JP2008260443A - 車両用操舵支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェイルセイフを達成し簡易な構造で安価な車両用操舵支援装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール１１の操舵回転力Ｆｉが伝達される入力シャフト９と、操舵回転力Ｆｉに応じた転舵力Ｆｏを操向車輪１８に伝達する出力シャフト１０と、操舵角、車速、ヨーレイトの少なくとも１つに応じたリニアスライド力Ｆａｄｄを発生させるリニアスライド力発生手段と、操舵回転力Ｆｉを入力シャフト９から受けて出力シャフト１０へ伝達し転舵力Ｆｏを発生させるとともに、リニアスライド力Ｆａｄｄを入力シャフト９と出力シャフト１０のそれぞれの回転軸２ａの方向に作用させ、入力シャフト９と出力シャフト１０のそれぞれに対して回転軸２ａの方向に相対的に移動させると、入力シャフト９と出力シャフト１０とが相対的に回転し、リニアスライド力Ｆａｄｄを転舵力Ｆｏに添加可能な支援回転力Ｆａｄｄに変換するスライダ２１とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両における操舵を支援する車両用操舵支援装置に関する。

車両の操舵を支援する車両用操舵支援装置としては、いわゆる、ステアリングパワーアシストシステムのように、操舵において、ステアリングホイールを回転させるのに要する操舵回転力を軽減するものが提案されている。さらには、ステアリングホイールのハンドル角に対する操向車輪の操舵角の割合である舵角比を、車速に応じて変化させる技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１６３１７号公報

しかし、従来の車両用操舵支援装置は、フェイルセイフの観点から様々な対策が施される結果、機能的に冗長性を持つことになり、複雑で高価な装置になっている。

本発明は、前記問題点に鑑み、フェイルセイフを達成しつつ、簡易な構造で安価な車両用操舵支援装置を提供することを目的とする。

本発明は、ステアリングホイールの操舵回転力が伝達される入力シャフトと、前記操舵回転力に応じた転舵力を操向車輪に伝達する出力シャフトとを有する車両用操舵支援装置において、操舵角、車速、ヨーレイトの少なくとも１つに応じたリニアスライド力を発生させるリニアスライド力発生手段と、前記リニアスライド力を前記転舵力に添加可能な支援回転力に変換するスライダとを有し、前記スライダは、前記操舵回転力を前記入力シャフトから受けて前記出力シャフトへ伝達し前記転舵力を発生させるとともに、前記リニアスライド力を前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれの回転軸の方向に作用させ、前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対して回転軸の方向に相対的に移動させると、前記入力シャフトと前記出力シャフトとが相対的に回転することを特徴とする。

本発明の車両用操舵支援装置によれば、まず、ステアリングホイールに加えられた操舵回転力を、前記スライダは、前記入力シャフトから受けて前記出力シャフトへ伝達することができる。前記出力シャフトは、伝達された操舵回転力により回転し、操向車輪を転舵させることができる。

そして、前記スライダは、操舵角、車速、ヨーレイトの少なくとも１つに応じたリニアスライド力を、前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれの回転軸の方向に作用させることができる。この作用により、スライダは、前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対して回転軸の方向に相対的に移動する。そして、この移動により前記入力シャフトと前記出力シャフトの少なくとも一方は回転力を得て回転し、前記入力シャフトと前記出力シャフトとは相対的に回転する。この回転は、スライダを介して入力シャフトから出力シャフトに伝達された前記操舵回転力による回転とは独立している。このため、これら２種類の回転を、出力シャフトにおいて重畳させることができる。このことにより、舵角比を変化させることができる。また、入力シャフトと出力シャフトにリニアスライド力発生手段とスライダを加えただけの簡易で安価な構造により本発明を完成させることができる。

また、車両用操舵支援装置の失陥時には、前記スライダによる前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対しての相対的な移動を停止させることにより、スライダの移動による前記入力シャフトと前記出力シャフトとの相対的な回転のみを容易に停止できるので、本発明の車両用操舵支援装置はフェイルセイフな構成である。

前記スライダは、前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対して前記回転軸の方向に相対的に移動すると、前記入力シャフトと前記出力シャフトの少なくとも１つに対して、前記回転軸回りを相対的に回転することが好ましい。このことによれば、前記入力シャフトと前記出力シャフトとは相対的に回転し、前記入力シャフトの回転角と、前記出力シャフトの回転角とを違えることができる。

本発明によれば、フェイルセイフを達成しつつ、簡易な構造で安価な車両用操舵支援装置を提供できる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵支援装置を有する操舵システム１の構成図である。車両用操舵支援装置は、車両用操舵支援装置本体２と制御手段３とで構成されている。

ステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１２に一体結合されている。ステアリングシャフト１２は、連結シャフト１３を介して自在継手１９によって、入力シャフト９に連結されている。入力シャフト９には、ステアリングホイール１１の操舵回転力（操舵トルク）Ｆｉが伝達される。

