JP2008024132A - 車両操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵入力部材に付与される操作反力の大きさを車両の走行状態に応じて変化させることができる。
【解決手段】シリンダーダンパ１７６、１７８によってステアリング部材４０に操作反力が付与される。しかも、シリンダーダンパ１７６、１７８は、回転入力部１８８、１９０が回転されることで上記操作反力の大きさを変更可能とされており、ポテンショメータ４６、速度センサ２００、ヨーレートセンサ２０２、横加速度センサ２０４、μセンサ２０６が車両の走行状態を検出すると、電子制御装置４２がこの検出結果に基づいてモータ１９２、１９４を駆動し、ノブ１８８、１９０を回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両に適用される車両操舵装置に関する。

所謂ステアバイワイヤ式の車両操舵装置では、ステアリングホイールの回転操作に対して操作反力を付与するモータと、ステアリングホイールの操作角及び操舵輪の操舵角に基づいて前記モータの駆動状態を制御する制御手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような車両用操舵装置では、ステアリングホイール（操舵入力部材）に付与される操作反力の大きさを車両の走行状態に応じて変化させることができる。
特開２００５−３２９８８６号公報

本発明は、操舵入力部材に付与される操作反力の大きさを車両の走行状態に応じて変化させることができる車両操舵装置を得ることが目的である。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る車両操舵装置は、操舵操作力が加えられて回転される操舵入力部材と、前記操舵入力部材の回転操作に対して操作反力を付与すると共に、前記操作反力の大きさを変更するための変更機構を有する緩衝器と、車両の走行状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記変更機構を制御する操作反力制御手段と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の車両操舵装置では、操舵入力部材の回転操作に対して操作反力を付与する緩衝器は、前記操作反力の大きさを変更するための変更機構を有している。そして、検出手段が車両の走行状態を検出し、操作反力制御手段がこの検出結果に基づいて緩衝器の変更機構を制御する。これにより、操舵入力部材の回転操作に対して付与される操作反力の大きさが変化する。

請求項２に記載の発明に係る車両操舵装置は、請求項１に記載の車両操舵装置において、前記変更機構は、前記緩衝器の本体部に回転可能に取り付けられた回転入力部を有し、前記回転入力部が回転されることで前記操作反力の大きさを変更すると共に、前記操作反力制御手段は、前記回転入力部を回転させるモータと、前記検出手段の検出結果に基づいて前記モータの駆動状態を制御する制御装置とを有することを特徴としている。

請求項２に記載の車両操舵装置では、操作反力制御手段が検出手段の検出結果に基づいてモータの駆動状態を制御し、モータが緩衝器の変更機構の回転入力部を回転させる。これにより、操舵入力部材の回転操作に付与される操作反力の大きさが変化する。

請求項３に記載の発明に係る車両操舵装置は、請求項１又は請求項２に記載の車両操舵装置において、前記検出手段は、車両の操舵輪の操舵角を検出する操舵角センサ、車両の速度を検出する速度センサ、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両の横加速度を検出する横加速度センサ、及び路面の摩擦係数を検出するμセンサのうち少なくとも１つを有することを特徴としている。

請求項３に記載の車両操舵装置では、車両の操舵輪の操舵角、車両の速度、車両のヨーレート、車両の横加速度、及び路面の摩擦係数のうち少なくとも１つに基づいて車両の走行状態が検出される。

請求項４に記載の発明に係る車両操舵装置は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両操舵装置において、前記操舵入力部材は、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに連動して移動される伝達部とを有し、前記緩衝器は、前記伝達部を介して互いに反対側に配置され、各々に設けられたシリンダーが前記伝達部に係合する一対のシリンダーダンパを有し、一方のシリンダーダンパは、前記操作入力部材が基準回転位置から軸線回り一方へ回転された際に前記伝達部に操作反力を付与すると共に、他方のシリンダーダンパは、前記操作入力部材が前記基準回転位置から軸線回り他方へ回転された際に前記伝達部に操作反力を付与することを特徴としている。

請求項４に記載の車両操舵装置では、操作入力部材が基準回転位置から軸線回り一方へ回転されると、一方のシリンダーダンパが伝達部を介して操作入力部材に操作反力を付与する。また、操作入力部材が基準回転位置から軸線回り他方へ回転されると、他方のシリンダーダンパが伝達部を介して操作入力部材に操作反力を付与する。このため、操舵入力部材の軸線周り一方への回転操作に対する操作反力と軸線周り他方への回転操作に対する操作反力とを個別に制御することができる。

請求項５に記載の発明に係る車両操舵装置は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の車両操舵装置において、前記操舵入力部材を基準回転位置へ復帰させる復帰手段を有することを特徴としている。

