JP2007261324A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の走行状態に応じてステアリングホイールの調節動作を禁止することにより、安全に配慮しつつ、運転者の利便性を向上する車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール１２の位置を調節するモータ６の駆動を、走行中は禁止するよう構成された車両用操舵装置において、ステアリングホイール１２の回転操作が行われないときには、禁止を解除するよう構成されているから、旋回走行中にはステアリングホイール１２の位置調節ができず、安全性が確保される。一方、直進走行中にはステアリングホイール１２の位置調節が可能となるので、運転者の利便性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵部材の位置調節を可能とした操舵装置に関し、更には車両の走行状態に応じて操舵部材の調節動作を禁止するよう構成された車両用操舵装置に関する。

車両の操舵は、運転者による操舵部材の操作、一般的には、ステアリングホイールの回転操作を、ステアリングシャフトを介して舵取機構に伝え、該舵取機構を動作させて行われる。このような操舵を行わせる車両用操舵装置には、車室の内部に上下に傾斜支持されたステアリングコラムの上端に取付けたステアリングホイールの位置を、運転者の好み、体格、運転姿勢に合わせて調節可能としたものがある。このようなステアリングホイールの調節には、ステアリングコラムを伸縮させ、ステアリングホイールの位置を前後に移動させる調節（以下、テレスコ調節という）と、ステアリングコラムを揺動させ、ステアリングホイールの位置を上下に移動させる調節（以下、チルト調節という）とがある。そして運転者の操作に応じたアクチュエータの動作によりテレスコ調節及びチルト調節の一方又は両方を行わせるようにした車両用操舵装置も実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなテレスコ調節及びチルト調節を可能とした車両用操舵装置においては、車両の走行中に、運転者の誤操作又は作為によりステアリングホイールの調節動作が行われた場合、安全上好ましくない状況が生じる。そこで特許文献１の車両用操舵装置においては、車両の走行中に、ステアリングホイールのチルト調節動作を禁止し、安全上問題が生じないようにしてある。
特開平４−３９１６４号公報

ところが、特許文献１の発明においては、車両の走行中は、常にステアリングホイールのチルト調節動作を禁止する構成となっているが、走行中にステアリングホイールの調節動作が行われたからといって、安全上好ましくない状況が常に生じるわけではない。つまり旋回走行中に運転者の誤操作又は作為によりステアリングホイールの調節動作が行われると、操舵に影響を及ぼすため、安全上好ましくない状況が生じるのである。一方、直進走行中にステアリングホイールの調節動作が行われても安全上の問題は殆どなく、これを禁止するのは、過度の安全対策となり、逆に運転者の利便性を損なうという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、車両の走行状態に応じてステアリングホイールの調節動作を禁止することにより、安全に配慮しつつ、運転者の利便性を向上し得る車両用操舵装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用操舵装置は、車両が走行中であるか否かを検出する走行検出手段と、前記車両の操舵部材の位置を調節するアクチュエータと、前記走行検出手段による検出結果が走行中であるとき前記アクチュエータの動作を禁止する禁止手段とを備える車両用操舵装置において、前記操舵部材の操作の有無を検出する操舵検出手段と、該操舵検出手段による操作無しの検出に応じて、前記禁止手段による禁止を解除する解除手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る車両用操舵装置は、前記操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、該トルクセンサを前記操舵検出手段として用いてあることを特徴とする。

第３発明に係る車両用操舵装置は、前記操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づき操舵を補助する操舵補助用のモータと、該モータの回転を検出する回転センサと、前記モータの駆動電流を検出する電流センサとを備え、前記トルクセンサ、前記回転センサ又は電流センサの一又は複数を前記操舵検出手段として用いてあることを特徴とする。

第１発明によれば、操舵部材の位置を調節するアクチュエータの動作を、走行中は禁止するよう構成された車両用操舵装置において、操舵部材の操作が行われないときには、アクチュエータの動作の禁止を解除するよう構成されているから、旋回走行中には操舵部材の位置調節ができず、安全性が確保される。一方、直進走行中には操舵部材の位置調節が可能となるので、運転者の利便性を向上することができる。

第２発明によれば、トルクセンサを操舵検出手段として用いており、トルクセンサという安直な検出手段により操舵部材の操作の有無を精度良く検出することができる。

第３発明によれば、操舵補助用のモータを備えた車両用操舵装置において、モータの制御に必要なトルクセンサ、回転センサ又は電流センサの一又は複数を操舵検出手段として用いているから、専用のセンサの追加が不要である。