車両用操舵支援装置本体２は、入力シャフト９の下部と、出力シャフト１０の上部とを含むように構成されている。出力シャフト１０の下部には、ピニオン１４が取り付けられている。ピニオン１４はラック１５に噛み合っており、ラック１５とピニオン１４とでラックアンドピニオン機構を構成している。ラックアンドピニオン機構は、ピニオン１４の回転運動を、ラック１５の直線運動に変換する。このように、車両用操舵支援装置本体２は、ステアリングホイール１１と、操向車輪１８を転舵するラックアンドピニオン機構との間に設置されており、ステアリングホイール１１に連結するステアリングシャフト１２に入力シャフト９を連結させることができ、ピニオン１４を前記出力シャフト１０に連結させることができる。

ラック１５の両端には、タイロッド１６及びナックルアーム１７を介して、操向車輪１８が接続されており、ラック１５の直線運動が、操向車輪１８の転舵運動に変換されるようになっている。出力シャフト１０は、操舵トルクＦｉに応じた転舵力Ｆｏを操向車輪１８に伝達する。

ステアリングパワーアシストシステムは、ラック１５に取り付けられ運転者の操舵に対して動力補助をするステアリングパワーアシストシステム本体４と、ステアリングホイール１１と車両用操舵支援装置本体２との間、例えば、入力シャフト９に配置されたトルクセンサ５とを有している。この配置によれば、舵角比が変化した場合のステアリングホイール１１での操舵トルクＦｉの変動分をステアリングパワーアシストシステムのパワーステアリングアシスト量により自動的に補償可能である。

トルクセンサ５は、ステアリングホイール１１から運転者によって入力される操舵トルクＦｉを検出する。ステアリングパワーアシストシステム本体４は、検出された操舵トルクＦｉに対応する信号を受信した制御手段３からの信号に基づき、操舵トルクＦｉに応じた動力補助をラック１５を介して出力する。

制御手段３は、ハンドル角計測手段６からハンドル角に対応する信号を受信し、車速計７から車速に対応する信号を受信し、ヨーレイト計測手段８からヨーレイトに対応する信号を受信する。制御手段３は、ハンドル角、車速、ヨーレイトに応じた駆動電流Ｄを出力し、車両用操舵支援装置本体２を駆動し、舵角比を変化させる。また、制御手段３は、トルクセンサ５から操舵トルクＦｉに対応する信号を受信し、ステアリングパワーアシストシステム本体４により動力補助を行う。

図２は、車両用操舵支援装置の車両用操舵支援装置本体２の分解斜視図である。図３は、車両用操舵支援装置の車両用操舵支援装置本体２の断面図であり、入力シャフト９が回転した場合を示している。図４は、図３のＡ−Ａ方向の断面図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ方向の断面図である。

図２に示すように、車両用操舵支援装置本体２は、入力シャフト９の下端側および出力シャフト１０の上端側を収容するスライダ２１と、スライダ２１を収容するスライダホルダ２４と、スライダ２１およびスライダホルダ２４の間に介在されるリテーナ２３と、スライダホルダ２４が内側に螺着されるウォームホイール２５とから構成される。

入力シャフト９の下端側の外周には、入力側ボール９ｂを略半分収容する幅と深さをもった縦に走る入力側溝９ａが２箇所、入力シャフト９の回転軸２ａを挟んで対向する位置に設けられている。各入力側溝９ａは、下部が入力シャフト９の下端側にまで達して開放された溝になっている。

出力シャフト１０の上端側の外周には、出力側ボール１０ｂを略半分収容する幅と深さをもった１本のらせん状の出力側溝１０ａが設けられている。この出力側溝１０ａは、上部が出力シャフト１０の上端側にまで達して開放された溝になっている。なお、入力シャフト９の下端面と出力シャフト１０の上端面は、スライダ２１に収容されると互いに対面するが、この下端面と上端面は、入力シャフト９と出力シャフト１０が近接または接触されて配置されたときに、入力シャフト９と出力シャフト１０の相対回転に支障がないような形状にされている。

スライダ２１の上側は、入力シャフト９の下端側を収容する部分であり、その内周面には入力側ボール９ｂを略半分収容する半球状の入力側窪み９ｃが２箇所、スライダ２１の回転軸２ａを挟んで対向する位置に設けられている。入力シャフト９の下端側には入力側溝９ａが形成されているので、入力側ボール９ｂを入力側窪み９ｃに納めた状態で、入力シャフト９の下端側をスライダ２１の上側に収容することができる。このように収容すると、入力シャフト９とスライダ２１は、相対回転不能、かつ、入力側溝９ａに沿って回転軸２ａ方向（上下方向）に相対移動可能となる。

一方、スライダ２１の下側は、出力シャフト１０の下端側を収容する部分であり、その内周面には出力側ボール１０ｂを略半分収容する半球状の出力側窪み１０ｃが２箇所、スライダ２１の回転軸２ａを挟んで対向する位置から所定量上下方向にずらして設けられている（らせん状の出力側溝１０ａのピッチを見込んだ位置に設けられている）。出力シャフト１０の上端側には前記のとおりらせん状の出力側溝１０ａが形成されているので、出力側ボール１０ｂを出力側窪み１０ｃに納めた状態で、出力シャフト１０の下端側をスライダ２１の下側に収容することができる。このように収容すると、出力シャフト１０とスライダ２１は、出力側溝１０ａに沿って相対回転可能、かつ、回転軸２ａ方向（上下方向）に相対移動可能となる。

