JP2008195326A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 商品性の低下を抑えつつ、大きなチルト作動が可能な操舵装置を提供すること。
【解決手段】 第２操舵軸１２２と第３操舵軸１２３とを連結するユニバーサルジョイント１４は、第３操舵軸１２３に取り付けられた板バネ１５によって軸回り方向の回転位置が所定の回転位置となるように付勢力を受けている。したがって、この所定の回転位置を、第３操舵軸１２３に対して第２操舵軸１２２が所定角度以上の大きな角度で揺動（チルト作動）することができるような回転位置にすることにより、大きくチルト作動することができる。また、このとき第１電磁クラッチ１３を遮断状態とすることにより、ユニバーサルジョイント１４が板バネ１５の付勢力を受けて回転しても操舵ハンドル１１は回転しない。したがって、商品性の低下を抑えつつも、大きくチルト作動することが可能な操舵装置を提供することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の操舵装置に係り、特に、操舵ハンドルに連結した操舵軸を大きくチルト作動させることが可能な操舵装置に関する。

乗降性の向上や盗難防止を目的として、操舵ハンドルおよびこの操舵ハンドルに連結した操舵軸を大きくチルト作動（チルトアゥエイ）させる操舵装置が提案されている。また、このような大きなチルト作動を実現するために、ユニバーサルジョイント等の自在継手に操舵軸を連結し、このユニバーサルジョイントを揺動中心としてチルト作動させる構造も提案されている。

特許文献１には、操舵軸をユニバーサルジョイント（カルダンジョイント）に連結し、このユニバーサルジョイントを揺動中心として操舵軸を通常（運転時用）のチルト調整範囲を超えた角度までチルト作動させ得る構造とした操舵装置が記載されている。この特許文献１に記載の発明は、電動モータ（例えば電動パワーステアリング装置に用いられる電動モータ）などによってユニバーサルジョイントを強制的に回転させることによりユニバーサルジョイントが最大の揺動角度で揺動できる回転位置にしてからチルト作動を行うように操舵装置を構成し、確実に操舵軸を大きくチルト作動させることができる操舵装置を提案している。
特開２００５−２５４８８４号公報

特許文献１に記載の操舵装置は、電動モータによってユニバーサルジョイントを最大の揺動角度で揺動できる回転位置に回転させることによって、操舵軸の大幅なチルト作動を可能とさせているが、このとき電動モータの駆動によりユニバーサルジョイントとともに操舵軸に連結した操舵ハンドルも回転してしまう。このため意図せぬ操舵ハンドルの挙動に対してドライバーが不快感を覚えるなどの商品性の低下につながるという問題がある。したがって、本発明は、このような商品性の低下を抑えつつ、大きなチルト作動が可能な操舵装置を提供することを技術的課題とする。

上記課題を達成するために、本発明の特徴は、操舵ハンドルに連結し、操舵ハンドルの操舵操作により回転する第１操舵軸と、前記第１操舵軸に連結可能に配置された第２操舵軸と、前記第１操舵軸と前記第２操舵軸との間に介挿され、前記第１操舵軸と前記第２操舵軸とが連結された連結状態と前記第１操舵軸と前記第２操舵軸との連結が遮断された遮断状態とを切り換え可能な第１連結遮断装置と、転舵輪を転舵するための駆動力を発生する転舵アクチュエータと、前記転舵アクチュエータに連結可能に配置され、前記転舵アクチュエータの駆動力が伝達されることにより回転する第３操舵軸と、前記第２操舵軸と前記第３操舵軸との間に設けられ、前記第２操舵軸と前記第３操舵軸との間のトルク伝達が可能となるように回転可能であり、且つ前記第２操舵軸が前記第３操舵軸に対して揺動可能となるように前記第２操舵軸と前記第３操舵軸とを連結する連結部材と、前記第３操舵軸と前記転舵アクチュエータとの間に介挿され、前記第３操舵軸と前記転舵アクチュエータとが連結された連結状態と前記第３操舵軸と前記転舵アクチュエータとの連結が遮断された遮断状態とを切り換え可能な第２連結遮断装置と、前記連結部材の回転位置が所定の回転位置となるように前記連結部材を付勢する付勢部材と、を備える車両の操舵装置としたことにある。この場合、上記操舵装置はさらに、前記第１連結遮断装置と前記第２連結遮断装置の連結状態と遮断状態との切り換えを制御する制御手段を備えるのがよい。また、前記所定の回転位置は、前記第３操舵軸に対して前記第２操舵軸が所定角度以上揺動可能となる回転位置であるのがよい。さらに、前記所定の回転位置は、前記第３操舵軸に対する前記第２操舵軸の揺動角度が最大となる回転位置であるのがよい。