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構成を示す模式図である。

図中１は、ステアリングコラムであり、該ステアリングコラム１は、筒形をなすコラムハウジング１１と、該コラムハウジング１１の内部に回転自在に支持されたステアリングシャフト１０とを備え、車体に固定されたアッパブラケット２及びロアブラケット３によりコラムハウジング１１の中途部及び一側端部を夫々支えて、ロアブラケット３による支持側を前下方に向けた傾斜姿勢にて車室の内部に取付けられている。

コラムハウジング１１の上部に突出するステアリングシャフト１０の上端部には、ステアリングホイール１２が、車室内部の運転者の前方に対面し、把持操作が可能なように嵌着固定されている。またコラムハウジング１１の下部に突出するステアリングシャフト１０の下端部は、車室の前方外部に配された舵取機構４の入力軸４０に、軸心を交叉及び偏心させて対向させてあり、これらは両端に自在継手５０，５０を備える中間軸５を介して回転伝達可能に連結されている。

以上の構成により、操舵のために運転者がステアリングホイール１２に操舵トルクを加えた場合、この操舵トルクが、ステアリングシャフト１０及び中間軸５を介して舵取機構４の入力軸４０に伝達され、該舵取機構４の動作により舵取りが行われる。

図１に示す車両用操舵装置は、コラムハウジング１１の下端部近傍に操舵補助用のモータ１３を備え、このモータ１３よりも上位置のコラムハウジング１１の内部にトルクセンサ１４を備えており、ステアリングホイール１２に加えられる操舵トルクをトルクセンサ１４により検出し、この検出トルクに基づいて駆動制御される操舵補助用のモータ１３の回転力をコラムハウジング１１内部のステアリングシャフト１０に伝え、前述の如く行われる操舵を補助する電動パワーステアリング装置として構成されている。

操舵補助用のモータ１３には、公知のレゾルバ等を用いてなる回転センサ１５が設けられている。この回転センサ１５により検出された回転位置は、操舵補助用のモータ１３の駆動制御に用いられる。更に操舵補助用のモータ１３には、電流センサ１６が設けてあり、電流センサ１６により検出された駆動電流は、操舵補助用のモータ１３を駆動制御するためのフィードバック信号として用いられている。

また図１に示す車両用操舵装置は、運転者により操作されるステアリングホイール１２の位置を、運転姿勢に合わせて前後に変更すべく、ステアリングコラム１を軸長方向に伸縮させるテレスコ調節と、同じく運転姿勢に合わせて上下に変更すべく、ステアリングコラム１の傾斜角度を変更するチルト調節とを可能としてある。

ステアリングコラム１のコラムハウジング１１は、適長に亘って内外に嵌め合わされた内筒１１ａ及び外筒１１ｂを備え、またコラムハウジング１１の内部に支持されたステアリングシャフト１０も同様の嵌合部を備えており、夫々の嵌合部はコラムハウジング１１の軸長方向に嵌め合い長さ可変に構成されている。これらの嵌合部の嵌め合い長さを増減することにより、ステアリングコラム１は伸縮し、この伸縮に伴いステアリングシャフト１０の上端部に固定されたステアリングホイール１２が前後方向に位置調節（テレスコ調節）される。

一方、ロアブラケット３によるコラムハウジング１１の下端部の支持は、ステアリングコラム１の軸長方向と直交し、左右方向に延びる支持ピン３０を枢軸として揺動可能になされている。この揺動により、ステアリングコラム１の上端のステアリングホイール１２が上下方向に位置調節（チルト調節）される。

図１に示す車両用操舵装置は、これらの調節動作をコラムハウジング１１の中途に固定された単一のアクチュエータからの伝動により行わせることを目的として、本願出願人により特開２００５−２４７０２０号公報に提案された構成を備えている。以下、この構成の概略について説明する。

テレスコ調節動作及びチルト調節動作用のアクチュエータとしてのモータ６は、コラムハウジング１１のアッパブラケット２による支持部近傍に取付けてある。図２は、アッパブラケット２による支持部近傍の拡大図である。

コラムハウジング１１の中途部を支持するアッパブラケット２は、車体に固定された固定板２０と、該固定板２０から下方に垂下された支持板２１とを備えている。コラムハウジング１１はこの支持板２１により上下及び前後方向に移動可能に支持されている。

