JP2008168789A - 操舵操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステアリングシャフト１２に回転トルクを付与する電動モータ２０を兼用して簡易な構成でテレスコピック機能を追加する。
【解決手段】 ステアリングシャフト１２先端の中空円筒部１２ａ内に電動モータ２０のロータ２３を螺合する。ロータ２３の外周面およびステアリングシャフト１２の外周面にまたがってスプライン嵌合するスリーブ５５を設ける。スリーブ５５が第１位置に位置するときには、ロータ２３とステアリングシャフト１２とが相対回転不能となり両者一体的に回転する。ソレノイド５１に通電するとスリーブ５５が第２位置に移動し、ロータ２３はスリーブ５５との嵌合が解除され、ステアリングシャフト１２はストッパ５５ｂにより回転規制される。従って、螺子送りによりロータ２３の回転がステアリングシャフト１２の軸方向変位に変換される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両等の操舵操作装置に関し、特に、ハンドル操作により回転するステアリングシャフトに対して電動モータにより回転トルクを付与する操舵操作装置に関する。

従来から、ハンドル操作により回転するステアリングシャフトに電動モータを連結し、この電動モータによりステアリングシャフトに回転トルクを付与するようにした操舵操作装置が知られている。例えば、特許文献１に提案されたものでは、１つの電動モータで、パワーアシスト、テレスコピック、チルトの３つの動作を切り替えて行うようにしている。このものでは、ロアシャフト、中間シャフト、アッパシャフトとからなるステアリングシャフトと、遊星ギヤと、チルト駆動用シャフトと、コラムサポートハウジングと、３組の電磁クラッチとを備える。そして、パワーアシスト時には、第１電磁クラッチを作動させてモータ出力軸とロアシャフトとを接続し、テレスコピック操作時には、第３電磁クラッチを作動させてコラムサポートハウジングを軸方向に移動させ、チルト操作時には、第２電磁クラッチを作動させるとともに第３電磁クラッチを半通電状態にしてアッパシャフトを回転させる。
特開平５−３９０４３号

しかしながら、上述の特許文献１に提案されたものでは、３つの動作を１つの電動モータにて行ってはいるものの、電動モータの駆動力伝達経路を切り替えるための電磁クラッチが各動作ごとに必要となる。つまり、各動作それぞれに対応したパワーアシスト用電磁クラッチ、テレスコピック用電磁クラッチ、チルト用電磁クラッチが必要となる。

電動モータによりステアリングシャフトに回転トルクを付与する操舵操作装置としては、パワーステアリング装置だけでなく、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置にも適用される。ステアリングバイワイヤ方式においては、運転者の行う操舵操作に対して適切な操舵手ごたえ感覚を与える必要があり、ハンドル操作とは反対方向に回転トルクを付与する反力発生用モータが設けられる。

こうしたステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、反力発生用モータを兼用してテレスコピック動作を行う技術は知られていないが、例えば、上記特許文献１に提案された技術を参考に実施しようとしても、複数の電磁クラッチや遊星ギヤ等が必要となる。従って、操舵操作装置の構成が複雑になるとともに、コストアップ、大型化を招くことになる。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、ステアリングシャフトに回転トルクを付与する電動モータを兼用して簡易な構成でテレスコピック機能を追加することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルに連結されるステアリングシャフトと、車体に固定され上記ステアリングシャフトに対して回転トルクを付与する電動モータとを備えた操舵操作装置において、上記電動モータにより回転駆動される駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの何れか一方に雄螺子を他方に雌螺子を形成し、上記雄螺子と上記雌螺子とを螺合して上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとを相対回転可能で、かつ、上記ステアリングシャフトを軸方向にスライド可能に支持するとともに、第１位置と第２位置とに切り替え可能で、上記第１位置においては上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの相対回転を規制し、上記第２位置においては上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの相対回転を許容するとともに上記ステアリングシャフトの車体に対する回転を規制する相対回転規制部材を備えたことにある。

上記のように構成した本発明においては、電動モータにより回転駆動される駆動シャフトとステアリングシャフトとが相対回転可能に螺合し、かつ、ステアリングシャフトが軸方向にスライド可能に支持される。そして、相対回転規制部材が第１位置と第２位置とに切替可能に設けられる。相対回転規制部材は、第１位置に位置するときに駆動シャフトとステアリングシャフトとの相対回転を規制する。従って、この第１位置においては、電動モータの作動により駆動シャフトが回転すると、それに合わせてステアリングシャフトが駆動シャフトと一体的に軸回りに回転する。この結果、電動モータの回転トルクがステアリングシャフトを回転させるように働く。

相対回転規制部材は、第２位置に位置するときに駆動シャフトとステアリングシャフトとの相対回転を許容するとともにステアリングシャフトの車体に対する回転を規制する。従って、この第２位置においては、電動モータの作動により駆動シャフトが回転すると、ステアリングシャフトは軸回りに回転しないが、駆動シャフトとステアリングシャフトにおける雄螺子と雌螺子との螺合により、駆動シャフトの回転力がステアリングシャフトの軸方向の変位力に変換される。つまり、雄螺子と雌螺子との螺合、および、ステアリングシャフトの回転規制により、ステアリングシャフトを軸方向に変位させる螺子送り機構が構成される。従って、ステアリングシャフトに連結した操舵ハンドルの位置が軸方向に変化してテレスコピック動作する。

この結果、相対回転規制部材の位置を切り替えるといった簡単な構成により、１つの電動モータを兼用してステアリングシャフトへの回転トルクの付与とテレスコピック動作とを行うことができる。従って、操舵操作装置のコストアップと大型化を抑えてテレスコピック機能を追加することができる。