上記発明によれば、第２操舵軸と第３操舵軸とを連結する連結部材は、第２操舵軸または第３操舵軸からの回転を受けて自身も回転して相手側の軸部材に回転トルクを伝達する。このような連結部材が、付勢部材によって軸回り方向の回転位置が所定の回転位置となるように付勢力を受けている。したがって、第１操舵軸と第２操舵軸との連結・遮断状態を切り換える第１連結遮断装置および、転舵アクチュエータと第３操舵軸との連結・遮断状態を切り換える第２連結遮断装置をともに遮断状態として、第２操舵軸、連結部材および第３操舵軸からなる軸部材を操舵ハンドルにも転舵アクチュエータにも連結されていない状態、つまりフリーの状態（回転可能な状態）とすることにより、付勢部材の付勢力によって連結部材の回転位置が所定の回転位置となる。よって、この所定の回転位置を、第３操舵軸に対して第２操舵軸が所定角度以上（この所定角度は車両の構造やユーザーのニーズによって任意に設定できる）の大きな角度で揺動することができるような回転位置、より好ましくは第３操舵軸に対する第２操舵軸の揺動角度が最大となる回転位置とすることにより、フリーの状態（回転可能な状態）において連結部材の回転位置が付勢力により上記所定の回転位置となり、第２操舵軸を第３操舵軸に対して大きく揺動させることができる。このため第１操舵軸および第２操舵軸を大きくチルト作動することができる。また、このフリーの状態においては第１連結遮断装置が遮断状態であるので、連結部材が付勢部材の付勢力を受けて回転してもこの回転が第１操舵軸および第１操舵軸に連結する操舵ハンドルには伝わらず、操舵ハンドルが回転することはない。したがって、商品性の低下を抑えつつも、大きくチルト作動することが可能な操舵装置を提供することができる。

上記連結部材は、その回転位置が付勢部材の付勢力によって上記所定の回転位置とされているときに第２操舵軸が第３操舵軸に対して所定方向に揺動可能となるように第２操舵軸と第３操舵軸とを連結するものであってもよいし、いわゆるユニバーサルジョイントと呼ばれる自在継手のように連結部材の回転位置にかかわらず第２操舵軸が第３操舵軸に対して揺動可能となるように第２操舵軸と第３操舵軸とを連結するものであってもよい。第２操舵軸は連結部材を揺動中心として揺動可能であればよい。また、上記所定の回転位置は、第１操舵軸および第２操舵軸がチルトする方向と、連結部材が大きく揺動することができる方向とが一致するような回転位置であるのがよい。付勢部材によりこのような回転位置に連結部材を配置させることによって、連結部材が大きく揺動する方向とチルト方向とが一致するため、第３操舵軸に対して第２操舵軸が所定角度以上の大きな揺動をすることが可能となり、第１操舵軸および第２操舵軸をチルト方向（揺動方向）に大きく揺動することができる。

連結部材として適用可能であるユニバーサルジョイントは、２つの軸間に動力を伝達するために用いられるカップリング装置である。具体的構成の一例としては、一対のヨークアームを持つ２つのヨークと十字状に直交する４本のスパイダーアームを持つ十字ピンを備え、対向するスパイダーアームにそれぞれのヨークを連結して、十字ピンを介して２つのヨークを交差状に連結した構成とされる。このような構造のユニバーサルジョイントを採用した場合には、ユニバーサルジョイントの回転位置にかかわらず一方のヨークが他方のヨークに対して十字ピンを揺動中心として揺動可能であるが、回転位置によってはヨークの干渉などによって揺動角度が小さくなる場合がある。このような場合に本発明を適用し、付勢部材の付勢力によって連結部材の回転位置を第３操舵軸に対する第２操舵軸の揺動角度が所定の角度以上となる回転位置とすることによって、好ましくは連結部材が所定の角度以上に大きく（または最大に）揺動する揺動方向とチルト方向とが一致するような回転位置とすることによって、第１操舵軸および第２操舵軸を大きくチルト作動することができる。

また、上記第１連結遮断装置としては、入力側部材と、出力側部材と、クラッチ部材とを備え、クラッチ部材の作動によって入力側部材と出力側部材とが連結された連結状態とその連結が遮断された遮断状態とを切り換えるような構成とすることができる。また、クラッチ部材の作動を電磁力により行う電磁クラッチが好適に適用できる。なお、上記第１連結遮断装置は、第１操舵軸と第２操舵軸とのトルク伝達における連結状態と遮断状態を切り換えるものであり、トルク伝達以外の力が第１操舵軸または第２操舵軸に作用した場合には、その力を相手側の軸部材に伝達してもよい。したがって、チルト作動時に例えば第１操舵軸にチルト方向に揺動する力が作用した場合、第１連結遮断装置はこの力を第２操作軸に伝達してもよく、その結果、第１操舵軸、第１連結遮断装置および第２操舵軸が一体としてチルト作動する。

上記付勢部材は、連結部材を付勢することができれば必ずしも連結部材に取り付ける必要はない。例えば連結部材に連結している第２操舵軸や第３操舵軸に付勢部材を取り付けておき、第２操舵軸や第３操舵軸を介して付勢力を連結部材に伝達するように構成してもよい。また、連結部材が付勢部材により付勢される目標位置である所定の回転位置は、連結部材の１回転あたりに一つだけ存在する回転位置でもよいし、複数存在する回転位置でもよい。特に、連結部材として上記のようなユニバーサルジョイントを用いた場合は、１回転あたり９０°間隔で第３操舵軸に対して第２操舵軸が大きく揺動できる方向が４つ存在するので、この場合、付勢部材は、ユニバーサルジョイントが大きく揺動できる４つの方向がチルト方向となるような回転位置にユニバーサルジョイントを付勢すればよい。