請求項５に記載の車両操舵装置では、操舵入力部材の回転操作が解除されると、復帰手段によって操舵入力部材が基準回転位置へ復帰される。

請求項６に記載の発明に係る車両操舵装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の車両操舵装置において、前記操舵入力部材の回転操作に対して所定の抵抗力を生じさせるロータリーダンパを有することを特徴としている。

請求項６に記載の車両操舵装置では、操舵入力部材の回転操作に対してロータリーダンパが所定の抵抗力を生じさせるので、操舵入力部材が急操作されることを抑制することができる。

請求項７に記載の発明に係る車両操舵装置は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の車両操舵装置において、車両の操舵輪を操舵駆動するステアリング機構と、前記操舵入力部材の回転操作量に基づき前記ステアリング機構による操舵輪の操舵を制御する操舵制御手段とを有することを特徴としている。

請求項７に記載の車両操舵装置では、制御手段が操舵入力部材の回転操作量に基づいてステアリング機構を制御し、ステアリング機構が車両の操舵輪を操舵駆動する。

以上説明したように、本発明に係る車両操舵装置では、操舵入力部材に付与される操作反力の大きさを車両の走行状態に応じて変化させることができる。

図１には、本発明の実施形態に係る車両操舵装置１０の全体構成の概略が模式図にて示されている。

車両操舵装置１０は、所謂ステアバイワイヤ式の車両操舵装置であり、ステアリング機構１２を有している。ステアリング機構１２は、ラック１４とピニオン１６を有しており、ラック１４は、ラックバー１８、２０及びタイロッド２２、２４を介して図示しない車両の操舵輪である左右の前輪２６、２８に連結されている。ピニオン１６のシャフト３０には、操舵駆動用のモータ３２が接続されており、このモータ３２の駆動力によってピニオン１６が回転されることで、ラック１４が車幅方向に移動され、ラックバー１８、２０及びタイロッド２２、２４を介して前輪２６、２８が左右に操舵される構成になっている。

また、車両操舵装置１０は、操舵入力機構３４を有している。操舵入力機構３４は、車体に固定されたベース部材３６を有しており、このベース部材３６には回転軸であるステアリングシャフト３８が回転可能に支持されている。ステアリングシャフト３８の先端には、操作入力部材としてのステアリング部材４０が固定されており、このステアリング部材４０は、車両運転者によって操舵操作力が加えられることでステアリングシャフト３８と一体で回転される。なお、操舵入力機構３４については、後で詳細に説明する。

さらに、車両操舵装置１０は、操作反力制御手段及び操舵制御手段を構成する電子制御装置４２を有している。この電子制御装置４２には、前述した操舵駆動用のモータ３２と、ステアリングシャフト３８の回転角θｓを検出するポテンショメータ４４と、ピニオンシャフト３０の回転角θｐに基づいて前輪２６、２８の操舵角を検出する操舵角センサとしてのポテンショメータ４６とが電気的に接続されている。電子制御装置４２は、ポテンショメータ４４、４６の検出結果（θｓ及びθｐを示す電気信号）に基づいてモータ３２の駆動状態を制御するようになっており、これにより、ステアリング部材４０の回転操作に対応して車両の前輪２６，２８が操舵される構成になっている。

次に、前述した操舵入力機構３４について詳細に説明する。

図２及び図３には、操舵入力機構３４の構成が斜視図にて示されている。また、図４には、操舵入力機構３４のベース部材３６の構成が側面図にて示されている。さらに、図５乃至図８には、ベース部材３６の主要部の構成が斜視図にて示されている。なお、図中矢印ＵＰはこの車両操舵装置１０が搭載される図示しない車両の上方向を示しており、矢印ＦＲはこの車両の前方向を示しており、矢印Ｗはこの車両の幅方向を示している。

図３及び図４に示されるように、ベース部材３６は、平行に配置された一対のベースプレート４８、５０を有している。これらのベースプレート４８、５０は、板厚方向が車両前後方向に沿うように配置されており、複数の連結ロッド５１を介して一体的に連結されている。また、これらのベースプレート４８、５０には、それぞれ軸受５２、５４が取り付けられており、前述したステアリングシャフト３８は、一対のベースプレート４８，５０を貫通した状態で上記各軸受５２、５４に回転可能に軸支されている。

ステアリングシャフト３８の先端部には、前述したステアリング部材４０を構成するブラケット５６が固定されており、このブラケット５６には、ステアリングアーム５８の長手方向中間部が固定されている。ステアリングアーム５８の長手方向両端部には、それぞれグリップ部６０が設けられており、これらのグリップ部６０には、半円弧状に湾曲して形成されたアクセルレバー６２が支軸６４（図３参照）によって回転可能に取り付けられている。このアクセルレバー６２は、グリップ部６０に対して図３の矢印Ａ方向へ回転可能とされている。