本発明の他の特徴は、上記駆動シャフトは、その外周面に軸方向に沿って形成される溝または凸体からなる第１被嵌合部を備え、上記ステアリングシャフトは、その外周面に軸方向に沿って形成される溝または凸体からなる第２被嵌合部を備え、上記相対回転規制部材は、上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの両方にまたがってそれらの外周面に軸方向にスライド可能に設けられ、上記第１位置において上記第１被嵌合部と上記第２被嵌合部との両方に嵌合し上記第２位置にまでスライド移動したときに上記第２被嵌合部との嵌合状態を維持しつつ上記第１被嵌合部との嵌合を解除するスライド嵌合部と、上記第２位置にまでスライド移動したときに車体に固定された固定部に当接する当接部とを備えることにある。

この発明においては、駆動シャフトに第１被嵌合部を備え、ステアリングシャフトに第２被嵌合部を備える。これらの被嵌合部は、どちらも軸方向に形成される溝または凸体から構成される。相対回転規制部材は、駆動シャフトとステアリングシャフトとの両方にまたがってそれらの外周面に軸方向にスライド可能に設けられる。相対回転規制部材は、スライド嵌合部を備える。このスライド嵌合部は、相対回転規制部材が第１位置に位置するとき、第１被嵌合部と第２被嵌合部との両方に嵌合する。つまり、スライド嵌合部は、第１被嵌合部と第２被嵌合部に形成される溝または凸体とスライド可能に嵌合する凸体または溝を備え、第１位置においては、この溝と凸体とにより第１被嵌合部と第２被嵌合部との両方に嵌合する。従って、電動モータの作動により駆動シャフトが回転すると、それに合わせてステアリングシャフトが駆動シャフトと一体的に軸回りに回転する。

相対回転規制部材を第２位置にまでスライド移動させると、スライド嵌合部は、第２被嵌合部との嵌合状態を維持しつつ第１被嵌合部との嵌合を解除する。相対回転規制部材は、当接部を備え、この第２位置において当接部が車体に固定された固定部に当接する。この当接部の固定部への当接により相対回転規制部材自身の回転が規制される。当接部の固定部への当接は、相対回転規制部材の回転を規制できるものであればどのようなものでもよい。例えば、凹凸の嵌め合わせによる嵌合、モータ回転方向の面接触による係合、モータ軸方向の面押圧接触による回転止めなど、色々な構成を採用することができる。

この第２位置においては、相対回転規制部材自身の回転が当接部により規制されるため、相対回転規制部材に嵌合するステアリングシャフトも回転規制されることになる。従って、電動モータの作動により駆動シャフトが回転すると、操舵シャフトとステアリングシャフトにおける雄螺子と雌螺子との螺合により、駆動シャフトの回転力がステアリングシャフトの軸方向の変位力に変換される。こうして、ステアリングシャフトを軸方向に変位させる螺子送り機構が構成される。従って、ステアリングシャフトに連結した操舵ハンドルの位置が軸方向に変化してテレスコピック動作する。

このように、本発明によれば、相対回転規制部材をスライド移動させることにより駆動シャフトとステアリングシャフトとの間の力伝達状態を切り替えることができる。このため、非常に簡単な構成でステアリングシャフトへの回転トルクの付与とテレスコピック動作との切り替えを行うことができ、操舵操作装置のコストアップと大型化を抑えることができる。

本発明の他の特徴は、上記相対回転規制部材を上記第１位置と第２位置とに切替可能にスライド移動させる電動アクチュエータを備えたことにある。
この発明によれば、動作モードを電動にて切り替えることができるため使い勝手がよくなる。

本発明の他の特徴は、上記駆動シャフトは、上記電動モータのロータであり、上記相対回転規制部材は、上記電動モータのハウジング内に設けられることにある。
また、この場合、上記電動アクチュエータは、上記電動モータのハウジング内に設けられることにある。

この発明によれば、電動モータのロータとステアリングシャフトとを連結するため、相対回転規制部材、更には電動アクチュエータを電動モータのハウジング内に収めることができ、装置全体をシンプルにまとめることができる。また、装置の小型化を図ることができる。

本発明の他の特徴は、所定の操作により上記電動アクチュエータへの通電を指示するテレスコピック操作スイッチを備え、上記相対回転規制部材は、通常時においては上記第１位置に位置し、上記テレスコピック操作スイッチによる所定操作が行われたときにのみ上記電動アクチュエータの作動により上記第２位置にまでスライドすることにある。

この発明によれば、テレスコピック操作スイッチが操作されていない通常時においては、相対回転規制部材が第１位置に位置しモータ回転トルクがステアリングシャフトに働く状態となる。そして、テレスコピック操作スイッチが操作されると、電動アクチュエータに通電され相対回転規制部材が第２位置にまでスライド移動する。この状態において電動モータが駆動されると、その回転トルクはステアリングシャフトの軸方向の変位力に変換される。これにより、所定のスイッチ操作がなされたときのみテレスコピック動作が行われる。

本発明の他の特徴は、ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に設けられる操舵操作装置であって、上記電動モータは、通常時においては、操舵ハンドルの操作方向とは反対方向に回転トルクを付与する反力発生用のモータとして使用され、上記テレスコピック操作スイッチによる所定操作が行われたときにのみテレスコピック作動用のモータとして使用されることにある。

この発明によれば、テレスコピック操作スイッチが操作されていない通常時においては、相対回転規制部材が第１位置に位置しモータ回転トルクがステアリングシャフトに働く状態となる。これにより、運転者の行う操作方向とは反対方向の反力トルクが操舵ハンドルに付与され、運転者に対して適切な操舵手ごたえ感覚を与える。テレスコピック操作スイッチによる所定操作が行われると、相対回転規制部材が第２位置にまでスライド移動し、モータ回転トルクがステアリングシャフトの軸方向の変位力に変換される。電動モータは、テレスコピック操作スイッチの操作に応じた方向に回転して操舵ハンドル位置をシャフト軸方向に調整する。この結果、操舵反力発生機能とテレスコピック機能とを１つの電動モータで実現することができ、しかも、簡単な構成にて実施することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る操舵操作装置について図面を用いて説明する。本実施形態に係る車両の操舵操作装置は、操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に分離し、操舵ハンドルの操舵操作時に転舵輪側に設けた転舵アクチュエータを電気的に制御して、操舵ハンドルの操舵操作に応じて転舵輪を転舵するステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置に適用したもので、そのうちの運転者により操作される操舵ハンドル側の構成（後述する操舵操作装置１０）にかかるものである。

