JP2009078656A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 遊星歯車機構にて減速して回転を伝達する場合に、遊星歯車機構の構成ギア間にて生じるバックラッシに起因して発生する歯打ち音を低減させること。
【解決手段】 車両の操舵装置には、アッパーシャフト１１の回転をロアーシャフト１２に減速して伝達可能な遊星歯車機構９０が設けられている。遊星歯車機構９０は、アッパーシャフト１１に設けたサンギア９１と、ロアーシャフト１２に設けたキャリア９２と、回転不能なリングギア９３と、サンギア９１と噛合可能かつリングギア９３と噛合不能な第１プラネタリギア９４と、リングギア９３と噛合可能かつサンギア９１と噛合不能でトルクケーブル９６を介して第１プラネタリギア９４に連結されている第２プラネタリギア９５と、第１プラネタリギア９４をサンギア９１に向けて付勢する第１圧縮ばね９７と、第２プラネタリギア９５をリングギア９１に向けて付勢する第１圧縮ばね９８を備えている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、運転者によって操作される操舵手段と、同操舵手段と転舵輪とを連結して前記操舵手段を介して入力される操舵力を前記転舵輪に伝達する伝達軸と、同伝達軸に接続されて前記操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段とを備えた車両の操舵装置に関する。

従来から、運転者による操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段を備えた車両の操舵装置において、操舵状態の異常検出に基づいて補助力付与手段の作動を停止させる場合に、操舵性の悪化を抑制する提案がなされている。例えば、下記特許文献１には、操舵状態を推定するための複数の検出手段からの検出情報を取り込み、電動モータ（補助力付与手段）の作動を停止させる場合に複数の検出手段のうち正常に作動している検出手段を選択し、選択した検出手段からの検出値を監視しながら電動モータによるアシストトルク（補助力）の付勢を徐々に低下させる電動パワーステアリング制御装置が示されている。この電動パワーステアリング制御装置によれば、電動モータを停止させる場合に、操舵ハンドルが徐々に重くなるため、操舵違和感による操舵性の悪化を抑制することができるようになっている。
特開２００５−６７２６２号公報

しかし、上記特許文献１に示された従来の電動パワーステアリング制御装置であっても、電動モータの作動が完全に停止した後には、アシストトルクが付与されることがない。このため、運転者が操舵ハンドルを回動操作するためには大きな操舵力（操舵トルク）が必要となり、運転者に対して肉体的な負担を強いることになる。したがって、何らかの異常が発生し補助力付与手段が所定の補助力を付与しない状態であっても、運転者が操舵手段を介して入力する操舵力のみで容易に転舵輪を転舵させることができて、良好な操舵性を確保することが望まれている。

上記した問題に対して、操舵手段からの操舵力によって回転可能な第１軸の回転を第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸に同速にてまたは減速して伝達可能な変速機構を備える車両の操舵装置が提案されている。この車両の操舵装置によれば、操舵手段の操作に対して補助力付与手段が所定の補助力を付与する通常状態においては、変速機構にて第１軸の回転が同速にて第２軸に伝達される。一方、操舵手段の操作に対して補助力付与手段が所定の補助力を付与しない補助力付与停止状態においては、変速機構にて第１軸の回転が減速されて第２軸に伝達される。このため、何らかの異常が発生し補助力付与手段が所定の補助力を付与しない状態であっても、運転者が操舵手段を介して入力する操舵力のみで容易に転舵輪を転舵させることができて、良好な操舵性を確保することできる。

ところで、前記変速機構が、車体側に回転不能に固定されているリングギアと、第１軸に同軸的かつ一体的に設けられているサンギアと、第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているキャリアと、このキャリアに組付けられサンギアおよびリングギアと噛合可能なプラネタリギアを備える遊星歯車機構を有している場合には、プラネタリギアがサンギアおよびリングギアと噛み合う状態でサンギアの回りを自転および公転することによって、第１軸の回転が減速されて第２軸に伝達される。このとき、プラネタリギアとサンギア間にて生じるバックラッシ（歯車間の隙間）及びプラネタリギアとリングギア間にて生じるバックラッシに起因して歯打ち音が発生するおそれがある。この歯打ち音は、特に、悪路走行時には、転舵輪から入力される振動が遊星歯車機構のバックラッシに伝達されることによって助長されるおそれがあり、低車速時には、エンジン音が小さいことによって相対的に大きく感じられるおそれがある。