また、上記付勢部材は、例えばスプリングのように構成して連結部材または第２操舵軸あるいは第３操舵軸にその一端を直接連結し、連結部材が回転することにより引っ張られて弾性変形し、その反発力を付勢力とするものでもよい。また、付勢部材は、例えば板バネのように弾性力を発生する部分を有する弾性部材で構成し、弾性力を発生する部分を連結部材または第２操舵軸あるいは第３操舵軸に接触させ、連結部材が回転することにより接触部分が変形してその復元力を付勢力とするものでもよい。この場合、連結部材は回転により付勢部材の接触部分を変形させるものであるから、回転軸に垂直な断面が非円形、好ましくは多角形、より好ましくは正多角形、さらに好ましくは正方形の異形断面を有するものであるのがよい。また、複数の付勢部材を用いてそれぞれの付勢部材から受ける付勢力のつりあいが取れた位置を上記所定の回転位置としてもよい。この場合、付勢力のつりあいが取れていない回転位置に連結部材が回転すると、つりあいが取れる位置に向かうように付勢力を生じるように付勢部材を構成するとよい。また、付勢部材は、連結部材の回転位置が上記所定の回転位置であるときには付勢力が連結部材に作用せず、連結部材の回転位置が上記所定の回転位置ではないときに、連結部材の回転位置が上記所定の回転位置となるように付勢力を連結部材に作用するものであってもよい。

また、連結部材の上記所定の回転位置が１回転あたりに複数存在する場合は、連結部材の断面形状を多角形形状、好ましくは正多角形形状、より好ましくは正方形とし、且つ連結部材の各側面に板バネのような弾性部材を付勢部材として接触し、それぞれの弾性部材の付勢力により連結部材の回転位置が上記複数の所定の回転位置のいずれかとなるように付勢するような構成とするのがよい。このような構成とすることにより連結部材の回転位置が常に複数の上記所定の回転位置のいずれかとなるように、付勢部材によって連結部材が付勢される。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。

この車両の操舵装置１は、ドライバーによって操舵操作される操舵操作装置１０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２をドライバーによる操舵操作装置１０の操舵操作に応じて転舵する転舵装置３０とを備えており、操舵操作装置１０と転舵装置３０とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、ドライバーによって操舵操作される操作部としての操舵ハンドル１１と、操舵入力軸１２を備えている。操舵入力軸１２は、第１操舵軸１２１と、第２操舵軸１２２と、第３操舵軸１２３とを備えて構成されている。第１操舵軸１２１は操舵ハンドル１１に連結し、操舵ハンドル１１の操舵操作（回動操作）により回転する。第１操舵軸１２１には、操舵角センサ４１、操舵反力用電動モータ４２および減速機構４３が組み付けられている。操舵角センサ４１は第１操舵軸１２１の基準位置からの回転角度を検出し、出力する。第１操舵軸１２１は操舵ハンドル１１の操舵操作量に応じて回転するので、操舵角センサ４１は操舵ハンドル１１の基準位置（例えば操舵ハンドル１１の中立位置）からの操舵角θを検出していることになる。操舵反力用電動モータ４２は、減速機構４３を介して第１操舵軸１２１に軸線回りの回転トルクを与える。操舵反力用電動モータ４２から与えられる回転トルクは、ドライバーが操舵ハンドル１１を操舵操作する際における操舵反力として作用し、この操舵反力によってドライバーは操舵ハンドル１１を操舵操作するときに適度な操舵感を得る。

第１操舵軸１２１の一端（操舵ハンドル１１が連結されている端とは反対側の端）は、第１電磁クラッチ１３に接続されている。第１電磁クラッチ１３は、入力軸１３１と、出力軸１３２と、入力軸１３１と出力軸１３２とを連結または遮断するためのクラッチ部１３３を備え、これらが一体としてハウジング１３４に収容された公知のクラッチ部材であり、電磁力によってクラッチ部１３３が作動することにより、入力軸１３１と出力軸１３２との連結状態と遮断状態を切り換えるものである。上記第１操舵軸１２１の一端はこの第１電磁クラッチ１３の入力軸１３１に接続されている。また、第１電磁クラッチ１３の出力軸１３２は第２操舵軸１２２に連結している。したがって、第１電磁クラッチ１３は、第１操舵軸１２１と第２操舵軸１２２とを連結して回転トルクが伝達可能となる連結状態と、第１操舵軸１２１と第２操舵軸１２２との連結を遮断して回転トルクの伝達が不能となる遮断状態とを切り換える連結遮断装置として機能する。

