を説明した。しかしながら、プランジャ２４の変位可能範囲の略中央位置（以下、この位置を中立位置という）にて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がニュートラル位置となるように実施することも可能である。

この場合には、制御回路３１がスイッチング回路３２を通電制御することによってコイル部２３に通電され、プランジャ２４が変位を開始する。続いて、制御回路３１は、プランジャ２４が中立位置で維持されるように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、車両の走行開始時には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がニュートラル位置に調整される。そして、制御回路３１は、車両が直進状態にあるときには、上記実施形態と同様に、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２をトーイン状態とすべく、プランジャ２４を中立位置から第２シャフト方向へ変位させる。このプランジャ２４の変位により、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が長くなるため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２がトーインの状態に調整される。

また、車両が直進状態から旋回状態へ変化する場合には、まず、制御回路３１は、上記実施形態と同様に、デューティー比が徐々に小さくなるように、スイッチング回路３２を通電制御する。これにより、プランジャ２４が中立位置まで変位するため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２はニュートラル位置に戻される。そして、制御回路３１は、車両が高速で旋回している場合には、旋回内側の転舵輪制御装置２０をタイロッドの全長が長くなるように作動させるとともに、旋回外側の転舵輪制御装置２０をタイロッドの全長が短くなるように作動させるべく、スイッチング回路３２を通電制御する。すなわち、制御回路３１は、プランジャ２４を中立位置に維持するためのデューティー比に対して、旋回内側への通電制御をデューティー比が大きくなるように、旋回外側への通電制御をデューティー比が小さくなるように、スイッチング回路３２を通電制御する。

これにより、旋回内側においては、プランジャ２４が中立位置から第２シャフト方向へ変位するため、旋回内側の第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が長くなる。このため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、前輪ＦＷ２のトー角は、若干量だけ車両内側に向くように調整される。また、旋回外側においては、プランジャ２４が中立位置から固定鉄心２２方向へ変位するため、旋回外側の第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が短くなる。このため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、前輪ＦＷ２のトー角は、若干量だけ車両外側に向くように調整される。したがって、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、旋回内側および旋回外側の転舵量（転舵角）が若干少なくなり、車両の旋回挙動をより安定させることができる。

また、制御回路３１は、車両が低速で旋回している場合には、旋回内側の転舵輪制御装置２０をタイロッドの全長が短くなるように作動させるとともに、旋回外側の転舵輪制御装置２０をタイロッドの全長が長くなるように作動させるべく、スイッチング回路３２を通電制御する。すなわち、制御回路３１は、プランジャ２４を中立位置に維持するためのデューティー比に対して、旋回外側への通電制御をデューティー比が大きくなるように、旋回内側への通電制御をデューティー比が小さくなるように、スイッチング回路３２を通電制御する。

これにより、旋回外側においては、プランジャ２４が中立位置から第２シャフト方向へ変位するため、旋回外側の第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が長くなる。このため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、前輪ＦＷ１のトー角は、若干量だけ車両内側に向くように調整される。また、旋回内側においては、プランジャ２４が中立位置から固定鉄心２２方向へ変位するため、旋回内側の第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０および第２シャフト１６からなるタイロッドの全長が短くなる。このため、ナックルアーム１７およびボールジョイント１８を介して、前輪ＦＷ２のトー角は、若干量だけ車両外側に向くように調整される。したがって、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、旋回外側および旋回内側の転舵量（転舵角）が、若干大きくなる。このため、車両がより大きく旋回することにより、車両の取り回し性をより向上させることができる。

また、この場合において、車両が駐車される場合には、上記実施形態と同様に、プランジャ２４がロック状態とされる。さらに、転舵輪制御装置２０内で断線の発生や、電気制御回路３０の制御回路３１の制御不良が発生した場合にも、上記実施形態と同様に、プランジャ２４がロック状態とされる。なお、この場合、コイル部への通電が遮断されるため、プランジャ２４は、上記実施形態で説明した初期位置にてロック状態とされる。このため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が、ニュートラル位置ではなく、所謂トーアウト状態で維持される。しかしながら、トーアウト状態における左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角は、僅かな大きさであるため、特に、転舵輪制御装置２０や電気制御回路３０に異常が発生した場合であっても、車両の走行に重大な影響を与えるものではない。したがって、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に対して、車両は直進走行または旋回走行可能であるため、車両を安全に走行させることができる。

さらに、上記実施形態においては、第１シャフト１５に固定鉄心２２を接続し、第２シャフト１６にプランジャ２４を接続して構成した。しかし、第１シャフト１５にプランジャ２４を接続し、第２シャフト１６に固定鉄心２２を接続して実施することも可能である。この場合においては、第１シャフト１５がステアリングラック１４に軸線変位不能に接続されているため、プランジャ２４の変位に伴って、転舵輪制御装置２０と第２シャフト１６が一体的に変位する。したがって、上記実施形態と同様に、第１シャフト１５、転舵輪制御装置２０、第２シャフト１６からなるタイロッドの全長を変更させることができ、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２のトー角を調整することができる。

本発明の実施形態に係る転舵輪制御装置が搭載された車両の操舵装置の概略図である。 図１の転舵輪制御装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵軸、１３…ピニオンギア、１４…ステアリングラック、１５…第１シャフト、１６…第２シャフト、１７…ナックルアーム、１８…ボールジョイント、２０…転舵輪制御装置、２１…ハウジング、２２…固定鉄心、２３…コイル部、２４…プランジャ、２５…永久磁石、２６…ロックソレノイド、２７…ばね、３０…電気制御回路、３１…制御回路、３２…スイッチング回路、３３…昇圧回路、４０…バッテリ

Claims (4)

1. 車両の転舵輪を転舵するためのステアリングラックに対して一端部が連結される第１シャフトと前記転舵輪に対して一端部が連結される第２シャフトとを相対的に変位させて、前記転舵輪の車両前後方向における基準軸に対する角度を調整する車両の転舵輪制御装置において、
   前記第１シャフトまたは前記第２シャフトのうちの一方の他端部に接続されて中空部分が形成された固定鉄心と、
   前記固定鉄心の外周面上に組み付けられたコイル部と、
   前記第１シャフトまたは前記第２シャフトのうちの他方の他端部に接続されるとともに、前記固定鉄心の中空部分に摺動可能に組み付けられたプランジャと、
   前記プランジャに一体的に組み付けられた磁石部と、
   前記コイル部に対して、電源から供給される電気を所定の電圧に変圧するとともに同変圧した電気の通電および遮断を制御する制御部とから構成したことを特徴とする車両の転舵輪制御装置。
2. 請求項１に記載した車両の転舵輪制御装置において、さらに、
   前記制御部による前記コイル部への通電および遮断の制御に応じて、前記固定鉄心に対する前記プランジャの相対変位を許容または禁止するロック部を備えたことを特徴とする車両の転舵輪制御装置。
3. 請求項１に記載した車両の転舵輪制御装置において、さらに、
   前記固定鉄心に対して、前記プランジャを付勢する付勢部を備えたことを特徴とする車両の転舵輪装置。
4. 請求項１に記載した車両の転舵輪制御装置において、
   前記制御部を、
   前記コイル部に供給する電気を昇圧するための昇圧回路と、前記コイル部に対して電気を通電または遮断するためのスイッチング回路と、前記スイッチング回路の通電作動または遮断作動を制御する制御回路とから構成したことを特徴とする車両の操舵輪制御装置。
   

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