本発明は、上記した問題（歯打ち音の発生）に対処すべくなされたものであり、運転者によって操作される操舵手段と、同操舵手段と転舵輪とを連結して前記操舵手段を介して入力される操舵力を前記転舵輪に伝達する伝達軸と、同伝達軸に接続されて前記操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段とを備えた車両の操舵装置において、前記伝達軸は、前記操舵手段側に配置され前記操舵手段からの操舵力によって回転可能な第１軸と、前記転舵輪側に配置され前記第１軸を軸方向にて移動可能に収容し前記第１軸の回転を同速にてまたは減速して伝達可能な変速機構を介して前記第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸を備えていて、前記変速機構が、車体側に回転不能に固定されているリングギアと、前記第１軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記第１軸の軸方向移動に伴って軸方向に移動可能なサンギアと、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているキャリアと、このキャリアに組付けられ前記サンギアに対して噛合可能かつ前記リングギアに対して噛合不能な第１プラネタリギアと、前記キャリアに組付けられ前記リングギアに対して噛合可能かつ前記サンギアに対して噛合不能でトルク伝達部材を介して前記第１プラネタリギアにトルク伝達可能に連結されている第２プラネタリギアと、前記第１プラネタリギアを前記サンギアに向けて付勢する第１付勢手段と、前記第２プラネタリギアを前記リングギアに向けて付勢する第２付勢手段を備える遊星歯車機構と、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記サンギアの軸方向移動によって前記サンギアと噛合・非噛合可能なアウトプットギアを備えており、前記サンギアが前記アウトプットギアと噛合し前記第１プラネタリギアと噛合していない状態では、前記第１軸の回転が同速にて前記第２軸に伝達され、前記サンギアが前記第１プラネタリギアと噛合し前記アウトプットギアと噛合していない状態では、前記第１軸の回転が減速されて前記第２軸に伝達されることに特徴がある。

本発明による車両の操舵装置においては、操舵手段の操作に対して補助力付与手段が所定の補助力（アシストトルク）を付与する通常状態において、変速機構にてサンギア（第１軸に同軸的かつ一体的に設けられている）がアウトプットギア（第２軸に同軸的かつ一体的に設けられている）と噛合し第１プラネタリギアと噛合していない状態とすれば、第１軸に同軸的かつ一体的に設けられているサンギアの回転が第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているアウトプットギアに伝達されて、第１軸の回転が同速にて第２軸に伝達される。このため、運転者は、変速機構が第１軸の回転を同速にて第２軸に伝達し、補助力付与手段が伝達軸に補助力を付与する状態で、転舵輪を転舵させることができる。

一方、操舵手段の操作に対して補助力付与手段が所定の補助力を付与しない補助力付与停止状態において、変速機構にてサンギアが第１プラネタリギアと噛合しアウトプットギアと噛合していない状態とすれば、第１軸の回転がサンギア入力―キャリア出力の遊星歯車機構にて減速されて第２軸に伝達される。このため、運転者は、変速機構が第１軸の回転を減速して第２軸に伝達し、補助力付与手段が伝達軸に補助力を付与しない状態で、転舵輪を転舵させることができ、転舵輪を転舵させるために必要な操舵力を変速機構にて軽減することができる。したがって、補助力付与手段が補助力付与停止状態であっても、運転者は操舵手段を介して入力する操舵力のみで容易に転舵輪を転舵させることができて、良好な操舵性を確保することができる。

ところで、遊星歯車機構にて第１軸の回転が減速して第２軸に伝達されている状態では、サンギアの回転に伴い、第１プラネタリギアが、サンギアと噛み合いリングギアと噛み合わない状態で、サンギアの回りを自転及び公転する。そして、第１プラネタリギアの回転トルクが、トルク伝達部材によって、第２プラネタリギアに伝達され、第２プラネタリギアが、リングギアと噛み合いサンギアと噛み合わない状態で、サンギアの回りを自転及び公転する。