コラムハウジング１１の外筒１１ｂの下部には、モータ６が固定されており、このモータ６の出力端には、適長のウォーム６１が一体形成されている。

またコラムハウジング１１の外筒１１ｂには、コラムハウジング１１の径方向にチルト軸７が架設されており、チルト軸７は、軸回りに回転可能である。チルト軸７の下端部には、チルトクラッチ７１が連設されており、チルトクラッチ７１の上部には、ウォーム６１に後側から噛合するウォームホイール７２が、チルト軸７と同軸をなして付設されている。チルト軸７には、ねじ部が適長に亘って設けてあり、このねじ部は、アッパブラケット２の支持板２１の前面に取付けられた円筒形の受け筒７３に螺合させてある。受け筒７３は、支持板２１の前面に固設されたブラケットにより、前後方向への移動自在に支持されている。

一方コラムハウジング１１には、内筒１１ａの中途からアッパブラケット２の支持板２１までの間にコラムハウジング１１の軸長方向に沿ってテレスコ軸８が架設されており、テレスコ軸８は、軸回りに回転可能である。テレスコ軸８には、ねじ部が適長に亘って設けてあり、このねじ部は、内筒１１ａの中途部に固設されたナット部材に螺合させてある。このように架設されたテレスコ軸８の中途部には、テレスコクラッチ８１が介装されており、テレスコクラッチ８１の一側には、ウォーム６１に上側から噛合するウォームホイール８２が、テレスコ軸８と同軸をなして付設されている。

このような構成により、モータ６が回転駆動された場合、このモータ６の回転が、これに一体形成されたウォーム６１を介して、このウォーム６１に後側及び上側から噛合するウォームホイール７２，８２に伝動され、これらウォームホイール７２，８２の回転が、夫々付設されたチルトクラッチ７１又はテレスコクラッチ８１の係合を条件としてチルト軸７又はテレスコ軸８に伝えられ、これらが夫々の軸回りに回転する。チルト軸７の回転に応じて外筒１１ｂに径方向の移動力が加わり、ステアリングコラム１は支持ピン３０を中心として上下方向に揺動し、これによりステアリングホイール１２はチルト調節される。同様にテレスコ軸８の回転に応じて外筒１１ｂに軸長方向の移動力が加わり、外筒１１ｂは、アッパブラケット２の支持板２１の前面に固設されたブラケットに設けられた前後方向の長孔をガイドとして、コラムハウジング１１の軸長方向に移動し、これに伴いステアリングコラム１が伸縮して、これによりステアリングホイール１２はテレスコ調節される。

このようなモータ６は、図１に示すように、位置調節制御部９から与えられる制御指令によって駆動される。位置調節制御部９には、チルトスイッチ１７の操作に応じたチルト動作信号と、テレスコスイッチ１８の操作に応じたテレスコ動作信号とが夫々与えられている。チルトスイッチ１７には、ステアリングホイール１２を上方に移動させるためのチルトアップ接点と、ステアリングホイール１２を下方に移動させるためのチルトダウン接点との二つの接点が設けられており、チルトスイッチ１７の操作に応じて接点が切り替えられ、チルトアップ信号ＳＷ１及びチルトダウン信号ＳＷ２が夫々位置調節制御部９に与えられる。テレスコスイッチ１８についても同様である。

位置調節制御部９は、運転者がステアリングホイール１２を上方又は下方に移動させるために行うチルトスイッチ１７の操作に応じて、モータ６及びチルトクラッチ７１に制御指令を発し、チルトクラッチ７１を係合させると共にモータ６を正転又は逆転させるチルト調節動作を行う。これによりチルトスイッチ１７の操作に応じてステアリングホイール１２が上方又は下方に移動し、運転者の望む上下位置となる。

更に位置調節制御部９は、運転者がステアリングホイール１２を前方又は後方に移動させるために行うテレスコスイッチ１８の操作に応じて、モータ６及びテレスコクラッチ８１に制御指令を発し、テレスコクラッチ８１を係合させると共にモータ６を正転又は逆転させる公知のテレスコ調節動作を行う。これによりテレスコスイッチ１８の操作に応じてステアリングホイール１２が前方又は後方に移動し、運転者の望む前後位置となる。なお位置調節制御部９は、これらのチルト調節動作及びテレスコ調節動作を単独に実行し得ると共に、同時に実行することもできるように構成されている。

また位置調節制御部９には、走行検出手段として用いられる車速センサ１９により検出される車速Ｖと、操舵検出手段として用いられるトルクセンサ１４により検出される操舵トルクＴとが夫々与えられ、位置調節制御部９は、これらの検出手段の検出結果に基づいて、以下に示す禁止制御動作を前述したチルト調節動作及びテレスコ調節動作の間の割り込み処理として実行する。