図６は、一実施形態に係る操舵装置の概略構成を表す。
この操舵装置は、運転者によって操作される操舵操作装置１０と、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操作により転舵する転舵装置１００とを機械的に分離したステアリングバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、運転者によって回転操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、ステアリングシャフト１２の上端に固定され、ステアリングシャフト１２はその下端に反力発生用の電動モータ２０が連結される。また、電動モータ２０のハウジング内には、後述する動作モードを切り替えるソレノイド５１が設けられる。

また、転舵装置１００は、転舵用アクチュエータとしての電動モータ１０１を備えている。この電動モータ１０１は、減速機構を内蔵しており、その出力軸１０２にはラックバー１０３に噛み合うピニオンギヤ１０４が固定される。ラックバー１０３の両端には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に連結されている。従って、電動モータ１０１を回転駆動することにより、ラックバー１０３がその軸線方向に変位し、このラックバー１０３の変位により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が左右に転舵される。

操舵装置は、操舵操作装置１０の電動モータ２０、転舵装置１００の電動モータ１０１とソレノイド５１を駆動制御する電気制御装置１２０を備える。電気制御装置１２０は、操舵角センサ１２１、転舵角センサ１２２、車速センサ１２３、電流センサ１２４，１２５を備えている。操舵角センサ１２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられ操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θを表す検出信号を出力する。転舵角センサ１２２は、ラックバー１０３のハウジング（図示略）に組み付けられて、ラックバー１０３の基準位置からの軸線方向の変位量を検出して転舵角δを表す検出信号を出力する。車速センサ１２３は、車両の走行速度を検出して車速ｖを表す検出信号を出力する。電流センサ１２４，１２５は、電動モータ２０，１０１を駆動する駆動回路１２６，１２７内にそれぞれ組み込まれて、電動モータ２０，１０１の駆動電流をそれぞれ検出する。

これらセンサ１２１〜１２５の検出信号は、マイクロコンピュータを主要部として構成される電子制御ユニット１２７に出力される。電子制御ユニット１２７は、操舵角θと目標転舵角δ＊とを対応付けた目標転舵角マップ、および、操舵角θと目標操舵反力Ｔ＊とを対応付けた目標反力マップをそれぞれ記憶している。これら２つのマップは、図７、図８に示すように、ともに操舵角θの大きさ（｜θ｜）の増加にしたがって目標転舵角δ＊、目標操舵反力Ｔ＊の大きさが増加するように設定されている。尚、操舵反力は、運転者の操舵操作方向とは反対方向に回転トルクを付与して運転者に対して手ごたえを与えるものである。

電子制御ユニット１２７は、イグニッションスイッチ（図示略）がオンされている期間において、制御プログラムにしたがって転舵角および操舵反力を制御する。転舵角の制御は、例えば、操舵角センサ１２１により検出された操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を目標転舵角マップから算出し、転舵角センサ１２２により検出された実際の転舵角δと目標転舵角δ＊との偏差（δ＊−δ）に応じたモータ制御信号（例えばＰＷＭ制御信号）を駆動回路１２７に出力することにより、転舵角δを目標転舵角δ＊に一致させる。

また、操舵反力の制御は、操舵角センサ１２１により検出された操舵角θに対応する目標操舵反力Ｔ＊を目標反力マップから算出し、目標操舵反力Ｔ＊に対応する目標電流が電動モータ２０に流れるように、電流センサ１２４の検出電流値をフィードバックさせて駆動回路１２６にモータ制御信号（例えばＰＷＭ制御信号）を出力することにより行う。このようにして、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、運転者の行ったハンドル操作に応じて、転舵輪Ｆ１Ｗ，ＦＷ２を転舵するとともに、操舵ハンドル１１に適切な反力トルクを付与する。

また、電気制御装置１２０は、テレスコピック操作スイッチを６０備えている。このテレスコピック操作スイッチ６０（以下、テレスコスイッチ６０と呼ぶ）は、例えば、ハンドルコラム位置に設けられる。テレスコスイッチ６０は、３つの端子Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２を有するセレクタースイッチで、何も操作しない状態においてはバネ等により操作子６１が中央位置に付勢され、３つの端子Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２が全て開放されるオープン位置となる。また、操作子６１を所定方向（例えば、手前側）に倒したときにのみ端子Ｔ０と端子Ｔ１とが導通するテレスコ前進位置となり、操作子６１を逆方向に倒したときにのみ端子Ｔ０と端子Ｔ２とが導通するテレスコ後退位置となる。

このテレスコスイッチ６０の状態信号は、電子制御ユニット１２７に出力される。電子制御ユニット１２７は、テレスコスイッチ６０の状態信号を読み取り、イグニッションスイッチ（図示略）がオン状態で車速ｖが所定速度以下（例えば、０ｋｍ／ｈ）のときに、テレスコスイッチ６０の操作を有効な操作として判断する。電子制御ユニット１２７は、テレスコスイッチ６０がテレスコ前進位置への操作であれば、電動モータ２０とソレノイド５１との協調制御により操舵ハンドル１１を運転者側に前進させ、テレスコスイッチ６０がテレスコ後退位置への操作であれば、電動モータ２０とソレノイド５１との協調制御により操舵ハンドル１１を運転者側から離れる方向（車両前方側）に後退させる。このテレスコ作動時においては、上述した操舵反力制御は中断される。この電動モータ２０とソレノイド５１との動作については後述する。

次に、操舵操作装置１０について説明する。図１は、操舵操作装置１０の概略構成を表す断面図（車両側面から視た断面図）であり、操舵角センサ１２１については図示省略している。