このとき、第１プラネタリギアは、第１付勢手段によってサンギアに向けて付勢され、第２プラネタリギアは、第２付勢手段によってリングギアに向けて付勢されている。これによって、第１プラネタリギアの歯部とサンギアの歯部との噛み合い量が大きくなると共に、第２プラネタリギアの歯部とリングギアの歯部との噛み合い量が大きくなり、第１プラネタリギアとサンギア間にて生じるバックラッシ（歯車間の隙間）及び第２プラネタリギアとリングギア間にて生じるバックラッシを低減させることが可能である。したがって、上記したバックラッシに起因して発生する歯打ち音を低減させることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記第２プラネタリギアは、前記第１プラネタリギアから前記第１プラネタリギアの軸方向に所定量離間して前記第１プラネタリギアと略同軸的に配置されていることも可能である。この場合には、前記遊星歯車機構の径方向の寸法を通常の遊星歯車機構（例えば、キャリアに組付けられるプラネタリギアがサンギアとリングギアに対して噛合可能であるシングルピニオン型の遊星歯車機構）の径方向の寸法と同程度に構成することが可能である。したがって、前記遊星歯車機構を、通常の遊星歯車機構と同程度にコンパクトに構成しつつ、前記伝達軸（例えば、ステアリングコラム）に搭載することが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。本発明に係る車両の操舵装置は、図１に示したように、運転者によって回動操作される操舵手段としての操舵ハンドルＳＨと、同操舵ハンドルＳＨと転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２とを連結している伝達軸（伝達機構）ＣＯを備えている。

操舵ハンドルＳＨは、図１および図２に示したように、運転者によって入力される操舵力を伝達軸ＣＯに伝達するためのものであり、伝達軸ＣＯの運転者側端部に連結されている。伝達軸ＣＯは、操舵ハンドルＳＨを介して入力される操舵力を左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達するためのものであり、ステアリングコラムＳＣにおけるステアリングメインシャフト１０と、このステアリングメインシャフト１０にアッパーユニバーサルジョイント３１を介して連結されているインターミディエイトシャフト３２と、このインターミディエイトシャフト３２にロアーユニバーサルジョイント３３を介して連結されているピニオンシャフト３４と、このピニオンシャフト３４にピニオンギア３５およびラックギア３６を介して接続されているラックバー３７と、このラックバー３７の左右両端部と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に組付けられているナックル（図示省略）にそれぞれボールジョイント（図示省略）を介して組付けられている左右一対のタイロッド３８Ｒ、３８Ｌを備えている。

ステアリングコラムＳＣは、操舵ハンドルＳＨと一体的に回転可能なステアリングメインシャフト１０と、このステアリングメインシャフト１０を内部に収容しかつ回動操作可能に支持するコラムチューブ２０と、ステアリングコラムＳＣのチルト動作（上下方向での傾動動作）およびテレスコピック動作（コラム軸方向での伸長・収縮動作）を許容または規制するロック機構４０と、ステアリングコラムＳＣのテレスコピック調整ストローク（図３および図４に示したストロークＬ）内での移動を許容しテレスコピック調整ストローク外への移動を許容または規制するソレノイド５０と、操舵ハンドルＳＨの操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段としてのＥＰＳ（電動パワーステアリング）ユニット６０を備えている。

ステアリングメインシャフト１０は、図３に示したように、第１軸としてのアッパーシャフト１１と、第２軸としてのロアーシャフト１２と、このロアーシャフト１２にトーションバー（図示省略）を介して連結されているアウトプットシャフト１３（図２参照）を備えている。アッパーシャフト１１は、中空状に形成されていて、上端側（運転者側）にて操舵ハンドルＳＨに接続されており、操舵ハンドルＳＨの回動操作によって操舵ハンドルＳＨと一体的に回転可能である。ロアーシャフト１２は、中空状に形成されていて、アッパーシャフト１１の下端部がコラム軸方向に摺動可能に挿通されている。

コラムチューブ２０は、図２および図３に示したように、ステアリングメインシャフト１０を回転自在に支持するためのものであり、インストルメントパネルリインフォースメントＩＲに設けられるステアリングサポート部材ＳＳに車両前方側が下方に位置するように傾斜した姿勢で支持されていて、アッパーチューブ２１と、ロアーチューブ２２を備えている。なお、インストルメントパネルリインフォースメントＩＲおよびステアリングサポート部材ＳＳは、車体に組み付けられて固定される車体側部材である。