図３は、位置調節制御部９の禁止制御の処理手順を示すフローチャートである。位置調節制御部９は、車速センサ１９により検出される車速Ｖを取込み（ステップＳ１）、トルクセンサ１４により検出される操舵トルクＴを取込む（ステップＳ２）。

次に、車速Ｖが０か否かを判定し（ステップＳ３）、車速Ｖが０である場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、車速Ｖが０でない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、操舵トルクＴが所定値Ｔ₀ 以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。なおステップＳ４の判定に用いる所定値Ｔ₀ は、ステアリングホイール１２の回転操作に対して、一定の操舵トルクの範囲内では操舵補助力を発生させないよう設定されている不感帯の上限値より大きい適宜の値である。

操舵トルクＴがＴ₀ よりも大である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、禁止フラグＰを立てる（Ｐ＝１：ステップＳ５）。一方、操舵トルクＴが所定値Ｔ₀ 以下である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、禁止フラグＰをリセットする（Ｐ＝０：ステップＳ６）。これら禁止制御の実行及び禁止制御の解除について、チルト調節動作を例にして、以下説明する。

図４は、位置調節制御部９のチルト調節制御の処理手順を示すフローチャートである。位置調節制御部９は、チルトスイッチ１７により発せられるチルト動作信号であるチルトアップ信号ＳＷ１とチルトダウン信号ＳＷ２とを夫々取込む（ステップＳ１１，１２）。

次に、禁止フラグＰが１か０かを判定し（ステップＳ１３）、禁止フラグＰ＝０である場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、禁止フラグＰ＝１である場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、モータ６の駆動を禁止し、チルト調節動作を行うことなく終了する。

ステップＳ１４において、チルトアップ信号ＳＷ１の入力の有無を判定し、チルトアップ信号ＳＷ１の入力有りの場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１６に進み、チルトアップ信号ＳＷ１の入力無しの場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５において、チルトダウン信号ＳＷ２の入力の有無を判定し、チルトダウン信号ＳＷ２の入力有りの場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進み、チルトダウン信号ＳＷ２の入力無しの場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、チルト調節動作を行うことなく終了する。

ステップＳ１６において、チルトアップ信号ＳＷ１の入力に応じてモータ６及びチルトクラッチ７１に制御指令を発し、チルトクラッチ７１を係合させると共にモータ６を正転させて、チルトアップ動作を行う（ステップＳ１６）。一方、ステップＳ１７において、チルトダウン信号ＳＷ２の入力に応じてモータ６及びチルトクラッチ７１に制御指令を発し、チルトクラッチ７１を係合させると共にモータ６を逆転させて、チルトダウン動作を行う（ステップＳ１７）。

以上のように位置調節制御部９は、図３のステップＳ５において、禁止フラグＰを立て、モータ６の駆動を禁止する禁止制御を実行し、チルト調節動作の実施を禁止する。また位置調節制御部９は、図３のステップＳ６において、禁止フラグＰをリセットし、モータ６の駆動を禁止する禁止制御を解除し、チルト調節動作の実施を許可する。テレスコ調節動作についても同様であるため、説明は省略する。

このような禁止制御は、車速Ｖが０でなく、操舵トルクＴがＴ₀ よりも大である場合に実行される。これにより車両が走行中であり、ステアリングホイール１２の回転操作がなされているときに、チルトスイッチ１７及び／又はテレスコスイッチ１８の操作が行われても、チルト調節及び／又はテレスコ調節ができなくなる。このように本発明に係る車両用操舵装置においては、チルト及びテレスコ調節用のモータ６の駆動を、走行中は禁止するよう構成され、ステアリングホイール１２の回転操作が行われないときには、禁止を解除するよう構成されているから、旋回走行中にはステアリングホイール１２の位置調節ができないこととなり、操舵に影響を及ぼし、安全上好ましくない状況を回避することができる。

一方、禁止制御の解除は、車速Ｖが０である場合、又は車速Ｖが０でなく、操舵トルクＴがＴ₀ 以下である場合に行われる。これにより車両が停車しているときに、チルトスイッチ１７及び／又はテレスコスイッチ１８の操作が行われると、チルト調節及び／又はテレスコ調節が実施可能であると共に、車両が走行中であっても、ステアリングホイール１２の回転操作が行われていないときにも、チルト調節及び／又はテレスコ調節が実施可能である。従って直進走行中にはステアリングホイール１２の位置調節が可能となるので、運転者の利便性を向上することができる。