操舵操作装置１０は、操舵ハンドル１１と、操舵ハンドル１１により回転するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に対して回転トルクを付与する電動モータ２０と、電動モータ２０のハウジング２１内に設けられ回転トルクの伝達経路を切り替える切替装置５０とを備える。切替装置５０は、ソレノイド５１と後述する相対回転規制部材としてのスリーブ５５とからなる。

電動モータ２０のハウジング２１（以下、モータハウジング２１と呼ぶ）は、ブラケット（図示略）を介して車体に固定される。モータハウジング２１は、ロータ２３を回転可能に支持するロータ支持ハウジング部２１ａと、ロータ２３に回転トルクを発生させるモータ機能部および切替装置５０が内蔵される主ハウジング部２１ｂとからなる。主ハウジング部２１ｂは、その一部が径方向に拡がってソレノイド５１の設置室２１ｃとなっている。

主ハウジング部２１ｂの開口部は、シャフトハウジング２２にて塞がれる。このシャフトハウジング２２は、ステアリングシャフト１２を回転可能でかつ軸方向に移動可能に支持するシャフト支持円筒部２２ａと、シャフト支持円筒部２２ａの一端から曲折して鍔状に外径方向に拡がった蓋部２２ｂとからなり、この蓋部２２ｂが主ハウジング部２１ｂに対してその開口を塞ぐように固着される。従って、鍔部２２ｂも電動モータ２０のハウジングの一部を形成している。

ステアリングシャフト１２は、その車両後方側先端に操舵ハンドル１１が固定され、車両前方側先端に電動モータ２０のロータ２３との連結部となる中空円筒部１２ａが形成される。ステアリングシャフト１２の中間部分は、シャフトハウジング２２にて支持される部分となる。尚、操舵操作装置１０は、ステアリングシャフト１２における操舵ハンドル１１側が上方となるように斜めに設置される。

シャフト支持円筒部２２ａの内周面には、軸方向に長く延びたスプライン嵌合用の溝２２ｃが周方向に所定の間隔で形成される。このシャフト支持円筒部２２ａ内には、円筒状のチューブ１３がスプライン嵌合して設けられる。チューブ１３の外周面には、シャフト支持円筒部２２ａ内周面に形成した溝２２ｃ内にスライド可能に嵌合し軸方向に長く延びた凸条１３ａが形成される。この凸条１３ａは、シャフト支持円筒部２２ａの溝２２ｃに対応する数だけ形成される。溝２２ｃおよび凸条１３ａは、その断面形状（軸方向に直交する平面で切断した断面形状）が例えば四角形に形成される。こうしてチューブ１３は、シャフト支持円筒部２２ａ内に軸方向にスライド可能で、かつ、軸回りに回転不能に設けられる。

ステアリングシャフト１２は、このチューブ１３に対して２つのベアリング１４，１５を介して回転可能に支持される。チューブ１３の内周面には、その内径寸法に差を設けた２つの異径段部１３ｂ，１３ｃが軸方向に所定間隔をあけて形成される。一方の異径段部１３ｂは、ベアリング１４の図面右方向への移動を規制し、他方の異径段部１３ｃは、ベアリング１５の図面左方向への移動を規制する。また、ステアリングシャフト１２には、その外周面に外径寸法に差を設けた異径段部１２ｄが形成され、この異径段部１２ｄによりベアリング１４の図面左方向への移動を規制する。そして、ベアリング１４をチューブ１３の異径段部１３ｂとステアリングシャフト１２の異径段部１２ｄとで軸方向に挟むとともに、他方のベアリング１５をチューブ１３の異径段部１３ｃに当接させた状態でその反対側からステアリングシャフト１２にＣリング等の止め輪１６を嵌めることにより、ステアリングシャフト１２がチューブ１３に対して軸方向移動不能で回転自在に支持される。従って、ステアリングシャフト１２は、シャフトハウジング２２に対して軸方向に移動可能、かつ、軸回りに回転可能に支持されることになる。

ステアリングシャフト１２の車両前方側となる中空円筒部１２ａには、その内周面に雌螺子１２ｂが形成される。この中空円筒部１２ａ内には、ロータ２３の一端が螺合挿入される。また、中空円筒部１２ａの外周面には、軸方向に延びたスプライン嵌合用の溝１２ｃが周方向に所定の間隔で形成される。

モータハウジング２１の主ハウジング部２１ｂの内周面には、その周方向に沿って電磁コイル２４が固定される。この電磁コイル２４は、鉄心を形成する複数のティースにコイルを巻回したもので駆動回路１２６（図６参照）から出力された駆動電流が供給される。本実施形態においては、駆動回路１２６としてバッテリの直流電源を３相交流電源に変換するインバータを採用し、このインバータから供給される駆動電流により電磁コイル２４に回転磁界を発生させる。従って、この主ハウジング部２１ｂと電磁コイル２４とにより電動モータ２０のステータを構成する。

モータハウジング２１内には、電磁コイル２４に囲まれてロータ２３が設けられる。ロータ２３は、その一端がステアリングシャフト１２に螺合され、他端がロータ支持ハウジング部２１ａにベアリング１７を介して回転自在に支持される。ロータ２３は、電磁コイル２４と向かい合う部分が大径部２３ａとなり、大径部２３ａの外周面に永久磁石２６が周方向に所定間隔で貼付されている。各磁石２６は、ロータ２３の軸方向に平行に延設される。

この磁石２６は、ロータ２３の半径方向に磁化されており、その磁性は隣り合う磁石同士が互いに異なる磁極となっている。例えば、１つの磁石２６の外周面がＮ極である場合には、その隣の磁石２６は外周面がＳ極となるように配列される。電動モータ２０は、こうしたステータとロータ２３とを備えることにより、例えば、３相同期式永久磁石モータ（ブラシレスモータ）を構成する。