アクセルレバー６２の湾曲方向一端部（図２では下端部）には、歯車６６が一体的に取り付けられており、この歯車６６は、別の歯車６８に噛合されている。歯車６８は、グリップ部６０に回転可能に取り付けられたシャフト７０に一体的に取り付けられており、アクセルレバー６２がグリップ部６０に対して回転されると、シャフト７０が回転するようになっている。なお、アクセルレバー６２は、シャフト７０に作用する捩りコイルスプリング７２の付勢力によって図３の反矢印Ａ方向へ付勢されており、通常は図２及び図３に示される元位置に配置されている。

シャフト７０の軸線方向一端部（図２では下端部）には、傘歯車７４が一体的に取り付けられており、この傘歯車７４は、別の傘歯車７６に噛合されている。この傘歯車７６は、グリップ部６０に回転可能に取り付けられたシャフト７８の軸線方向一端部に一体的に取り付けられており、傘歯車７４がシャフト７０と一体で回転すると、傘歯車７６がシャフト７８と一体で回転するようになっている。シャフト７８の軸線方向他端部には、ユニバーサルジョイント８０を介して別のシャフト８２の軸線方向一端部が連結されており、このシャフト８２の軸線方向他端部には、ユニバーサルジョイント８４を介して更に別のシャフト８６が連結されている。このシャフト８６は、前述したブラケット５６を貫通した状態でこのブラケット５６に回転可能に支持されており、図２及び図３で右側に示されるシャフト８２と左側に示されるシャフト８２とがユニバーサルジョイント８４及びシャフト８６を介して互いに連結されている。これにより、図２及び図３で右側に示されるアクセルレバー６２と左側に示されるアクセルレバー６２とが連動して回転するようになっている。

また、シャフト８６の回転は、図示しないギヤを介してポテンショメータ８８の回転軸に伝達されるようになっており、このポテンショメータ８８は、シャフト８６の回転角に基づいてアクセルレバー６２の元位置からの回転量を検出するようになっている。このポテンショメータ８８には、図示しない制御装置を介して車両の駆動装置（エンジン・モータ等）が電気的に接続されており、上記制御装置は、ポテンショメータ８８の検出結果に基づいて上記駆動装置を制御するようになっている。これにより、アクセルレバー６２の回転操作に対応して車両が加速する構成になっている。

一方、グリップ部６０には、略コ字状に屈曲して形成されたブレーキレバー９０が取り付けられている。ブレーキレバー９０の一端部（図２では上端部）には、支軸９２が取り付けられており、この支軸９２はグリップ部６０に回転可能に取り付けられている。このため、ブレーキレバー９０は、グリップ部６０に対して支軸９２周りに図３の矢印Ｂ方向へ回転可能とされている。また、支軸９２には、傘歯車９４が一体的に取り付けられており、この傘歯車９４は、別の傘歯車９６に噛合されている。傘歯車９６は、グリップ部６０に回転可能に支持されたシャフト９８（図２参照）の軸線方向一端部に一体的に取り付けられており、ブレーキレバー９０がグリップ部６０に対して回転されると、シャフト９８が回転するようになっている。なお、ブレーキレバー９０は、シャフト９８に作用する捩りコイルスプリング１００（図２参照）の付勢力によって図３の反矢印Ｂ方向へ付勢されており、通常は図２及び図３に示される元位置に配置されている。

シャフト９８の軸線方向他端部（図２では下端部）には、別の傘歯車１０２が一体的に取り付けられており、この傘歯車１０２は、図示しない別の傘歯車に噛合されている。この図示しない傘歯車は、グリップ部６０に回転可能に取り付けられたシャフト１０４の軸線方向一端部に一体的に取り付けられており、傘歯車１０２がシャフト９８と一体で回転すると、図示しない傘歯車とシャフト１０４が一体で回転するようになっている。シャフト１０４の軸線方向他端部には、ユニバーサルジョイント１０６を介して別のシャフト１０８の軸線方向一端部が連結されており、このシャフト１０８の軸線方向他端部には、ユニバーサルジョイント１１０を介して更に別のシャフト１１２が連結されている。このシャフト１１２は、前述したブラケット５６を貫通した状態でこのブラケット５６に回転可能に支持されており、図２及び図３で右側に示されるシャフト１０８と左側に示されるシャフト１０８とがユニバーサルジョイント１１０及びシャフト１１２を介して互いに連結されている。これにより、図２及び図３で右側に示されるブレーキレバー９０と左側に示されるブレーキレバー９０とが連動して回転するようになっている。