第２操舵軸１２２は上述のように一端が第１電磁クラッチ１３の出力軸１３２に連結していて、第１操舵軸１２１に連結可能に配置されている。また第２操舵軸１２２の他端はユニバーサルジョイント１４に連結している。ユニバーサルジョイント１４は、第１ヨーク１４１と、第２ヨーク１４２と、これら第１ヨーク１４１および第２ヨーク１４２を連結する十字ピン１４３を備える公知の自在継手であり、第１ヨーク１４１から入力される回転トルクは第２ヨーク１４２に伝達されるとともに、第１ヨーク１４１は十字ピン１４３を揺動中心として第２ヨーク１４２に対して自在方向に揺動可能とされる。第２操舵軸１２２の他端は、このユニバーサルジョイント１４の第１ヨーク１４１に接続している。また、ユニバーサルジョイント１４の第２ヨーク１４２は、第３操舵軸１２３の一端に連結している。したがって、ユニバーサルジョイント１４は、第２操舵軸１２２と第３操舵軸１２３との間に設けられ、第２操舵軸１２２と第３操舵軸１２３との間のトルク伝達が可能となるように回転可能であり、且つ第２操舵軸１２２が第３操舵軸１２３に対して揺動可能となるように第２操舵軸１２２を第３操舵軸１２３に連結する連結部材として機能する。本実施形態の操舵装置１は、このユニバーサルジョイント１４を揺動中心として、第１操舵軸１２１、第２操舵軸１２２および操舵ハンドル１１が一体的に揺動することにより、所定方向にチルト作動することができるようになっている。

ユニバーサルジョイント１４が上記した構造である場合、ユニバーサルジョイント１４はその揺動方向によって揺動できる角度が小さい場合と大きい場合とが存在する。具体的には、十字ピン１４３を構成する十字状に伸びた４本のスパイダーアームの軸回りに第１ヨーク１４１が揺動する場合には第１ヨーク１４１は第２ヨーク１４２に対して大きく揺動することが可能であるが、スパイダーアームの軸回り方向から傾いた方向に第１ヨーク１４１が揺動する場合には、ヨーク同士の干渉によって揺動角度が制限される。第１ヨーク１４１が第２ヨーク１４２に対して大きく揺動することができる方向（以下、この方向を大揺動方向という）は、直交する４つのスパイダーアームのそれぞれの軸回りに揺動する方向であり、これらの方向は、ユニバーサルジョイントの軸回りに９０°間隔で直交する。この４つの方向に揺動することにより、ユニバーサルジョイント１４の第１ヨーク１４１に連結した第２操舵軸１２２は、第２ヨーク１４２に連結した第３操舵軸１２３に対して大きく揺動可能となる。したがって、大揺動方向とチルト方向とを一致させることによって、第１操舵軸１２１および第２操舵軸１２２を大きくチルト作動させることができる。

図に示すように、第３操舵軸１２３の側周には付勢部材としての板バネ１５が取り付けられている。この板バネ１５は、車体側に固定されたリテーナＲＴと第３操舵軸１２３との間に介挿されており、変形した場合に第３操舵軸１２３に復元力としての付勢力を付与する。図２は、第３操舵軸１２３と板バネ１５との関係を示す図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、本実施形態において第３操舵軸１２３は回転軸に垂直な断面形状が略四角形（略正方形）とされている。また、この第３操舵軸１２３は車体に固定された中空四角柱形状のリテーナＲＴの内壁で囲われた空間内に配置しており、このリテーナＲＴの内壁で囲われた空間の断面形状も図２に示すように略四角形形状を呈している。

本実施形態では、４つの板バネ１５がそれぞれリテーナＲＴの４つの内壁面に固定されている。４つの板バネ１５はそれぞれほぼ同一形状であり、それぞれの一端部１５ａおよび他端部１５ｂがリテーナＲＴの各内壁面に固定される。各板バネ１５はその中央部分に第３操舵軸１２３に向かって凸となる円弧状の面１５ｃが形成されている。この円弧状面１５ｃは金属で形成され、変形すると復元しようとして復元力を発揮する。そして、板バネ１５は円弧状面１５ｃの頭頂部がそれに対面する第３操舵軸１２３の側壁に接触した状態を保って第３操舵軸１２３に取り付けられている。各板バネ１５は、図２に示す状態、つまり円弧状面１５ｃの頭頂部が第３操舵軸１２３のそれぞれの側壁に接している状態が自然状態とされる。このため図２に示す状態では板バネ１５は弾性力を発生していない。なお、板バネ１５は図２に示す状態で弾性力を発生していてもよいが、この場合はそれぞれの板バネ１５が発生する弾性力が相殺されて第３操舵軸１２３にはトータルの付勢力が作用していない状態とされる。各板バネ１５は、それぞれの端部同士を連結して一つの板バネで構成してもよい。