ロータ２３の一端は、ステアリングシャフト１２の中空円筒部１２ａ内に挿入される小径部２３ｂとなり、その外周面に、中空円筒部１２ａの内周面に形成した雌螺子１２ｂと螺合する雄螺子２３ｃが形成されている。この雌螺子１２ｂと雄螺子２３ｃとは、ステアリングシャフト１２とロータ２３との相対回転運動を妨げないように緩く螺合されるものであって、相対回転不能にきつく嵌められるものではない。こうしてロータ２３とステアリングシャフト１２とは、同一軸線上に相対回転可能な螺合状態で連結される。

ロータ２３は、永久磁石２６が設けられる大径部２３ａと、雄螺子２３ｃが形成される小径部２３ｂとの間に中径部２３ｄを備える。この中径部２３ｄの外径は、小径部２３ｂの外径よりも大きく、ステアリングシャフト１２の中空円筒部１２ａの外径と略等しい。中径部２３ｄの外周面には、軸方向に延びたスプライン嵌合用の溝２３ｅが周方向に所定の間隔で形成される。この中径部２３ｄ外周面に形成される各溝２３ｅは、ステアリングシャフト１２の中空円筒部１２ａの外周面に形成される各溝１２ｃとその断面形状（軸方向に対して直交する平面により切断される溝断面形状）が同一であり、しかも、ロータ２３とステアリングシャフト１２とを軸回り方向に所定の相対回転位置に配置したとき、両者の全ての溝２３ｅ，１２ｃの開口端が互いに向かい合い、その向かい合う溝２３ｅ，１２ｃが一直線上に配置されるように形成される。以下、ロータ２３の中径部２３ｄ外周面に形成される溝２３ｅをロータ側溝２３ｅと呼び、ステアリングシャフト１２の中空円筒部１２ａ外周面に形成される溝１２ｃをシャフト側溝１２ｃと呼ぶ。

このロータ２３の中径部２３ｄとステアリングシャフト１２の中空円筒部１２ａとにまたがって、それらの外周面に軸方向にスライド可能なスリーブ５５が設けられる。このスリーブ５５は、本発明における相対回転規制部材に相当するものである。スリーブ５５は、スライド嵌合部５５ａと、スライド嵌合部５５ａの一端から外径方向に延びて形成されるストッパ５５ｂとを備える。

スライド嵌合部５５ａは、ロータ２３の中径部２３ｄとステアリングシャフト１２の中空円筒部１２ａとが挿通可能な大きさの挿通孔を形成した中空円筒状をなす。スライド嵌合部５５ａの内周面には、ロータ側溝２３ｅとシャフト側溝１２ｃとの両方にまたがってスプライン嵌合可能な凸条５５ｃが軸方向に延びて形成される。この凸条５５ｃは、ロータ側溝２３ｅおよびシャフト側溝１２ｃと同じ周方向間隔で複数形成される。ロータ側溝２３ｅ、シャフト側溝１２ｃ、凸条５５ｃは、その断面形状が例えば四角形に形成される。

スリーブ５５は、例えば、ステアリングシャフト１２とロータ２３とを分離した状態で、スライド嵌合部５５ａをステアリングシャフト１２に同軸上に向かい合わせ、スライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃをシャフト側溝１２ｃ内に軸方向に挿入することで中空円筒部１２ａ外周面にスライド可能に嵌められる。そして、この状態でステアリングシャフト１２の雌螺子１２ｂにロータ２３の雄螺子２３ｃを螺合するとともに、シャフト側溝１２ｃとロータ側溝２３ｅとが一直線上になるように両方の相対回転角度をあわせて、スリーブ５５をロータ２３側にスライド移動させることで、スライド嵌合部５５ａがステアリングシャフト１２とロータ２３との両方にまたがってスプライン嵌合する。

スリーブ５５は、その軸方向のスライド位置に応じて、ロータ側溝２３ｅに嵌合する状態と嵌合しない状態とに切り替わる。つまり、スリーブ５５を図面左側にスライドさせると、スライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃは、ロータ側溝２３ｅとシャフト側溝１２ｃとの両方に嵌合し、スリーブ５５を図面右側にスライドさせると、スライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃは、ロータ側溝２３ｅから脱出してシャフト側溝１２ｃのみと嵌合した状態となる。

スリーブ５５の端部に設けられるストッパ５５ｂは、スリーブ５５が図面右方向にスライド移動したときに、シャフトハウジング２２の蓋部２２ｂに当接してスリーブ５５の回転を規制するもので本発明の当接部に相当する。本実施形態においては、このストッパ５５ｂは、スライド嵌合部５５ａの一端から外径方向に延びた１本の棒状体で、シャフトハウジング２２の蓋部２２ｂに形成した溝２２ｄ内に嵌合可能な形に形成される。

この蓋部２２ｂに形成される溝２２ｄは、本実施形態においては所定角度間隔で放射方向に複数形成するが、必ずしも複数形成する必要はなく１本でもよい。また、ストッパ５５ｂを放射方向に向けて複数本設けてもよい。更に、ストッパ５５ｂを円盤状に形成して円盤面を蓋部２２ｂに押し当てて、その当接面の摩擦によりスリーブ５５の回転を規制するようにしてもよい。尚、このストッパ５５ｂの嵌る溝２２ｄを形成したシャフトハウジング２２が、本発明の車体に固定された固定部に相当するものである。

ステアリングシャフト１２は、スリーブ５５のスライド位置に応じて、ロータ２３の回転に対する動作が異なる。スリーブ５５が図面左側に位置するときには、スライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃがロータ側溝２３ｅとシャフト側溝１２ｃの両方に嵌合する。従って、この状態において電動モータ２０に通電されると、ロータ２３とステアリングシャフト１２とは一体的に軸回りに回転する。