また、シャフト１１２の回転は、図示しないギヤを介してポテンショメータ１１４の回転軸に伝達されるようになっており、このポテンショメータ１１４は、シャフト１１２の回転角に基づいてブレーキレバー９０の元位置からの回転量を検出するようになっている。このポテンショメータ１１４には、図示しない制御装置を介して車両の制動装置が電気的に接続されており、上記制御装置は、ポテンショメータ１１４の検出結果に基づいて上記制動装置を制御するようになっている。これにより、ブレーキレバー９０の回転操作に対応して車両が制動される構成になっている。

一方、図５乃至図７に示されるように、前述したステアリングシャフト３８の下方には、一対のベースプレート４８、５０の間において前述したポテンショメータ４４が配置されており、ステアリングシャフト３８の回転が図示しない歯車を介してポテンショメータ４４の回転軸に伝達されるようになっている。これにより、ポテンショメータ４４は、ステアリングシャフト３８の回転角θｓを検出する。

また、ステアリングシャフト３８の下方には、一対のベースプレート４８、５０の間においてロータリーダンパ４７が配置されており、ステアリングシャフト３８の回転が図示しない歯車を介してロータリーダンパ４７の回転軸に伝達されるようになっている。これにより、ステアリングシャフト３８（ステアリング部材４０）の回転操作に対して所定の抵抗力が付与されるようになっている。

さらに、ステアリングシャフト３８の軸線方向中間部には、一対のベースプレート４８、５０の間において、歯車１１６が同軸的かつ一体的に取り付けられている。この歯車１１６の上側には、略三角形の板状に形成されて伝達部を構成する揺動部材１１８設けられている。この揺動部材１１８の上端部には、円形のシャフト取付孔１２０が形成されており、このシャフト取付孔１２０には、シャフト１２２（図７参照）が貫通している。このシャフト１２２は、軸線方向が一対のベースプレート４８、５０の対向方向に沿って配置され、揺動部材１１８に対して回転不能に取り付けられており、軸線方向両端部が一対のベースプレート４８、５０に取り付けられた軸受１２４（図３参照）及び軸受１２６（図６乃至図８参照）にそれぞれ軸支されている。これにより、揺動部材１１８は、一対のベースプレート４８、５０に対してシャフト１２２の軸線周りに揺動（回転）可能とされている。揺動部材１１８の下端部は、シャフト１２２と同心の円弧状に形成されており、この円弧状の下端部には、前述した歯車１１６に噛合される歯が形成されている。このため、ステアリングシャフト３８が軸線周り一方（図５及び図６の矢印Ｃ方向）へ回転されると、揺動部材１１８が図５及び図６の矢印Ｅ方向へ揺動され、ステアリングシャフト３８が軸線周り他方（図５及び図６の矢印Ｄ方向）へ回転されると、揺動部材１１８が図５及び図６の矢印Ｆ方向へ揺動される構成になっている。

揺動部材１１８の上側には、一対の回動アーム１２８、１３０が設けられている。一方の回動アーム１２８は、長手方向が車幅方向に沿って配置されており、揺動部材の車幅方向一側に配置された長手方向一端部には、円形のシャフト取付孔１３２が形成されている。このシャフト取付孔１３２には、シャフト１３４（図７参照）が貫通している。このシャフト１３４は、軸線方向が一対のベースプレート４８、５０の対向方向に沿って配置され、一方の回動アーム１２８に対して回転不能に取り付けられており、軸線方向一端部がベースプレート４８に取り付けられた軸受１３６（図２及び図３参照）に軸支されている。これにより、一方の回動アーム１２８は、シャフト１３４（シャフト取付孔１３２）の軸線周りに回転可能とされており、揺動部材１１８の車幅方向他側に配置された長手方向他端部が上下（図５の矢印Ｇ方向及び反矢印Ｇ方向）へ移動可能とされている。

但し、一方の回動アーム１２８は、長手方向中間部が揺動部材１１８の上端部に当接することで、シャフト取付孔１３２の軸線周り一方（反矢印Ｇ方向）への回転を制限されており、一方の回動アーム１２８の長手方向他端部は、通常は図５乃至図８に示される元位置に配置されている。また、揺動部材１１８の上端部には、段部１３８（図６参照）が形成されており、揺動部材１１８が図６の矢印Ｆ方向へ揺動すると、一方の回動アーム１２８がこの段部１３８によって押し上げられ、一方の回動アーム１２８の長手方向他端部が上方（図５の矢印Ｇ方向）へと移動されるようになっている。