図３は、図２と同様、図１におけるＡ−Ａ断面図であるが、板バネ１５から第３操舵軸１２３に付勢力が作用している状態を示す図である。図３に示す第３操舵軸１２３の回転位置は、図２に示す第３操舵軸１２３の回転位置から所定量回転した位置であり、第３操舵軸１２３の角部が板バネ１５の円弧状面１５ｃを押圧し、この押圧力によって板バネ１５の円弧状面１５ｃは変形される。この変形により円弧状面１５ｃが復元力（弾性力）を発揮し、この復元力が第３操舵軸１２３に図の矢印で示すように作用する。この復元力は４つの板バネ１５から同時に第３操舵軸１２３に作用し、且つ、対向する板バネ１５からの復元力同士が偶力となるので、第３操舵軸１２３には図において矢印で示す反時計回り方向の付勢力を４つの板バネ１５から受けることになる。よって、第３操舵軸１２３が回転可能である場合には、上記の板バネ１５からの付勢力によって第３操舵軸１２３が回転し、第３操舵軸１２３の回転位置が図２に示す回転位置となる。これに伴い第３操舵軸１２３に連結したユニバーサルジョイント１４も所定の回転位置となる。すなわち、板バネ１５は、第３操舵軸１２３に連結したユニバーサルジョイント１４が所定の回転位置となるように第３操舵軸１２３を介してユニバーサルジョイント１４を付勢する付勢部材である。

本実施形態においては、図２に示す状態における第３操舵軸１２３の回転位置、つまり、第３操舵軸１２３が４つの板バネ１５から受ける付勢力が作用しない回転位置、または作用してもつりあいが取れて実質的に第３操舵軸１２３が４つの板バネ１５から付勢力を受けていない回転位置が、第３操舵軸１２３の１回転あたりに４つ存在する。つまり、図２に示す第３操舵軸１２３の回転位置と、図２に示す回転位置から第３操舵軸１２３を９０°時計周り方向に回転した回転位置と、図２に示す回転位置から第３操舵軸１２３を１８０°時計周り方向に回転した回転位置と、図２に示す回転位置から第３操舵軸１２３を２７０°時計周り方向に回転した回転位置が、４つの板バネ１５から受ける付勢力が第３操舵軸１２３に作用しない回転位置である。本実施形態では、第３操舵軸１２３の回転位置がこの４つの回転位置となったときには、ユニバーサルジョイント１４の回転位置が、ユニバーサルジョイント１４の上記した４つの大揺動方向と第１操舵軸１２１および第２操舵軸１２２のチルト方向とが一致するような回転位置となるように、第３操舵軸１２３とユニバーサルジョイント１４とが連結されている。つまり、第３操舵軸１２３が図２に示す回転位置か、または図２に示す状態から９０°、１８０°、２７０°だけ第３操舵軸１２３を回転させた回転位置である場合には、ユニバーサルジョイント１４の第１ヨーク１４１に連結した第２操舵軸１２２が第２ヨーク１４２に連結した第３操舵軸１２３に対して大きく揺動可能であり、これにより、第１操舵軸１２１および第２操舵軸１２２が所定方向に大きくチルト作動することができる。

上記した第１操舵軸１２１、第２操舵軸１２２および第３操舵軸１２３は、図１に示すように同軸上に連結されて操舵入力軸１２を形成しており、ドライバーによる操舵ハンドル１１の操舵操作によってこれらが軸回りに回転する。このとき第１電磁クラッチ１３が連結状態である場合には、操舵ハンドル１１の操舵操作によって第１操舵軸１２１、第２操舵軸１２２および第３操舵軸１２３が全て同軸回転し、一方第１電磁クラッチ１３が遮断状態である場合には、操舵ハンドル１１の操舵操作によって第１操舵軸１２１のみが回転する。

図１に示すように、第３操舵軸１２３の一端（ユニバーサルジョイント１４が連結されている側とは反対側の端）にはケーブル４４の一端が接続されている。このケーブル４４は第３操舵軸１２３の回転を受けて回転する。ケーブル４４の他端は転舵装置３０に接続されている。

転舵装置３０は、ラックバー３１と、転舵用電動モータ３２と、ねじ送り機構３３を備えている。ラックバー３１は車両の左右方向に延びて配置されており、その両端には図示省略したタイロッドおよびナックルアームを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に接続されている。左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２はラックバー３１の軸線方向の変位により左右に転舵される。転舵用電動モータ３２はラックバー３１の外周に図示しないハウジングに収容された状態で組み付けられている。転舵用電動モータ３２の回転は、ねじ送り機構３３により減速されるとともにラックバー３１の軸線方向の変位に変換される。このラックバー３１の軸線方向の変位により転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵される。したがって、転舵用電動モータ３２は、転舵輪を転舵するための駆動力を発生する転舵アクチュエータに相当する。

また、転舵装置３０は、軸線回りに回転可能な操舵出力軸３４も有している。操舵出力軸３４の下端にはピニオンギヤ３４ａが固定されており、同ピニオンギヤはラックバー３１に設けたラック歯３１ａに噛み合ってラックアンドピニオン機構を構成する。したがって、操舵出力軸３４は、ラックバー３１およびねじ送り機構３３を介して転舵用電動モータ３２に連結されていることになり、転舵用電動モータ３２が回転するとその回転力によって操舵出力軸３４も回転する。さらに、転舵装置３０には、転舵角センサ３５が取り付けられている。この転舵角センサ３５はラックバー３１のハウジング（図示省略）に組み付けられて、ラックバー３１の基準位置からの軸線方向の変位量を検出して出力する。なお、この転舵角センサ３５は、操舵出力軸３４に組み付けられて、同出力軸３４の中立位置からの回転角を検出してもよい。ラックバー３１の基準位置からの軸線方向の変位量や、操舵出力軸３４の中立位置からの回転角は、転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の基準位置（例えば車輪の中立位置）からの転舵角に応じて変化するので、転舵角センサ３５は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δを検出し、出力していることになる。