スライダ２１は、その高さ方向の略中央部分の外周面に、スライダボール２２を略半分収容する幅と深さをもち、外周面を一周する環状の溝であるスライダ溝２１ａが形成されている。スライダホルダ２４は、その高さ方向の略中央部分の内周面に、スライダボール２２を略半分収容する幅と深さをもち、内周面を一周する環状の溝であるスライダ溝２４ａが形成されている。スライダホルダ２４は、スライダ溝２１ａとスライダ溝２４ａの間にスライダボール２２を複数保持したリテーナ２３介在させてスライダ２１を収容する。このため、スライダ２１とスライダホルダ２４とは、相対回転可能、かつ、回転軸２ａ方向への相対移動不能となる。なお、スライダ２１とスライダホルダ２４との間にスライダボール２２を複数保持したリテーナ２３介在させる組み付けは、例えば冷やしバメなどの手段が適用される。

図３に示すように、前記入力シャフト９と前記出力シャフト１０とは、回転軸２ａが互いに重なり一致するように、互いの端面が対向するように配置されており、入力シャフト９と出力シャフト１０の回転に伴う車両用操舵支援装置本体２のブレを低減している。
スライダ２１は、円筒形をしており、内部には前記入力シャフト９の下端部と前記出力シャフト１０の上端部とが挿入されている。

スライダ２１の上側の内周面（入力シャフト９の下端側と対向する対向面）に形成された窪み９ｃにボール９ｂが略半分収まっており、一方、入力シャフト９の下端側の外周面には上下方向の溝９ａが形成されていることから、前記の通り入力シャフト９とスライダ２１とは、相対回転不能、かつ、溝９ａに沿って軸２ａ方向（上下方向）に移動可能となる。

このため、スライダ２１と入力シャフト９とは、入力側ボール９ｂを挟んで、互いにスライドするので、入力側溝９ａに沿った方向（上下方向）にスライドする際には摩擦力が発生しにくく、入力側溝９ａに沿った方向とは異なる方向、たとえば、入力側溝９ａの垂直方向（軸周り）にスライドさせようとすると大きな摩擦力を発生させることができる。操舵トルクＦｉとリニアスライド力Ｆａｄｄ（図６参照）を効率よく伝達することができ、いわゆる、摩擦抵抗の小さいキーを形成することができる。

また、スライダ２１の下側の内周面（出力シャフト１０の上端側と対向する対向面）に形成された窪み１０ｃにボール１０ｂが略半分収まっており、一方、出力シャフト１０の下端側の外周面にはらせん状の溝１０ａが形成されていることから、前記のとおり出力シャフト１０とスライダ２１とは、溝１０ａに沿って相対回転可能、かつ、軸２ａ方向（上下方向）に移動可能となる。

このため、スライダ２１と出力シャフト１０とは、出力側ボール１０ｂを挟んで、互いにスライドするので、出力側溝１０ａに沿った方向には摩擦力が発生しにくく、出力側溝１０ａに沿った方向とは異なる方向には大きな摩擦力を発生させることができる。操舵トルクＦｉとリニアスライド力Ｆａｄｄ（図６参照）を効率よく伝達することができ、いわゆる、摩擦抵抗の小さいキーを形成することができる。

これらのことによれば、図３に示すように、入力シャフト９に加えられた操舵トルクＦｉを、入力側ボール９ｂを介してスライダ２１に伝達させることができ、そのスライダ２１の回転力Ｆｓｒは操舵トルクＦｉに等しくなる（Ｆｓｒ＝Ｆｉ）。入力シャフト９が、ハンドル角θｉだけ回転すれば、スライダ２１もハンドル角θｉだけ回転し、そのスライダ２１の回転角θｓｒはハンドル角θｉに等しくなる（θｓｒ＝θｉ）。同様に、スライダ２１に加えられた操舵トルクＦｉは、出力側ボール１０ｂを介して出力シャフト１０に伝達させることができ、その出力シャフト１０の転舵力Ｆｏは操舵トルクＦｉに等しくなる（Ｆｏ＝Ｆｓｒ＝Ｆｉ）。スライダ２１が、回転角θｓｒ（＝θｉ）だけ回転すれば、出力シャフト１０も転舵角θｏ（＝θｉ）だけ回転し、その出力シャフト１０の転舵角θｏはハンドル角θｉに等しくなる（θｏ＝θｓｒ＝θｉ）。すなわち、ハンドル角θｉをそのまま入力シャフト９から出力シャフト１０に伝達することができる。

前記のとおり、スライダホルダ２４は、スライダ溝２１ａとスライダ溝２４ａの間にスライダボール２２を複数保持したリテーナ２３を介在させてスライダ２１を収容する。このため、スライダ２１とスライダホルダ２４とは、相対回転可能、かつ、軸方向への移動不能となる。
ウォームホイール２５は、筐体２７の内部に回転自在に配置されている。このウォームホイール２５はウォームギア２６と歯合し、ウォームギア２６からの回転力が伝達されるようになっている。
２４スライダホルダ２４は、ウォームホイール２５の回転により上下運動するようになっている。