また、他方の回動アーム１３０は、長手方向が車幅方向に沿って配置されており、揺動部材の車幅方向他側に配置された長手方向一端部には、円形のシャフト取付孔１４０が形成されている。このシャフト取付孔１４０には、シャフト１４２（図７参照）が貫通している。このシャフト１４２は、前述したシャフト１３４と平行に配置され、他方の回動アーム１３０に対して回転不能に取り付けられており、軸線方向一端部がベースプレート４８に取り付けられた軸受１４４（図２及び図３参照）に軸支されている。これにより、他方の回動アーム１３０は、シャフト１４２（シャフト取付孔１４０）の軸線周りに回転可能とされており、揺動部材１１８の車幅方向一側に配置された長手方向他端部が上下（図５の矢印Ｈ方向及び反矢印Ｈ方向）へ移動可能とされている。

但し、他方の回動アーム１３０は、長手方向中間部が揺動部材１１８の上端部に当接することで、シャフト取付孔１４０の軸線周り一方（反矢印Ｈ方向）への回転を制限されており、他方の回動アーム１３０の長手方向他端部は、通常は図５乃至図８に示される元位置に配置されている。また、揺動部材１１８の上端部には、段部１４６が形成されており、揺動部材１１８が図７の矢印Ｅ方向へ揺動すると、他方の回動アーム１３０がこの段部１４６によって押し上げられ、他方の回動アーム１３０の長手方向他端部が上方（矢印Ｈ方向）へと移動されるようになっている。

さらに、上述した一対の回動アーム１２８、１３０の各長手方向他端部には、復帰手段としての定荷重ばね１４８、１５０を連結するためのブラケット１５２、１５４がそれぞれ取り付けられている。定荷重ばね１４８、１５０は、帯状に形成されたぜんまいばね１５６、１５８を有しており、これらのぜんまいばね１５６、１５８は、各長手方向一端部がブラケット１５２、１５４に連結されている。ぜんまいばね１５６、１５８の各長手方向他端側は、ステアリングシャフト３８の車幅方向両側にそれぞれ配置されたドラム１６０、１６２に巻き回されており、ぜんまいばね１５６、１５８の各長手方向他端部は、ドラム１６０、１６２に係止されている。これらのドラム１６０、１６２の各中心軸１６４、１６６は、一対のベースプレート４８、５０に取り付けられた軸受１６８（図４参照）に軸支されており、ドラム１６０、１６２は、各中心軸１６４、１６６に周りに回転可能とされている。

一対の回動アーム１２８、１３０の各長手方向他端部は、各定荷重ばね１４８、１５０によって下側（反矢印Ｇ方向及び反矢印Ｈ方向）へ付勢されており、一方の回動アーム１３８の矢印Ｇ方向への回転、及び他方の回動アーム１３０の矢印Ｈ方向への回転には、一定の荷重が付与されるようになっている。これらの荷重（付勢力）は、段部１３８、１４６を介して揺動部材１１８に伝達されると共に、揺動部材１１８を介してステアリングシャフト３８に伝達される。このため、ステアリングシャフト３８及びステアリング部材４０は、各定荷重ばね１４８、１５０によって所定の基本回転位置（図２及び図３に示される位置）へ付勢されており、ステアリング部材４０の回転操作が解除されると（乗員がステアリング部材４０から手を離すと）、ステアリング部材４０及びステアリングシャフト３８が上記基本回転位置へ復帰される構成になっている。また、ステアリング部材４０及びステアリングシャフト３８が上記基本回転位置に配置された状態では、揺動部材１１８は、所定の中立位置（図５乃至図９に示される位置）に配置されるようになっている。

揺動部材１１８の下端側には、車両後方側の面に伝達部を構成するカム１７０が取り付けられている。カム１７０は、揺動部材１１８への取付部１７２とこの取付部１７２から車両後方側へ向けて突出するカム本体部１７４とを有しており、カム本体部１７４は、車両後方側から見て逆台形状に形成されている。このカム本体部１７４の車幅方向両側には、それぞれシリンダーダンパ１７６、１７８が設けられている。これらのシリンダーダンパ１７６、１７８は、軸線方向が車幅方向に沿って配置された本体部１８０、１８２を有しており、これらの本体部１８０、１８２は、ブラケット１８３（図４参照）を介して一方のベースプレート４８に取り付けられている。各本体部１８０、１８２からは、互いに対向する方向（カム本体部１７４側）へ向けてシリンダー１８４、１８６が突出しており、各シリンダー１８４、１８６の先端部は、カム本体部１７４の側面に係合（当接）している。これらのシリンダーダンパ１７６、１７８は、揺動部材１１８（カム１７０）の上記中立位置からの揺動（回転）に対してシリンダーダンパ１７６、１７８内の油の粘性及び流動性により所定の抵抗力を付与するようになっており、これにより、ステアリングシャフト３８及びステアリング部材４０の基本回転位置からの回転に対して所定の操作反力が付与される構成になっている。