操舵出力軸３４の上端には第２電磁クラッチ１６が連結している。この第２電磁クラッチ１６も上述の第１電磁クラッチ１３と同様に、入力軸１６１と、出力軸１６２と、クラッチ部１６３を有しており、これらが一体的にハウジング１６４に収納されている。また、入力軸１６１がケーブル４４に接続され、出力軸１６２が操舵出力軸３４に接続されている。そして、クラッチ部１６３が作動して入力軸１６１と出力軸１６２とが連結されると、ケーブル４４と操舵出力軸３４が連結されて両者間のトルク伝達が可能な連結状態となり、入力軸１６１と出力軸１６２との連通が遮断されるとケーブル４４と操舵出力軸３４との連結が遮断されて両者間でのトルク伝達が不能な遮断状態となる。ケーブル４４は第３操舵軸１２３に連結し、また操舵出力軸３４はラックバー３１およびねじ送り機構３３を介して転舵用電動モータ３２に連結しているから、この第２電磁クラッチ１６は、第３操舵軸１２３と転舵用電動モータ３２との間に介挿され、第３操舵軸１２３と転舵用電動モータ３２とが連結されて転舵用電動モータ３２の回転トルクが第３操舵軸１２３に伝達可能となる連結状態と、第３操舵軸１２３と転舵用電動モータ３２との連結が遮断されて転舵用電動モータ３２の回転トルクが第３操舵軸１２３に伝達不能となる遮断状態とを切り換える連結遮断装置に相当する。

また、本実施形態の操舵装置１は制御ユニット５０を備えている。この制御ユニット５０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とする。制御ユニット５０は、操舵角センサ４１、転舵角センサ３５などの各種センサからの検出情報を入力する。制御ユニット５０には上記の他に車速センサからの車速や、操舵トルクセンサからの操舵トルクが入力されてもよい。そして、制御ユニット５０は、入力された情報を基に、操舵反力用電動モータ４２、転舵用電動モータ３２、第１電磁クラッチ１３、第２電磁クラッチ１６などの駆動部を、図示しない駆動回路を介して駆動制御する。

上記構成の操舵装置１において、操舵装置１が正常に作動している場合、車両走行中は、第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６は共に遮断状態となるように制御ユニット５０により両クラッチ１３，１６の作動が制御されている。したがって、操舵ハンドル１１の操舵操作は第１操舵軸１２１に伝達されるが、第２操舵軸１２２や第３操舵軸１２３には伝達されない。通常の運転中、操舵角センサ４１にて検出される操舵角θなどが制御ユニット５０に入力され、これらの入力情報から制御ユニット５０は左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２が操舵ハンドル１１の操舵操作量に応じて転舵するように、転舵用電動モータ３２に適切な駆動制御指令を出力する。これにより転舵用電動モータ３２が駆動し、転舵用電動モータ３２の回転駆動力がねじ送り機構３３を介してラックバー３１の軸力に変換されてラックバー３１が軸方向移動し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が実行される。またこれと同時に制御ユニット５０は操舵反力用電動モータ４２に駆動指令を出力する。これを受けて操舵反力用電動モータ４２は操舵トルクに対抗する反力を発生する。この反力によりドライバーは操舵ハンドル１１から適度な操舵感を得る。

上述のように操舵装置１が正常な場合の車両走行時は第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６はともに遮断状態であるので、ドライバーによる操舵ハンドル１１の操舵操作は第１電磁クラッチ１３と第２電磁クラッチ１６との間に配設されている第２操舵軸１２２、ユニバーサルジョイント１４、第３操舵軸１２３およびケーブル４４には伝達されない。したがって、操舵ハンドル１１の操舵操作は制御ユニット５０を介した電気的な処理により転舵装置３０に伝達されて、転舵装置３０が駆動する。一方、操舵操作装置１０に異常が生じたときは、上記の電気的な処理により転舵装置３０に操舵ハンドル１１の操舵操作量を伝えるのではなく、機械的連結により操舵ハンドル１１の操舵操作量を直接転舵装置３０に伝えるようにする。このため異常時には第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６を共に連結状態とする。これにより、第１電磁クラッチ１３を介して第１操舵軸１２１と第２操舵軸１２２が連結されるとともに、第２電磁クラッチ１６を介してケーブル４４および第３操舵軸１２３と操舵出力軸３４とが連結される。このため、操舵ハンドル１１の回転は第１操舵軸１２１、第１電磁クラッチ１３、第２操舵軸１２２、ユニバーサルジョイント１４、第３操舵軸１２３、ケーブル４４、第２電磁クラッチ１６を介して転舵装置３０（操舵出力軸３４）に機械的に伝達され、この機械的な伝達により転舵装置３０が作動して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵される。