また既設のセンサをステアリングホイール１２の回転操作を検出する操舵検出手段として用いているから、専用のセンサの追加が不要である。前述の実施の形態において、操舵検出手段としてトルクセンサ１４を用いているが、操舵補助用のモータ１３の回転センサ１５、操舵補助用のモータ１３の電流センサ１６等、他の検出手段を操舵検出手段として用いることができることは言うまでもない。

更に前述の実施の形態においては、操舵検出手段として一つのセンサを用いているが、複数のセンサを用いても良い。例えば、トルクセンサ１４、回転センサ１５、電流センサ１６を操舵検出手段として用い、これらのうち二つのセンサによる検出結果が一致したときは、この検出結果を用いる構成とすることにより、一つのセンサが故障した場合においても禁止制御を実行することができ、信頼性を高めることができる。

また前述の実施の形態において、走行検出手段として車速センサ１９を用いているが、走行検出手段は車両が走行中であるか否かを判定可能な検出手段であればよく、これに限定されない。

本発明に係る他の実施の形態として、ステアバイワイヤ式の操舵装置への適用が考えられる。ステアバイワイヤ式の操舵装置は、ステアリングホイール１２の操作方向及び操作量の検出結果に基づいて、ステアリングホイール１２と機械的に分離された舵取機構４に付設された操舵用モータを駆動することにより舵取りを行わせる公知の構成を有している。

そしてステアバイワイヤ式の操舵装置においては、舵取機構４とステアリングホイール１２とが機械的に分離されているため、ステアリングホイール１２の操作方向及び操作量に応じて舵取機構４の動作がなされるよう構成される必要がある。このため舵取機構４に設けられた舵角センサにより舵角を検出し、またステアリングシャフト１０に設けられた操舵角センサにより操舵角を検出して、舵取機構４の実舵角とステアリングホイール１２の操舵角とを一致させるよう操舵用モータの制御がなされている。

このようなステアバイワイヤ式の操舵装置においては、ステアリングホイール１２の回転操作を検出する操舵検出手段として、例えば、前記舵角センサ又は操舵角センサを利用して、前述したようなチルト調節動作及びテレスコ調節動作に対する禁止制御動作を行わせることができる。この場合にも舵角センサ又は操舵角センサにより検出された舵角又は操舵角が所定値以下であるか否かを判定して、ステアリングホイール１２の回転操作の有無を検出することが可能であるから、専用のセンサの追加が不要である。テレスコ調節及び／又はチルト調節を行わせる構成については、前述の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

更に本発明は、運転者によりステアリングホイール１２に加えられる操舵トルクのみによって操舵を行わせるマニュアル式のステアリング装置にも適用可能であり、また舵取機構４に付設された油圧シリンダの発生力により操舵を補助する油圧パワーステアリング装置にも適用可能である。

本発明に係る車両用操舵装置の構成を示す模式図である。 アッパブラケットによる支持部近傍の拡大図である。 位置調節制御部の禁止制御の処理手順を示すフローチャートである。 位置調節制御部のチルト調節制御の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

４ 舵取機構、６ モータ（アクチュエータ）、９ 位置調節制御部（禁止手段，解除手段）、１０ ステアリングシャフト、１２ ステアリングホイール（操舵部材）、１３ モータ（操舵補助用）、１４ トルクセンサ（操舵検出手段）、１５ 回転センサ（操舵検出手段）、１６ 電流センサ（操舵検出手段）、１９ 車速センサ（走行検出手段）

Claims (3)

1. 車両が走行中であるか否かを検出する走行検出手段と、前記車両の操舵部材の位置を調節するアクチュエータと、前記走行検出手段による検出結果が走行中であるとき前記アクチュエータの動作を禁止する禁止手段とを備える車両用操舵装置において、前記操舵部材の操作の有無を検出する操舵検出手段と、該操舵検出手段による操作無しの検出に応じて、前記禁止手段による禁止を解除する解除手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサを備え、該トルクセンサを前記操舵検出手段として用いてあることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
3. 前記操舵部材に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づき操舵を補助する操舵補助用のモータと、該モータの回転を検出する回転センサと、前記モータの駆動電流を検出する電流センサとを備え、前記トルクセンサ、前記回転センサ又は電流センサの一又は複数を前記操舵検出手段として用いてあることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。

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