一方、スリーブ５５が図面右側に位置するときには、スライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃとロータ側溝２３ｅとの嵌合が解除されるとともに、ストッパ５５ｂがシャフトハウジング２２の溝２２ｄ内に嵌合する。従って、この状態において電動モータ２０に通電されると、ステアリングシャフト１２の回転が規制されているため、ロータ２３の雄螺子２３ｃとステアリングシャフト１２の雌螺子１２ｂとの螺合により、ロータ２３の回転トルクがステアリングシャフト１２の軸方向の変位力に変換される。つまり、雄螺子２３ｃと雌螺子１２ｂとの螺合、および、ストッパ５５ｂによるステアリングシャフト１２の回転規制により、ステアリングシャフト１２を軸方向に直進運動させる螺子送り機構が構成される。従って、ステアリングシャフト１２に連結した操舵ハンドル１１の位置が軸方向に変化してテレスコピック動作する。

ソレノイド５１は、このスリーブ５５のスライド移動を行う電動アクチュエータとしてモータハウジング２１内に設けられる。このソレノイド５１は、可動鉄心５１ａをロータ軸方向と平行に向けて備え、電子制御ユニット１２７からコイル５１ｂに通電されることにより可動鉄心５１ａを吸引する。可動鉄心５１ａは、コイル５１ｂに通電されないときには、バネ５１ｃにより図面左方向に突出するように付勢されている。可動鉄心５１ａの先端には、ロータ２３の中心軸方向に向けて延びた作動アーム５１ｄが固着される。

スリーブ５５のスライド嵌合部５５ａの外周面には、周方向に環状溝５５ｄが形成される。そして、この環状溝５５ｄ内に作動アーム５１ｄの先端が挿入される。従って、ソレノイド５１を作動させることにより、スリーブ５５を軸方向に進退移動させることができるように構成されている。この作動アーム５１ｄは、スリーブ５５の回転を邪魔しないように環状溝５５ｄ内に遊びを持って挿入される。

次に、操舵操作装置１０に動作について説明する。
電子制御ユニット１２７は、テレスコスイッチ６０が操作されてない時においては、電動モータ２０を操舵反力発生用モータとして機能させる。つまり、上述したように操舵角センサ１２１により検出された操舵角θに基づいて目標操舵反力Ｔ＊を設定し、その目標操舵反力Ｔ＊に対応する目標電流が電動モータ２０に流れるようにフィードバック制御する。以下、このときの電子制御ユニット１２７の行う制御モードを操舵反力制御モードと呼ぶ。

電子制御ユニット１２７は、この操舵反力制御モードにおいては、ソレノイド５１に通電しない。そのため、スリーブ５５は、ソレノイド５１に連結した作動アーム５１ｄに図面左方向に付勢されて、スライド嵌合部５５ａがステアリングシャフト１２とロータ２３との両方にまたがって嵌合した状態となる。以下、この状態におけるスリーブ５５の位置を第１位置と呼ぶ。

スリーブ５５が第１位置に位置する場合には、電動モータ２０への通電（電磁コイル２４への通電）によりロータ２３に回転トルクが働くと、その回転トルクがスリーブ５５を介してステアリングシャフト１２に伝達される。ステアリングシャフト１２は、回転可能にチューブ１３に支持されているため、ロータ２３と一体的に回転する。こうして、電動モータ２０の作動により、運転者のハンドル操作に対して適切な手ごたえ感覚を与えることができる。

電子制御ユニット１２７は、イグニッションスイッチ（図示略）のオン状態において、車速センサ１２３により検出される車速ｖが所定速度以下か否かを判断し、車速ｖが所定速度以下であると判断したときのみテレスコスイッチ６０の操作を有効な操作として受け付ける。そして、テレスコスイッチ６０が操作されていないとき、つまり、３つの端子Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２が全て開放されるオープン位置となっているときには、操舵反力制御モードを選択して、電動モータ２０を操舵反力発生用として作動させる。

電子制御ユニット１２７は、車速ｖが所定速度以下である状態においては、テレスコスイッチ６０の操作状態を繰り返し確認し、テレスコ前進位置あるいはテレスコ後退位置に操作されたと判断した場合に、操舵反力制御モードからテレスコ制御モードに切り替える。この場合、テレスコスイッチ６０の端子Ｔ０と端子Ｔ１とが導通しているときにテレスコ前進位置に操作されていると判断し、端子Ｔ０と端子Ｔ２とが導通しているときにテレスコ後退位置に操作されていると判断する。

電子制御ユニット１２７は、テレスコ制御モードにおいては、まず、ソレノイド５１に通電する。これによりソレノイド５１は、可動鉄心５１ａを吸引して作動アーム５１ｄを図面右方向に移動させる。スリーブ５５は、この作動アーム５１ｄに押されて、ストッパ５５ｂがシャフトハウジング２２の蓋部２２ｂに当接する位置にまでスライド移動する。この位置においては、スリーブ５５のスライド嵌合部５５ａとロータ２３との嵌合が解除される。

電子制御ユニット１２７は、ソレノイド５１によりスリーブ５５がステアリングシャフト１２側に移動すると、次に、電動モータ２０を駆動する。電動モータ２０は、テレスコスイッチ６０の操作位置（テレスコ前進位置またはテレスコ後退位置）に応じた回転方向に駆動制御される。例えば、テレスコスイッチ６０がテレスコ前進位置に操作された場合には正転方向に駆動制御され、テレスコ後退位置に操作された場合には逆転方向に駆動制御される。

この場合、ロータ２３は、スリーブ５５のスライド嵌合部５５ａと嵌合していないため、その回転トルクが雄螺子２３ｃと雌螺子１２ｂの螺合部を介してステアリングシャフト１２に伝達される。このときステアリングシャフト１２に軸回りの回転力が働いてスリーブ５５が回転する。スリーブ５５には作動アーム５１ｄにより図面右方向に押力が働いているため、スリーブ５５の先端に設けたストッパ５５ｂがシャフトハウジング２２に形成された溝２２ｄに嵌りこむ。図２は、その状態を表す。この結果、スリーブ５５と嵌合するステアリングシャフト１２は、軸回りに回転不能状態となる。以下、この状態におけるスリーブ５５の位置を第２位置と呼ぶ。