すなわち、ステアリングシャフト３８が図１０の矢印Ｃ方向へ回転され、揺動部材１１８が図１０の矢印Ｅ方向へ揺動すると、カム１７０によって一方のシリンダーダンパ１７６のシリンダー１８４が本体部１８０側へ押圧され、一方のシリンダーダンパ１７６がカム１７０の揺動（回転）に対して抵抗力を付与する。これにより、ステアリングシャフト３８（ステアリング部材４０）の矢印Ｃ方向への回転操作に対して操作反力が付与される。また、ステアリングシャフト３８が図１１の矢印Ｄ方向へ回転され、揺動部材１１８が図１１の矢印Ｆ方向へ揺動すると、カム１７０によって他方のシリンダーダンパ１７８のシリンダー１８６が本体部１８２側へ押圧され、他方のシリンダーダンパ１７８がカム１７０の揺動（回転）に対して抵抗力を付与する。これにより、ステアリングシャフト３８（ステアリング部材４０）の矢印Ｄ方向への回転操作に対して操作反力が付与される。

また、これらのシリンダーダンパ１７６、１７８は、上記各操作反力を変更（調節）するための図示しない変更機構を有しており、これらの変更機構は、円柱状に形成されて各本体部１８０、１８２に取り付けられた回転入力部１８８、１９０を有している。これらの回転入力部１８８、１９０は、各本体部１８０、１８２のカム１７０と反対側の端部に取り付けられており、各本体部１８０、１８２に対して相対回転可能とされている。上記各変更機構は、各回転入力部１８８、１９０が各本体部１８０、１８２に対して相対回転されることで、上記各操作反力を変更するようになっている。すなわち、一方のシリンダーダンパ１７６の回転入力部１８８が本体部１８０に対して相対回転されると、一方のシリンダーダンパ１７６がステアリング部材４０の回転操作に対して付与する操作反力が変更される。また、他方のシリンダーダンパ１７８の回転入力部１９０が本体部１８２に対して相対回転されると、他方のシリンダーダンパ１７８がステアリング部材４０の回転操作に対して付与する操作反力が変更される。

さらに、図１及び図９乃至図１１に示されるように、この車両操舵装置１０では、上記各回転入力部１８８、１９０を回転駆動するためのモータ１９２、１９４を有している。これらのモータ１９２、１９４は、図示しないブラケットを介して一方のベースプレート４８に取り付けられており、各回転軸１９６、１９８が直接又は図示しない減速機構を介して上記各回転入力部１８８、１９０に接続されている。また、これらのモータ１９２、１９４は、前述した電子制御装置４２に電気的に接続されており、電子制御装置４２は、車両の走行状態に応じてモータ１９２、１９４の駆動状態を制御するようになっている。すなわち、図１に示されるように、電子制御装置４２には、前述したポテンショメータ４６（前輪２６、２８の操舵角を検出するためのセンサ）と、車両の速度Ｖを検出する速度センサ２００と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ２０２と、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度センサ２０４と、路面の摩擦係数μを検出するμセンサ２０６とが電気的に接続されており、電子制御装置４２は、ポテンショメータ４６、速度センサ２００、ヨーレートセンサ２０２、横加速度センサ２０４、μセンサ２０６の各検出結果（θｐ、Ｖ、γ、Ｇｙ、μを示す電気信号）に基づいて車両の走行状態を検出し、各モータ１９２、１９４の駆動状態を制御するようになっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

上記構成の車両操舵装置１０では、ステアリング部材４０に設けられたアクセルレバー６２がグリップ部６０に対して図３の矢印Ａ方向へ回転されると、図示しない制御装置がポテンショメータ８８の検出結果に基づいて車両の駆動装置を制御する。これにより、アクセルレバー６２の回転操作に対応して車両が加速される。

また、ステアリング部材４０に設けられたブレーキレバー９０がグリップ部６０に対して図３の矢印Ｂ方向へ回転されると、図示しない制御装置がポテンショメータ１１４の検出結果に基づいて車両の制動装置を制御する。これにより、ブレーキレバー９０の回転操作に対応して車両が制動される。

さらに、基準回転位置に配置されたステアリング部材４０に操舵操作力が加えられて、ステアリング部材４０がステアリングシャフト３８と共に図２の矢印Ｃ方向へ回転されると、電子制御装置４２がポテンショメータ４４、４６の検出結果に基づいてステアリング機構１２のモータ３２を駆動させる。これにより、ピニオン１６が回転すると共にラック１４が車幅方向一側へ移動され、ラックバー１８、２０及びタイロッド２２、２４を介して車両の前輪２６，２８が右へ操舵される。