図４は、図３のＡ−Ａ矢視断面図であるが、この図４に示すように、入力側シャフト９は、スライダ２１に内挿されている。また、スライダ２１は、スライダホルダ２４に内挿されている。また、スライダホルダ２４は筐体２７に収められている。

図４に示すこの断面においては、スライダホルダ２４は、筐体２７に対して、相対回転不能、かつ、軸方向に沿った上下運動（紙面の手前から奥行き方向への運動）が可能である。また、スライダ２１は、スライダホルダ２４に対して軸周りの回転運動が可能である。また、スライダ２１はリテーナ２３を介在させてスライダホルダ２４に内挿されていることから、筐体２７に対しては、軸方向に沿った進退（上下）運動、かつ、軸周りの回転運動が可能である。また、入力シャフト９は、スライダ２１に対しては進退（上下）運動可能であるが、相対回転不能である。

図５は、図３のＢ−Ｂ矢視断面図であるが、この図５に示すように、出力側シャフト１０は、スライダ２１に内挿されている。また、スライダ２１は、リテーナ２３を介在させてスライダホルダ２４に内挿されている。また、スライダホルダ２４は、ウォームホイール２５に内挿され、螺合し、嵌通している。ウォームホイール２５は、ウォームギア２６に螺合している。また、ウォームホイール２５とウォームギア２６は筐体２７に収められている。筐体２７にはモータ２８が固定されている。モータ２８は、駆動電流Ｄにより回動し、ウォームギア２６を回動させることができる。

車両用操舵支援装置は、操舵トルクＦｉに応じたリニアスライド力Ｆａｄｄを発生させるリニアスライド力発生手段を有していると考えることができる。このリニアスライド力発生手段は、図１の制御手段３も含めて、操舵トルクＦｉに応じて回動する図５に示すモータ２８と、このモータ２８により回転するウォームギア２６（図３と図５参照）とを有している。

さらに、リニアスライド力発生手段は、ウォームホイール２５と、スライドキー溝２７ａ（図３参照）と、スライダホルダ２４と、リテーナ２３付きのスライダボール２２とを有している。ウォームホイール２５は、外歯がウォームギア２６と噛み合って減速回転し、内歯が内ねじ歯２５ａ（図２参照）になっている。スライドキー溝２７ａ（図３参照）は、筐体２７に回転軸２ａと平行に形成されている。スライダホルダ２４は、円筒形であり、ウォームホイール２５の内ねじ歯２５ａと螺合する外ねじ歯２４ｃを有し、かつ、スライドキー溝２７ａ内に設けられ回転を抑止するスライドキー２４ｂ（図２と図４参照）を有し、ウォームホイール２５の回転により回転軸２ａの方向に移動するスライダホルダ２４とを有している。スライダボール２２は、回転軸２ａと平行な方向に垂直な方向に、スライダ２１の外周面に形成されたスライダ溝２１ａと、同様な方向にスライダホルダ２４の内周面に形成されたスライダ溝２４ａとに嵌め込まれている。このことにより、スライダホルダ２４は、回転軸２ａ回りに回転自在にスライダ２１を支持することができる。そして、モータ２８（図５参照）を回動させることで、図６に示すようにスライダホルダ２４を回転軸２ａの方向に実スライド量Ｓａｄｄだけ移動させ、リニアスライド力Ｆａｄｄを発生させることができる。スライダホルダ２４の回転軸２ａの方向の移動に伴って、スライダ２１も回転軸２ａの方向に実スライド量Ｓａｄｄだけ移動し、スライダ２１は、前記入力シャフト９と前記出力シャフト１０のそれぞれに対して回転軸２ａの方向に相対的に実スライド量Ｓａｄｄだけ移動することになる。

リニアスライダ２１が、入力シャフト９と出力シャフト１０のそれぞれに対して回転軸２ａの方向に相対的に実スライド量Ｓａｄｄだけ移動すると、入力シャフト９は出力シャフト１０に対して相対的に回転する。相対的に回転するのは、前記入力側溝９ａの方向の回転軸２ａと平行な方向となす入力側角度は、前記出力側溝１０ａの方向の回転軸２ａと平行な方向となす出力側角度と異なっているからである。入力シャフト９と出力シャフト１０に対するスライダ２１の等しい実スライド量Ｓａｄｄに対して、入力シャフト９の回転角と、出力シャフト１０の回転角とを違えることができ、入力シャフト９と出力シャフト１０とで回転角度差を生じさせることができる。

前記スライダ２１は、入力シャフト９と出力シャフト１０のそれぞれに対して回転軸２ａの方向に相対的に移動すると、入力シャフト９と出力シャフト１０の少なくとも１つに対して、回転軸２ａ回りを相対的に回転している。このことにより、入力シャフト９と出力シャフト１０とは相対的に回転し、入力シャフト９の回転角と、出力シャフト１０の回転角とを違えることができる。