スリーブ５５が第２位置に位置する場合には、ステアリングシャフト１２が軸回りに回転不能となるため、ロータ２３の回転トルクは、雄螺子２３ｃと雌螺子１２ｂとの螺合によりステアリングシャフト１２の軸方向への変位力に変換される。この場合、ステアリングシャフト１２は、チューブ１３がシャフトハウジング２２に対して軸方向へスライド可能に設けられるため、このチューブ１３と一体的に軸方向に移動する。従って、テレスコスイッチ６０の操作に応じた方向にステアリングシャフト１２が軸方向に移動して、操舵ハンドル１１の位置が調整される。図３は、ステアリングシャフト１２が車両後方側に移動して操舵ハンドル１１が運転者側に接近した状態を表している。

そして、操舵ハンドル１１が希望する位置に達して、運転者がテレスコスイッチ６０の操作子６１から手を離すと、端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３間の導通が断たれる。これにより電子制御ユニット１２７は、ソレノイド５１への通電および電動モータ２０への通電を停止してテレスコ制御モードから操舵反力制御モードに切り替える。ソレノイド５１は、電子制御ユニット１２７からの通電が断たれると、可動鉄心５１ａの吸着力が消失して可動鉄心５１ａをバネ５１ｃの付勢力により図面左方向に押し出す。これにより、スリーブ５５は、作動アーム５１ｄに押されて図面左方向に移動する。このとき、スリーブ５５のスライド嵌合部５５ａに形成した凸条５５ｃは、ロータ２３の中径部２３ｄの段部（小径部２３ｂとの境界となる中径部２３ｄの端面）に当接する。また、ストッパ５５ｂは、シャフトハウジング２２の溝２２ｄから脱出する。

その後、操舵ハンドル１１が操作されてステアリングシャフト１２が回転すると、スリーブ５５も一体となって回転する。このときスリーブ５５は、作動アーム５１ｄにより図面左方向に付勢されているため、スライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃとロータ側溝２３ｅとが向かい合う位置にまで回転すると、ロータ側溝２３ｅ内にスライド嵌合部５５ａの凸条５５ｃが入り込む。こうして、スリーブ５５は、スライド嵌合部５５ａがロータ２３とステアリングシャフト１２との両方に嵌合する位置にまでスライド移動する。つまり、第１位置にまで戻る。従って、ロータ２３とステアリングシャフト１２とが相対回転不能状態となり、以降、電動モータ２０により発生する回転トルクを操舵ハンドル１１に付与できる状態となる。

以上説明した本実施形態の操舵操作装置１０によれば、操舵反力発生用の電動モータ２０を兼用してテレスコピック動作を行うことができるため、専用の電動モータを増設することなくテレスコピック機能を追加することができる。しかも、操舵反力発生動作とテレスコピック動作との切り替えをスリーブ５５のスライド移動により行うことができるため、極めて簡単な構成にて実施することができる。この結果、操舵操作装置１０のコストアップ、大型化、重量増加を抑えることができる。

また、ソレノイド５１によりスリーブ５５のスライド移動を行うため、テレスコスイッチ６０の操作だけで簡単にモード切替を行うことができる。しかも、テレスコスイッチ６０を操作していない状態では、必ず操舵反力制御モードに設定されるため、いちいちテレスコ制御モードから操舵反力制御モードに切り替え操作を行う必要がなく使い勝手がよい。更に、ソレノイド５１とスリーブ５５とからなる切替装置５０をモータハウジング２１内に収めているため、操舵操作装置１０全体をシンプルにまとめることができ、小型、軽量化を図ることができる。

また、操舵反力制御モード中においてはソレノイド５１に通電する必要がないため、ソレノイド５１による電力消費が少なく、また、ソレノイド５１への電気配線が断線しても操舵反力制御モードを維持することができるため安全である。

以上、本実施形態の操舵操作装置１０について説明したが、本発明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、スプライン嵌合を構成するに当たっては、溝と凸条との関係を逆にしてもよい。つまり、本実施形態においては、スリーブ５５のスライド嵌合部５５ａに凸条５５ｃを、ロータ２３およびステアリングシャフト１２に溝２３ｅ，１２ｃをそれぞれ形成してそれらをスプライン嵌合しているが、図４の変形例に示すように、スリーブ５５’のスライド嵌合部５５ａ’の内周面に溝５５ｅを、ロータ２３’の中径部２３ｄ’の外周面およびステアリングシャフト１２’の中空円筒部１２ａ’の外周面に凸条２３ｆ，１２ｅを形成して、スライド嵌合部５５ａ’の溝５５ｅにロータ２３’の凸条２３ｆとステアリングシャフト１２’の凸条１２ｅとをスプライン嵌合する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、シャフト支持円筒部２２ａに溝２２ｃを、チューブ１３に凸条１３ａをそれぞれ形成しスプライン嵌合しているが、図４の変形例に示すように、シャフト支持円筒部２２ａ’の内周面に凸条２２ｅを、チューブ１３’の外周面に溝１３ｄをそれぞれ形成して、チューブ１３’の溝１３ｄにシャフト支持円筒部２２ａ’の凸条２２ｅをスプライン嵌合する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、ステアリングシャフト１２の一端に中空円筒部１２ａを形成し、この中空円筒部１２ａ内でロータ２３の小径部２３ｂと螺合しているが、図５の変形例に示すように、ロータ２３”の先端に中空円筒部２３ｇを形成し、この中空円筒部２３ｇでステアリングシャフト１２”の先端と螺合する構成であってもよい。この場合、ロータ２３”の中空円筒部２３ｇの内周面に雌螺子２３ｈを形成し、ステアリングシャフト１２”の先端外周面に雄螺子１２ｆを形成して両者を螺合する。