操舵ハンドル１１の操舵操作が転舵装置３０に機械的に伝達される場合は、操舵ハンドル１１の操舵操作により第１操舵軸１２１が回転してこの回転が第１電磁クラッチ１３を介して第２操舵軸１２２に、さらにユニバーサルジョイント１４を介して第３操舵軸１２３に伝達される。このため操舵ハンドル１１の操舵操作に伴って第３操舵軸１２３が回転する。ここで、図２および図３に示すように第３操舵軸１２３には板バネ１５が取り付けられているので、第３操舵軸１２３が回転することにより板バネ１５が変形して復元力を発揮し、この復元力が第３操舵軸１２３に作用する。この復元力は、第３操舵軸１２３を図２に示した回転位置および図２に示した回転位置から９０°、１８０°、２７０°回転した回転位置に留めようとして第３操舵軸１２３に働くため、これらの回転位置から離れる方向への第３操舵軸１２３の回転に対しては抵抗力として働き、近づく方向への第３操舵軸１２３の回転に対してはアシスト力として働く。したがって、操舵ハンドル１１の操舵操作に伴って板バネ１５の付勢力が抵抗力として働いたりアシスト力として働いたりするので、操舵トルクの変動が生じる。しかし、上述のように第３操舵軸１２３が操舵ハンドル１１に連結される場合は異常時であり、この異常時には転舵用電動モータ３２による転舵輪の転舵が行われずにドライバーが入力する操舵トルクにより転舵輪を転舵するものであるから、もともと操舵ハンドル１１を操舵操作するために必要な操舵トルクは大きいものである。上述のトルク変動は入力すべき操舵トルクに比して小さいため、ドライバーはこのトルク変動を感じないか、または無視し得る程度のトルク変動を感じる。

また、本実施形態の操舵装置１は、車両の停止時に、ユニバーサルジョイント１４をチルト中心として、操舵ハンドル１１、第１操舵軸１２１、第１電磁クラッチ１３および第２操舵軸１２２が一体的にチルト作動する。このチルト作動は、運転時における操舵ハンドル１１の位置を調整するために行われる通常のチルト作動の他、乗降性や車両空間内の有効利用などを考慮して車両停止時に大きな角度でチルト作動するチルトアゥエイを行うこともできるようにされている。例えば、図１の実線で示す位置が実際の運転中の操舵ハンドル１１の位置とした場合、チルトアゥエイ時におけるチルト作動により図の点線で示すように操舵ハンドル１１がほぼ垂直になるようにされる。これにより乗降性が良好になるとともに、車両空間内を有効に利用することができる。

このようなチルトアゥエイにおけるチルト作動時には、ユニバーサルジョイント１４の第１ヨーク１４１が第２ヨーク１４２に対して十字ピン１４３を中心として大きく揺動するが、ユニバーサルジョイント１４は上述のようにその揺動方向によって揺動角度が制限される状態が存在する。この点につき、本実施形態に係る操舵装置１は、第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６が遮断状態である正常時には、ユニバーサルジョイント１４およびこれに連結する第２操舵軸１２２および第３操舵軸１２３は操舵ハンドル１１や転舵用電動モータ３２に連結しておらず、フリーの状態とされているから、板バネ１５の付勢力によって第３操舵軸１２３の回転位置が図２に示す状態、あるいは図２に示す状態から９０°、１８０°、２７０°だけ回転した回転位置とされる。第３操舵軸１２３がこのような回転位置である場合は、上述のように、ユニバーサルジョイント１４の回転位置が、ユニバーサルジョイント１４の大揺動方向（第３操舵軸１２３に対して第２操舵軸１２２が大きく揺動可能となる方向）とチルト方向とが一致するような回転位置とされている。したがって、正常時（つまり第１電磁クラッチ１３と第２電磁クラッチ１６が遮断状態である時）は、常に大揺動方向とチルト方向とが一致しており、ドライバーはチルトアゥエイ時に操舵ハンドル１１、第１操舵軸１２１および第２操舵軸１２２を大きくチルト作動させることができる。

また、異常時には第１電磁クラッチ１３と第２電磁クラッチ１６とを連結状態として操舵ハンドル１１と転舵装置３０とが機械的に連結している。このため両クラッチ１３，１６を連結状態のままチルト作動を行う場合は、ユニバーサルジョイント１４の回転位置が、ユニバーサルジョイント１４の大揺動方向とチルト方向とが一致していない回転位置となっている場合も考えられる。このような場合にチルト作動した場合には、大きくチルト作動することができない。この場合、本実施形態においては、異常時であってチルトアゥエイを行う場合には、制御ユニット５０が第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６に制御指令を出力し、第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６がともに遮断状態とされる。このためユニバーサルジョイント１４およびこれに連結する第２操舵軸１２２および第３操舵軸１２３がフリーの状態となり、板バネ１５の付勢力により第３操舵軸１２３の回転位置が図２に示す回転位置またはこの回転位置から９０°、１８０°、２７０°回転した回転位置となる。したがって、ユニバーサルジョイント１４の回転位置が、大揺動方向とチルト方向とが一致する回転位置にされるため、第１操舵軸１２１および第２操舵軸１２２を大きくチルト作動させることができる。