なお、前記入力側角度及び前記出力側角度は、９０度より小さいことが好ましい。このことによれば、スライダ２１を回転軸２ａの方向に移動させることで、入力シャフト９と出力シャフト１０を回転軸２ａの方向に移動させることなく回転させることができたり、特に、図６の入力シャフト９に示すように、例えば入力側角度が０（ゼロ）度の場合は、スライダ２１を回転軸２ａの方向に移動させても、入力シャフト９を回転させることなく回転軸２ａの方向に移動させなくすることもできたりする。すなわち、前記入力側角度と前記出力側角度のどちらか一方のみが０度であれば、スライダ２１を回転軸２ａの方向に移動させることにより、その一方（例えば入力シャフト９）を回転させること無しに、残りの一方（例えば出力シャフト１０）のみを回転させることができる。また、０度であれば、入力側溝９ａあるいは出力側溝１０ａは回転方向に対して直角に配置されるので、大きな摩擦力を容易に発生させることができ、操舵トルクＦｉを確実にスライダ２１に伝えたり、スライダ２１から操舵トルクＦｉを伝えられたりすることができる。

すなわち、前記入力側角度及び前記出力側角度のどちらか一方が０度の場合、前記スライダ２１は、入力シャフト９と出力シャフト１０の一方（例えば入力シャフト９）に対して、相対的に回転することなく、回転軸２ａの方向に相対的に移動し、その一方（入力シャフト９）に対する他方（例えば出力シャフト１０）に対して、回転軸２ａの方向に相対的に移動することにより相対的に回転する。スライダ２１は、入力シャフト９と出力シャフト１０の一方（入力シャフト９）に対して、相対的に回転することがないので、スライダ２１はその一方（入力シャフト９）と共に等しい回転速度で等しい回転角だけ回転することができる。そして、そして、スライダ２１は前記他方（出力シャフト１０）に対して相対的に回転することにより、その他方（出力シャフト１０）はその一方（入力シャフト９）に対して相対的に回転することができる。

そして、スライダ２１の回転軸２ａの方向の移動により、入力シャフト９と出力シャフト１０の少なくとも一方は回転力を得て回転し、入力シャフト９と出力シャフト１０とは相対的に回転する。この回転は、スライダ２１を介して入力シャフト９から出力シャフト１０に伝達された操舵トルクＦｉによる回転とは独立している。このため、これら２種類の回転を、出力シャフト１０において重畳させることができる（Ｆｏ＝Ｆｉ＋Ｆａｄｄ）。すなわち、リニアスライド力Ｆａｄｄを転舵力Ｆｏに添加可能な支援回転力に変換している。同様に、転舵角θｏにも、ハンドル角θｉと、リニアスライド力Ｆａｄｄに起因する入力シャフト９と出力シャフト１０の回転角度差、具体的に図６によればリニアスライド力Ｆａｄｄに起因する出力シャフト１０の回転角θａｄｄとを重畳させることができる（θｏ＝θｉ＋θａｄｄ）。なお、リニアスライド力Ｆａｄｄに起因する出力シャフト１０の回転角θａｄｄは、θａｄｄ＝２π×Ｓａｄｄ／Ｓｌｅａｄｏの式により求めることができる。ここで、Ｓｌｅａｄｏは、出力シャフト１０が、入力シャフト９に対して相対的に１回転したときに、回転軸２ａの方向に入力シャフト９に対して相対的に移動する距離である。具体的に図６によれば、Ｓｌｅａｄｏは、出力シャフト１０が、スライダ２１に対して相対的に１回転したときに、回転軸２ａの方向にスライダ２１に対して相対的に移動する距離である。

以上により、舵角比を変化させることができ、入力シャフト９と出力シャフト１０にリニアスライド力発生手段とスライダ２１を加えただけの簡易で安価な構造により第１の実施形態を完成させることができている。また、車両用操舵支援装置の失陥時には、前記スライダ２１による前記入力シャフト９と前記出力シャフト１０のそれぞれに対しての相対的な回転軸２ａの方向の移動を停止させることにより、スライダ２１の移動による前記入力シャフト９と前記出力シャフト１０との相対的な回転のみを容易に停止できる。このように、第１の実施形態の車両用操舵支援装置は、容易にフェイルセイフな構成を構築できる。

前記リニアスライド力発生手段は、操舵トルクＦｉが作用して回転したステアリングホイール１１（図１参照）のハンドル角θｉに応じて、スライダ２１を回転軸２ａの方向に移動する実スライド量Ｓａｄｄを決定するスライド量決定手段を有している。このことによれば、スライダ２１が実スライド量Ｓａｄｄを移動するようにリニアスライド力Ｆａｄｄを発生させることができる。