また、各スプライン嵌合においては、溝と凸条との数は任意に設定できるものであって１本でもよい。また、本実施形態においては、溝と嵌合する嵌合体として、軸方向に長く延びた凸条を設けているが、必ずしも軸方向に長く延びる必要はなく、外周面に対して径方向外側に突出した凸体であればよい。

また、本実施形態においては、ソレノイドといった電動アクチュエータにより回転規制部材（スリーブ）をスライド移動させるようにしているが、運転者の操作力により回転規制部材をスライド移動させるようにしてもよい。例えば、バネにより回転規制部材を第１位置に付勢した状態に維持し、テレスコピック時には、運転者が操作レバーを操作して、操作レバーに連結されたワイヤにより回転規制部材を第２位置に引っ張るようにしてもよい。

尚、本実施形態におけるロータ２３に形成されるロータ側溝２３ｅまたは変形例の凸条２３ｆが本発明の第１被嵌合部に相当し、本実施形態におけるステアリングシャフト１２に形成されるシャフト側溝１２ｃまたは変形例の凸条１２ｅが本発明の第２被嵌合部に相当する。

本発明の実施形態に係る操舵操作装置の側面断面図であり操舵反力制御モード時の状態を表す。 本発明の実施形態に係る操舵操作装置の側面断面図でありテレスコ制御モード時の状態を表す。 本発明の実施形態に係る操舵操作装置の側面断面図でありテレスコ動作により操舵ハンドルが運転者側に移動した時の状態を表す。 変形例に係る操舵操作装置の側面断面図であり操舵反力制御モード時の状態を表す。 変形例に係る操舵操作装置の側面断面図であり操舵反力制御モード時の状態を表す。 ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置の概略構成図である。 目標転舵角マップを表す特性図である。 目標反力マップを表す特性図である。

符号の説明

１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１２，１２’、１２”…ステアリングシャフト、１２ａ，１２ａ’…中空円筒部、１２ｂ…雌螺子、１２ｃ…シャフト側溝、１２ｅ…凸条、１２ｆ…雄螺子、１３，１３’…チューブ、１３ａ…凸条、１３ｄ…溝、２０…電動モータ、２１…モータハウジング、２２…シャフトハウジング、２２ｃ…溝、２２ｄ…溝、２２ｅ…凸条、２３，２３，２３”…ロータ、２３ｅ…ロータ側溝、２３ｃ…雄螺子、２３ｆ…凸条、２３ｇ…中空円筒部、２３ｈ…雌螺子、５０…切替装置、５１…ソレノイド、５１ａ…可動鉄心、５１ｂ…コイル、５１ｃ…バネ、５１ｄ…作動アーム、５５，５５’…スリーブ、５５ａ，５５ａ’…スライド嵌合部、５５ｂ…ストッパ、５５ｃ…凸条、５５ｅ…溝、６０…テレスコピック操作スイッチ、６１…操作子、１００…転舵装置、１０１…電動モータ、１２０…電気制御装置、１２７…電子制御ユニット、Ｆ１Ｗ，ＦＷ２…転舵輪。

Claims (7)

1. 操舵ハンドルに連結されるステアリングシャフトと、車体に固定され上記ステアリングシャフトに対して回転トルクを付与する電動モータとを備えた操舵操作装置において、
   上記電動モータにより回転駆動される駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの何れか一方に雄螺子を他方に雌螺子を形成し、上記雄螺子と上記雌螺子とを螺合して上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとを相対回転可能で、かつ、上記ステアリングシャフトを軸方向にスライド可能に支持するとともに、
   第１位置と第２位置とに切り替え可能で、上記第１位置においては上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの相対回転を規制し、上記第２位置においては上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの相対回転を許容するとともに上記ステアリングシャフトの車体に対する回転を規制する相対回転規制部材を備えたことを特徴とする操舵操作装置。
2. 上記駆動シャフトは、その外周面に軸方向に沿って形成される溝または凸体からなる第１被嵌合部を備え、
   上記ステアリングシャフトは、その外周面に軸方向に沿って形成される溝または凸体からなる第２被嵌合部を備え、
   上記相対回転規制部材は、上記駆動シャフトと上記ステアリングシャフトとの両方にまたがってそれらの外周面に軸方向にスライド可能に設けられ、上記第１位置において上記第１被嵌合部と上記第２被嵌合部との両方に嵌合し上記第２位置にまでスライド移動したときに上記第２被嵌合部との嵌合状態を維持しつつ上記第１被嵌合部との嵌合を解除するスライド嵌合部と、上記第２位置にまでスライド移動したときに車体に固定された固定部に当接する当接部とを備えることを特徴とする請求項１記載の操舵操作装置。
3. 上記相対回転規制部材を上記第１位置と第２位置とに切替可能にスライド移動させる電動アクチュエータを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の操舵操作装置。
4. 上記駆動シャフトは、上記電動モータのロータであり、上記相対回転規制部材は、上記電動モータのハウジング内に設けられることを特徴とする請求項３記載の操舵操作装置。
5. 上記電動アクチュエータは、上記電動モータのハウジング内に設けられることを特徴とする請求項４記載の操舵操作装置。
6. 所定の操作により上記電動アクチュエータへの通電を指示するテレスコピック操作スイッチを備え、
   上記相対回転規制部材は、通常時においては上記第１位置に位置し、上記テレスコピック操作スイッチによる所定操作が行われたときにのみ上記電動アクチュエータの作動により上記第２位置にまでスライドすることを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れか一項記載の操舵操作装置。
7. ステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に設けられる操舵操作装置であって、
   上記電動モータは、通常時においては、操舵ハンドルの操作方向とは反対方向に回転トルクを付与する反力発生用のモータとして使用され、上記テレスコピック操作スイッチによる所定操作が行われたときにのみテレスコピック作動用のモータとして使用されることを特徴とする請求項６記載の操舵操作装置。

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