しかもこのとき、歯車１１６がステアリングシャフト３８と共に図１０の矢印Ｃ方向へ回転されることで、揺動部材１１８がカム１７０と共に図１０の矢印Ｅ方向へ揺動され、このカム１７０によって一方のシリンダーダンパ１７６のシリンダー１８４が本体部１８０側へ押圧される。このため、一方のシリンダーダンパ１７６が揺動部材１１８の揺動に対して抵抗力を付与し、これにより、ステアリングシャフト３８（ステアリング部材４０）の回転操作に対して操作反力が付与される。

また、基準回転位置に配置されたステアリング部材４０に操舵操作力が加えられて、ステアリング部材４０がステアリングシャフト３８と共に図２の矢印Ｄ方向へ回転されると、電子制御装置４２がポテンショメータ４４、４６の検出結果に基づいてステアリング機構１２のモータ３２を駆動させる。これにより、ピニオン１６が回転すると共にラック１４が車幅方向他側へ移動され、ラックバー１８、２０及びタイロッド２２、２４を介して車両の前輪２６，２８が左へ操舵される。

しかもこのとき、歯車１１６がステアリングシャフト３８と共に図１１の矢印Ｄ方向へ回転されることで、揺動部材１１８がカム１７０と共に図１１の矢印Ｆ方向へ揺動され、このカム１７０によって他方のシリンダーダンパ１７８のシリンダー１８６が本体部１８２側へ押圧される。このため、他方のシリンダーダンパ１７８が揺動部材１１８の揺動に対して抵抗力を付与し、これにより、ステアリングシャフト３８（ステアリング部材４０）の回転操作に対して操作反力が付与される。

またしかも、この車両操舵装置１０では、シリンダーダンパ１７６、１７８は、回転入力部１８８、１９０が回転されることで上記操作反力の大きさを変更可能とされており、ポテンショメータ４６、速度センサ２００、ヨーレートセンサ２０２、横加速度センサ２０４、μセンサ２０６によって車両の走行状態が検出されると、電子制御装置４２がこの検出結果に基づいてモータ１９２、１９４を駆動し、回転入力部１８８、１９０を回転させる。これにより、上記操作反力の大きさが車両の走行状態に応じて変化する。

このように、この車両操舵装置１０では、シリンダーダンパ１７６、１７８によってステアリング部材４０に操作反力が付与されると共に、モータ１９２、１９４がシリンダーダンパ１７６、１７８の回転入力部１８８、１９０を回転させることで、ステアリング部材４０の操作反力の大きさが変更される構成である。したがって、モータ１９２、１９４は、回転入力部１８８、１９０を回転させられる程度の小型で低トルクのものを用いることができる。

ところで、背景技術の欄で説明した従来の車両操舵装置のようにモータの駆動力を直接ステアリングシャフトに伝達して操作反力を付与する構成の場合、大型で高トルクなモータを用いなければならないので、装置の構造が大型化すると共にコスト高になる。また、モータによって常にステアリングシャフトに操作反力を付与しなければならないので、モータの耐久性を充分に考慮しなければならない。

この点、本車両操舵装置１０では、上述の如く小型のモータ１９２、１９４を用いることができるので、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、モータ１９２、１９４の駆動力を直接ステアリングシャフト３８に伝達する構成ではないので、モータ１９２、１９４の高寿命化を図ることも可能である。さらに、仮にモータ１９２、１９４が故障した場合でも、シリンダーダンパ１７６、１７８によってステアリング部材４０に一定の操作反力を付与することができるので、高い安全性を確保することができる。

また、この車両操舵装置１０では、上述のようにステアリング部材４０の基準回転位置から図２の矢印Ｃ方向へ回転された際（右操舵時）には、一方のシリンダーダンパ１７６が操作反力を付与し、ステアリング部材４０が基準回転位置から図２の矢印Ｄ方向へ回転された際（左操舵時）には、他方のシリンダーダンパ１７８が操作反力を付与するので、右操舵、左操舵のそれぞれの操作反力の大きさを個別に制御することができる。したがって、乗員の身体特性や嗜好に合わせた操作フィーリングの提供が可能である。

さらに、この車両操舵装置１０では、ロータリーダンパ４７がステアリング部材４０の回転操作に対して所定の抵抗力を付与するので、ステアリング部材４０の回転操作が滑らかになると共に、ステアリング部材４０が急操舵されることを抑制できる。また、定荷重ばね１４８、１５０によってステアリング部材４０を基準回転位置へ復帰させることができる。