図７は、リニアスライド力発生手段を構成する制御手段３（図１参照）のブロック図である。そして、制御手段３がスライド量決定手段を有し、スライド量決定手段は、ハンドル角θｉに応じた信号と、車速に応じた信号と、車両用操舵支援装置の失陥の有無に応じた失陥信号とを入力する入力手段３１と、オフセット回転角決定手段３２と、オフセット済みハンドル角算出手段３４と、基本スライド量決定手段３５と、レシオ決定手段３３と、レシオ依存の実スライド量算出手段３６と、実スライド量Ｓａｄｄに対応する信号に基づいてスライダ２１を実スライド量Ｓａｄｄだけ回転軸２ａの方向に移動させるための駆動電流Ｄを出力する出力手段３７とを有している。そして、出力手段３７は、失陥信号を受信すると、スライダ２１が回転軸２ａの方向の移動を停止するような駆動電流Ｄを出力し、モータ２８をロックさせる。なお、リニアスライド力発生手段内に、メカニカルストッパを設けることにより、スライダ２１のスライド方向の移動を拘束してもよい。

オフセット回転角決定手段３２は、車速に応じて、ハンドル角θｉをオフセットするためのオフセット回転角を決定する。なお、オフセット回転角決定手段３２は、車速に応じて、オフセット回転角を抽出可能な車速−オフセット回転角データベースを用いて、オフセット回転角を決定してもよい。

オフセット済みハンドル角算出手段３４は、計測されたハンドル角θｉから、オフセット回転角を引いて、オフセット済みハンドル角を算出する。

基本スライド量決定手段３５は、前記オフセット済みハンドル角に応じて、スライダ２１を移動させる基本スライド量を決定する。基本スライド量決定手段３５は、前記オフセット済みハンドル角に応じて、基本スライド量を抽出可能なハンドル角−スライド量データベースを用いて、基本スライド量を決定してもよい。

レシオ決定手段３３は、前記車速に応じてレシオを決定する。レシオ決定手段３３は、前記車速に応じて、レシオを抽出可能な車速−レシオデータベースを用いて、レシオを決定してもよい。

レシオ依存の実スライド量算出手段３６は、前記レシオと前記基本スライド量を積算して前記実スライド量を算出する。

この制御手段３によれば、ハンドル角θｉに対する実スライド量Ｓａｄｄを、ハンドル角θｉ及び車速に応じて変化させることにより、結果的に転舵角θｏを変える舵角比可変制御を行うことができる。このことにより、低速域での取り回し性の向上、中速域での回頭性の向上、高速域での安定性の向上を両立させることができる。

図８（ａ）は、ハンドル角θｉに対する出力シャフト１０の回転角θｏの関係を示している。基本的に、ハンドル角θｉに対して出力シャフト１０の回転角θｏは、原点Ｏ１を通り比例関係を有すると考えられる。ここで、車速に応じて、オフセット回転角を設けることにより、ハンドル角θｉに対して不感帯を設けることができる。不感帯では、ハンドル角θｉを変化させても出力シャフト１０の回転角θｏは０（ゼロ）で一定である。ここで、原点Ｏ₁をオフセット回転角だけ移動させて、原点Ｏ₂とすれば、ハンドル角からオフセット回転角を引いたオフセット済みハンドル角は、回転角θｏに対して比例関係を有し、基本形と同様に扱うことができる。前記オフセット済みハンドル角算出手段３４では、このような減算を行っている。

図８（ｂ）は、オフセット回転角を設定する際の、ハンドル角θｉに対する実スライド量Ｓａｄｄの関係を示している。オフセット回転角を設けるためには、ステアリングホイール１１をオフセット回転角だけ回しても、出力シャフト１０では、ステアリングホイール１１によってオフセット回転角だけ回転するが、スライダ２１によってオフセット回転角だけ逆回転することにより、互いに相殺され回転しない。この出力シャフト１０をオフセット回転角だけ逆回転するための実スライド量が、図８（ｂ）に示すオフセットスライド量である。なお、原点を原点Ｏ₁₁から原点Ｏ₁₂に移動させることにより、前記基本スライド量決定手段３５で用いるハンドル角−スライド量データベースの座標系を変更せずにそのまま使用することができる。

あらたに、オフセットスライド量決定手段を設け、車速に応じて、ハンドル角θｉをオフセットするためのオフセットスライド量を決定してもよい。さらに、オフセットスライド量決定手段は、車速に応じて、オフセットスライド量を抽出可能な車速−オフセットスライド量データベースを用いて、オフセットスライド量を決定してもよい。

図９（ａ）は、オフセット済みハンドル角θｉに対する出力シャフト１０の回転角θｏの関係を示すグラフであり、図９（ｂ）はオフセット済みハンドル角θｉに対する実スライド量Ｓａｄｄの関係を示すグラフである。

例えば、図９（ａ）中の直線ａのように、ハンドル角θｉが９０度回転すると出力シャフト１０の回転角θｏが１８０度回転するように、舵角比が２の場合を実現するためには、図９（ｂ）中の直線ａのように、ハンドル角θｉが９０度回転すると出力シャフト１０が同じ回転方向に９０度回転するように、実スライド量Ｓａｄｄを設定すればよい。

例えば、図９（ａ）中の直線ｂのように、ハンドル角θｉが９０度回転するまでは出力シャフト１０の回転角θｏも舵角比が１になるように回転し、ハンドル角θｉが９０度を超えると出力シャフト１０の回転角θｏは舵角比が２になるように回転している場合を実現するためには、図９（ｂ）中の直線ｂのように、ハンドル角θｉが９０度回転までは、実スライド量Ｓａｄｄを０（ゼロ）で一定とし、９０度を超えてから出力シャフト１０が入力シャフト９と同じ回転方向に舵角比が２になるように、実スライド量Ｓａｄｄを設定すればよい。