以上のように、本実施形態では、第３操舵軸１２３に付勢部材としての板バネ１５を取り付けて、ユニバーサルジョイント１４の回転位置が所定の回転位置となるように板バネ１５がユニバーサルジョイント１４を付勢している。したがって、第１電磁クラッチ１３および第２電磁クラッチ１６を遮断状態としてユニバーサルジョイント１４がフリーの状態となっているときに、板バネ１５の付勢力によってユニバーサルジョイント１４の回転位置を、第３操舵軸１２３に対して第２操舵軸１２２が所定角度以上の大きな角度で揺動（チルト作動）することができるような回転位置とすることにより、第１操舵軸１２１および第２操舵軸１２２の大きなチルト作動が実現可能となる。また、このとき第１電磁クラッチ１３が遮断状態とされるので、ユニバーサルジョイント１４が板バネ１５の付勢力を受けて回転してもこの回転が第１操舵軸１２１および操舵ハンドル１１には伝わらず、操舵ハンドル１１が回転することはない。したがって、商品性の低下を抑えつつも、大きくチルト作動することが可能な操舵装置を提供することができる。

以上、本実施形態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い。例えば、上記実施形態では、板バネ１５は第３操舵軸１２３に取り付けたが、第２操舵軸１２２に取り付けてもよく、またユニバーサルジョイント１４自体に取り付けてもよい。また、本実施形態で用いるユニバーサルジョイント１４は１回転あたり４つの大揺動方向を持つものを例示したが、１回転あたり１つ以上の大揺動方向を持つものであれば、本発明を適用できる。さらに、本実施形態では付勢部材として板バネ１５を用いた例を説明したが、ユニバーサルジョイント１４を所定の回転位置に付勢することができるものであれば、他のバネでもよいし、ゴムなどでもよい。また、本実施形態ではステアバイワイヤ方式を採用した操舵装置について説明したが、操舵操作装置と転舵装置とが常時機械的に連結された通常の操舵装置にも適用できる。この場合には、走行中は第１電磁クラッチおよび第２電磁クラッチを連結状態とし、チルト時のみに両クラッチを遮断状態として付勢部材により連結部材を所定の回転位置にすることで、大きくチルト作動することができる。

本実施形態の操舵装置を示す概略図である。 図１におけるＡ−Ａ断面概略図であり、第３操舵軸が板バネから付勢力を受けていない状態を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ断面概略図であり、第３操舵軸が板バネから付勢力を受けている状態を示す図である。

符号の説明

１…操舵装置、１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１２１…第１操舵軸、１２２…第２操舵軸、１２３…第３操舵軸、１３…第１電磁クラッチ（第１連結遮断装置）、１４…ユニバーサルジョイント（連結部材）、１４１…第１ヨーク、１４２…第２ヨーク、１４３…十字ピン、１５…板バネ（付勢部材）、１５ａ…一端部、１５ｂ…他端部、１５ｃ…円弧状面、１６…第２電磁クラッチ（第２連結遮断装置）、３０…転舵装置、３２…転舵用電動モータ（転舵アクチュエータ）、３４…操舵出力軸、３５…転舵角センサ、４１…操舵角センサ、４２…操舵反力用電動モータ、４４…ケーブル、５０…制御ユニット

Claims (2)

1. 操舵ハンドルに連結し、操舵ハンドルの操舵操作により回転する第１操舵軸と、
   前記第１操舵軸に連結可能に配置された第２操舵軸と、
   前記第１操舵軸と前記第２操舵軸との間に介挿され、前記第１操舵軸と前記第２操舵軸とが連結された連結状態と前記第１操舵軸と前記第２操舵軸との連結が遮断された遮断状態とを切り換え可能な第１連結遮断装置と、
   転舵輪を転舵するための駆動力を発生する転舵アクチュエータと、
   前記転舵アクチュエータに連結可能に配置され、前記転舵アクチュエータの駆動力が伝達されることにより回転する第３操舵軸と、
   前記第２操舵軸と前記第３操舵軸との間に設けられ、前記第２操舵軸と前記第３操舵軸とのトルク伝達が可能となるように回転可能であり、且つ前記第２操舵軸が前記第３操舵軸に対して揺動可能となるように前記第２操舵軸と前記第３操舵軸とを連結する連結部材と、
   前記第３操舵軸と前記転舵アクチュエータとの間に介挿され、前記第３操舵軸と前記転舵アクチュエータとが連結された連結状態と前記第３操舵軸と前記転舵アクチュエータとの連結が遮断された遮断状態とを切り換え可能な第２連結遮断装置と、
   前記連結部材の回転位置が所定の回転位置となるように前記連結部材を付勢する付勢部材と、
   を備える車両の操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両の操舵装置において、
   前記所定の回転位置は、前記第３操舵軸に対して前記第２操舵軸が所定角度以上揺動可能となる回転位置であることを特徴とする、車両の操舵装置。

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