なお、上記実施形態に係る車両操舵装置１０では、操舵入力部材としてのステアリング部材４０がアクセルレバー６２とブレーキレバー９０とを備えた構成としたが、本発明はこれに限らず、操舵入力部材として一般的なステアリングホイールを用いる構成としてもよい。

また、上記実施形態に係る車両操舵装置１０では、揺動部材１１８に取り付けたカム１７０によってシリンダー１８４、１８６を押圧移動させる構成としたが、本発明はこれに限らず、揺動部材１１８と各シリンダー１８４、１８６とをリンク機構等によって連結する構成としてもよい。この場合、一対のシリンダーダンパ１７６、１７８のうちの何れか一方を省略することもできる。

さらに、上記実施形態に係る車両操舵装置１０では、揺動部材１１８（伝達部）がステアリングシャフト３８の歯車１１６に噛合され、ステアリングシャフト３８の回転に連動して揺動（回転）される構成としたが、本発明はこれに限らず、揺動部材３８の代わりに歯車１１６に噛合されるラック（伝達部）を設け、このラックがステアリングシャフト３８の回転に連動してスライドされる構成としてもよい。この場合、ラックに設けた突起等よって一対のシリンダーダンパ１７６、１７８の各シリンダー１８４、１８６を移動させることができる。

本発明の実施形態に係る車両操舵装置の概略的な全体構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る車両操舵装置の操舵入力機構の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両操舵装置の操舵入力機構の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構を構成するベース部の側面図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構の主要部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構の主要部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構の主要部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構の主要部の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構を構成する一対のシリンダーダンパとカムの構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構を構成する一対のシリンダーダンパとカムの構成を示し、一方のシリンダーダンパのシリンダーがカムによって押圧移動された状態を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る操舵入力機構を構成する一対のシリンダーダンパとカムの構成を示し、他方のシリンダーダンパのシリンダーがカムによって押圧移動された状態を示す正面図である。

符号の説明

１０ 車両操舵装置
１２ ステアリング機構
３４ 操舵入力機構
３８ ステアリングシャフト
４０ ステアリング部材（操舵入力部材）
４２ 電子制御回路（操作反力制御手段、操舵制御手段）
４４ ポテンショメータ（操舵制御手段）
４６ ポテンショメータ（操舵制御手段、検出手段）
４７ ロータリーダンパ
１１８ 揺動部材（伝達部）
１４８、１５０ 定荷重ばね（復帰手段）
１７０ カム（伝達部）
１７６、１７８ シリンダーダンパ（緩衝器）
１８０、１８２ 本体部
１８４、１８６ シリンダー
１８８、１９０ 回転入力部
１９２、１９４ モータ
２００ 車速センサ
２０２ ヨーレートセンサ
２０４ 横加速度センサ
２０６ μセンサ

Claims (7)

1. 操舵操作力が加えられて回転される操舵入力部材と、
   前記操舵入力部材の回転操作に対して操作反力を付与すると共に、前記操作反力の大きさを変更するための変更機構を有する緩衝器と、
   車両の走行状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて前記変更機構を制御する操作反力制御手段と、
   を有する車両操舵装置。
2. 前記変更機構は、前記緩衝器の本体部に回転可能に取り付けられた回転入力部を有し、前記回転入力部が回転されることで前記操作反力の大きさを変更すると共に、前記操作反力制御手段は、前記回転入力部を回転させるモータと、前記検出手段の検出結果に基づいて前記モータの駆動状態を制御する制御装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。
3. 前記検出手段は、車両の操舵輪の操舵角を検出する操舵角センサ、車両の速度を検出する速度センサ、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、車両の横加速度を検出する横加速度センサ、及び路面の摩擦係数を検出するμセンサのうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両操舵装置。
4. 前記操舵入力部材は、ステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトに連動して移動される伝達部とを有し、前記緩衝器は、前記伝達部を介して互いに反対側に配置され、各々に設けられたシリンダーが前記伝達部に係合する一対のシリンダーダンパを有し、一方のシリンダーダンパは、前記操作入力部材が基準回転位置から軸線回り一方へ回転された際に前記伝達部に操作反力を付与すると共に、他方のシリンダーダンパは、前記操作入力部材が前記基準回転位置から軸線回り他方へ回転された際に前記伝達部に操作反力を付与することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両操舵装置。
5. 前記操舵入力部材を基準回転位置へ復帰させる復帰手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の車両操舵装置。
6. 前記操舵入力部材の回転操作に対して所定の抵抗力を生じさせるロータリーダンパを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の車両操舵装置。
7. 車両の操舵輪を操舵駆動するステアリング機構と、前記操舵入力部材の回転操作量に基づき前記ステアリング機構による操舵輪の操舵を制御する操舵制御手段とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の車両操舵装置。
   
   

Images