例えば、図９（ａ）中の直線ｃのように、ハンドル角θｉが９０度回転するまでは出力シャフト１０の回転角θｏも舵角比が０．５になるように回転し、ハンドル角θｉが９０度を超えると出力シャフト１０の回転角θｏは舵角比が０（ゼロ）になるように回転している場合を実現するためには、図９（ｂ）中の直線ｃのように、ハンドル角θｉが９０度回転までは、出力シャフト１０が入力シャフト９と逆の回転方向に舵角比が０．５になるように、実スライド量Ｓａｄｄを設定すればよく、ハンドル角θｉが９０度を超えてからは、出力シャフト１０が入力シャフト９と逆の回転方向に舵角比が０になるように、実スライド量Ｓａｄｄを設定すればよい。

図１０は、リニアスライド力発生手段を構成する制御手段３（図１参照）のブロック図（その２）であり、図７のブロック図に示す制御手段３に対して、単独あるいは併用することができる。そして、制御手段３は前記スライド量決定手段を有し、前記スライド量決定手段は、ハンドル角θｉに応じた信号と、車速に応じた信号と、ヨーレイトに応じた信号と、車両用操舵支援装置の失陥の有無に応じた失陥信号とを入力する入力手段３１と、目標ヨーレイト決定手段３８と、ヨーレイト偏差算出手段３９と、ヨーレイト依存の実スライド量決定手段４０と、実スライド量Ｓａｄｄに対応する信号に基づいてスライダ２１を実スライド量Ｓａｄｄだけ回転軸２ａの方向に移動させるための駆動電流Ｄを出力する出力手段３７とを有している。そして、出力手段３７は、失陥信号を受信すると、スライダ２１が回転軸２ａの方向の移動を停止するような駆動電流Ｄを出力する。

目標ヨーレイト決定手段３８は、計測されたハンドル角及び車速に基づいて、車両を安定させる目標ヨーレイトを決定する。なお、目標ヨーレイト決定手段３８は、計測されたハンドル角及び車速に基づいて、車両を安定させる目標ヨーレイトを抽出可能な車速−ハンドル角−目標ヨーレイトデータベースを用いて、目標ヨーレイトを決定してもよい。

ヨーレイト偏差算出手段３９は、前記目標ヨーレイトから、計測された実ヨーレイトを引いて、ヨーレイト偏差を算出する。

ヨーレイト依存の実スライド量決定手段４０は、前記ヨーレイト偏差に応じて、前記実スライド量を決定するヨーレイト依存の実スライド量決定手段４０とを有している。ヨーレイト依存の実スライド量決定手段４０は、前記ヨーレイト偏差に応じて、前記実スライド量を抽出可能なヨーレイト偏差−スライド量データベースを用いて、実スライド量を決定してもよい。

この制御手段３によれば、実際の車両の実ヨーレイトと、モデル出力値である目標ヨーレイトとの偏差を減少させる補正をする方向に実スライド量を加減することができるので、車両を安定させる方向へ転舵角θｏの自動制御を行うことができる。

（第１の実施形態の変形例１）
図１１（ａ）は、本発明の第１の実施形態の変形例１に係る車両用操舵支援装置の要部の断面図である。第１の実施形態の変形例１の車両用操舵支援装置が、第１の実施形態の車両用操舵支援装置と異なる点は、入力シャフト９に関して、入力側溝９ａがスライダ２１に形成され、入力側窪み９ｃが入力シャフト９に形成されている点である。また、出力シャフト１０に関して、出力側溝１０ａがスライダ２１に形成され、出力側窪み１０ｃが出力シャフト１０に形成されている点が異なっている。第１の実施形態の変形例１によっても、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第１の実施形態の変形例２）
図１１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の変形例２に係る車両用操舵支援装置の要部の断面図である。第１の実施形態の変形例２の車両用操舵支援装置が、第１の実施形態の変形例１の車両用操舵支援装置と異なる点は、入力側溝９ａが回転軸２ａと平行な方向と平行でない点である。また、出力側溝１０ａが回転軸２ａと平行である点が異なっている。第１の実施形態の変形例２によっても、第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例１と同様の効果を奏することができる。

（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る車両用操舵支援装置の要部の断面図である。第２の実施形態の車両用操舵支援装置が、第１の実施形態の車両用操舵支援装置と異なる点は、前記リニアスライド力発生手段を構成するスライダホルダ２４が、筐体２７に固定されている点である。このことに関連し、スライダホルダ２４を移動させるウォームホイール２５、ウォームギア２６、スライドキー溝２７ａ、モータ２８、制御手段３が省かれている。

そして、スライダ２１とスライダホルダ２４とは、回転軸２ａと平行で互いに対向するスライダ対向面を有し、このスライダ対向面の少なくとも１つには、回転軸２ａと平行な方向となす角度が０度を超え９０度より小さい方向に、スライダ溝２１ａが形成されている。操舵トルクＦｉを入力シャフト９から受けてスライダ２１が回転して、スライダ溝２１ａをスライダボール２２が相対的に移動することで、スライダ２１はスライダホルダ２４に対して回転軸２ａの方向に移動し、リニアスライド力Ｆａｄｄを発生させ、出力シャフト１０をθａｄｄだけ回転させることができる。なお、第１の実施形態と同様に、入力シャフト９のハンドル角θｉはそのまま出力シャフト１０に伝達されるので、転舵角θｏは、ハンドル角θｉとθａｄｄの和になる（θｏ＝θｉ＋θａｄｄ）。このように、第２の実施形態によっても、舵角比を変更することができる。リニアスライド力Ｆａｄｄに起因するスライダ２１の実スライド量Ｓａｄｄは、Ｓａｄｄ＝Ｓｌｅａｄｓ×θｓｒ／２πの式により求めることができる。ここで、Ｓｌｅａｄｓは、スライダ２１が、スライダホルダ２４に対して相対的に１回転したときに、回転軸２ａの方向に相対的に移動する距離である。また、θｓｒは、スライダ２１の回転角で、入力シャフト９のハンドル角θｉに等しくなる。

そして、スライダ溝２１ａの方向や傾きを調整することにより、任意にステアリングホイール１１（図１参照）のハンドル角に対する舵角比を非線形特性に調整することができる。モータ２８などの駆動装置や制御手段３が不要になるため、安価なシステムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵支援装置を有する操舵システムの構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵支援装置の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵支援装置の断面図であり、入力シャフトが回転した場合を示している。 図３のＡ−Ａ方向の断面図である。 図３のＢ−Ｂ方向の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る車両用操舵支援装置の断面図であり、スライダが移動した場合を示している。 制御手段のブロック図（その１）である。 （ａ）はハンドル角に対する出力シャフトの回転角の関係を示すグラフであり、オフセット回転角とオフセット済みハンドル角を表示し、（ｂ）はハンドル角に対する実スライド量の関係を示すグラフであり、オフセットスライド量を表示している。 （ａ）はオフセット済みハンドル角に対する出力シャフトの回転角の関係を示すグラフであり、（ｂ）はオフセット済みハンドル角に対する実スライド量の関係を示すグラフである。 制御手段のブロック図（その２）である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態の変形例１に係る車両用操舵支援装置の断面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態の変形例２に係る車両用操舵支援装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用操舵支援装置の断面図である。

符号の説明

１ 操舵システム
２ 車両用操舵支援装置本体
３ 制御装置
４ ステアリングパワーアシストシステム本体
５ トルクセンサ
６ ハンドル角計測手段
７ 車速計
８ ヨーレイト計測手段
９ 入力シャフト
９ａ 入力側溝
９ｂ 入力側ボール
９ｃ 入力側窪み
１０ 出力シャフト
１０ａ 出力側溝
１０ｂ 出力側ボール
１０ｃ 出力側窪み
１１ ステアリングホイール
１２ ステアリングシャフト
１３ 連結シャフト
１４ ピニオン
１５ ラック
１６ タイロッド
１７ ナックルアーム
１８ 操向車輪
１９ 自在継手
２１ スライダ
２１ａ スライダ溝
２２ スライダボール
２３ リテーナ
２４ スライダホルダ
２４ａ スライダ溝
２４ｂ スライドキー
２４ｃ 外ねじ歯
２５ ウォームホイール
２５ａ 内ねじ歯
２６ ウォームギア
２７ 筐体
２７ａ スライドキー溝
２８ モータ
３１ 入力手段
３２ オフセット回転角決定手段
３３ レシオ決定手段
３４ オフセット済みハンドル角算出手段
３５ 基本スライド量決定手段
３６ レシオ依存の実スライド量算出手段
３７ 出力手段
３８ 目標ヨーレイト決定手段
３９ ヨーレイト偏差算出手段
４０ ヨーレイト依存の実スライド量決定手段

Claims (3)

1. ステアリングホイールの操舵回転力が伝達される入力シャフトと、前記操舵回転力に応じた転舵力を操向車輪に伝達する出力シャフトとを有する車両用操舵支援装置において、
   操舵角、車速、ヨーレイトの少なくとも１つに応じたリニアスライド力を発生させるリニアスライド力発生手段と、
   前記リニアスライド力を前記転舵力に添加可能な支援回転力に変換するスライダとを有し、
   前記スライダは、前記操舵回転力を前記入力シャフトから受けて前記出力シャフトへ伝達し前記転舵力を発生させるとともに、前記リニアスライド力を前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれの回転軸の方向に作用させ、前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対して回転軸の方向に相対的に移動させると、前記入力シャフトと前記出力シャフトとが相対的に回転することを特徴とする車両用操舵支援装置。
2. 失陥時には、前記スライダによる前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対しての相対的な移動を停止させることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵支援装置。
3. 前記スライダは、前記入力シャフトと前記出力シャフトのそれぞれに対して前記回転軸の方向に相対的に移動すると、前記入力シャフトと前記出力シャフトの少なくとも１つに対して、前記回転軸回りを相対的に回転することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用操舵支援装置。

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