アッパーチューブ２１は、図２および図３に示したように、アッパーチューブ２１の車両前方下部外周に一体的に固着した可動ブラケット２３とロック機構４０を介して、ステアリングサポート部材ＳＳの車両後方下部に組付けた固定ブラケットＳＢに、上下方向かつコラム軸方向に移動可能に組付けられている。ロック機構４０は、可動ブラケット２３と固定ブラケットＳＢを結合・解除可能（ロック・アンロック可能）である。

このため、ロック機構４０がロック状態とされることにより、可動ブラケット２３が固定ブラケットＳＢに対して移動不能に固定（結合）され、ロック機構４０がアンロック状態とされることにより、上記した固定が解除されて、可動ブラケット２３が固定ブラケットＳＢに対して移動可能とされる。なお、アッパーチューブ２１の下端部内周には、ロアーチューブ２２外周との摺動抵抗を低減するためのテレスコガイド２４が固着されている。

また、アッパーチューブ２１は、図３に示したように、中空状に形成されていて、上端部の内周に一体的に設けられているベアリングＢｒを介してアッパーシャフト１１を回転可能かつ一体的にコラム軸方向へ移動可能に支持している。また、アッパーチューブ２１とテレスコガイド２４には、ロック機構４０の偏芯カム４３を挿通するためのコラム軸方向に長い挿通長孔２１ａと２４ａが形成されるとともに、ソレノイド５０のソレノイドピン５２を挿通するための貫通孔２１ｂと２４ｂが形成されている。

ロアーチューブ２２は、図２に示したように、ＥＰＳユニット６０のハウジング６１と支持ピンＰ１を介して、ステアリングサポート部材ＳＳの車両前方下部に設けたアームＳＳａに、上下方向にて回動可能（支持ピンＰ１の軸心（チルト中心）を中心としてチルト可能）に支持されている。このロアーチューブ２２は、図３に示したように、中空状に形成されていて、下端部の内周に一体的に設けられているベアリング（図示省略）を介してロアーシャフト１２を回転可能かつコラム軸方向に変位不能に支持している。

また、ロアーチューブ２２は、上端部（後方部）にてアッパーチューブ２１の下端部（前方部）に挿通されていて、アッパーチューブ２１をコラム軸方向にて摺動可能に支持している。また、ロアーチューブ２２のアッパーチューブ２１内に挿通されている後方上部には、ソレノイド５０のソレノイドピン５２が進入・退避可能で同ソレノイドピン５２との当接によりテレスコピック調整ストロークＬを規定するコラム軸方向に長い規定溝２２ａが形成されている。

インターミディエイトシャフト３２は、図１および図２に示したように、上端部にてアッパーユニバーサルジョイント３１に連結され、下端部にてロアーユニバーサルジョイント３３に連結されていて、ステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３にアッパーユニバーサルジョイント３１を介して一体回転可能に接続されている。なお、インターミディエイトシャフト３２は、車両衝突時にステアリングコラムＳＣおよび操舵ハンドルＳＨが運転者側に押し出されてくることを防止するために、コラム軸方向に収縮可能である。

ピニオンシャフト３４は、図１に示したように、上端部にてインターミディエイトシャフト３２にロアーユニバーサルジョイント３３を介して一体回転可能に接続されていて、下端部にはピニオンギア３５が一体的に設けられている。ラックバー３７は、中間部にピニオンギア３５と噛み合う板状のラックギア３６が設けられていて、ピニオンギア３５の回転を伝達可能に接続されており、ピニオンギア３５の回転が伝達されると軸方向（図１の左右方向）に変位可能である。

左右一対のタイロッド３８Ｒ、３８Ｌは、一端部にてボールジョイント（図示省略）を介してラックバー３７の各端部に接続されていて、他端部にてボールジョイント（図示省略）を介して左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２を軸支しているナックル（図示省略）に接続されている。これにより、左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２は、ラックバー３７の図１の左右方向への変位によって、左右に転舵可能である。

ロック機構４０は、公知のものであり、固定ブラケットＳＢに設けた図示省略のチルト長孔（チルト中心を中心とする円弧状の長孔）と可動ブラケット２３に設けたコラム軸方向に延びるテレスコ長孔２３ａ（図３および図４参照）を貫通して車両の左右方向に延びるシャフト（ボルト）４１と、このシャフト４１の右端部（車両右方向端部）に螺着した図示省略のナットと、シャフト４１の左端部に一体回転可能に組付けた操作レバー４２と、固定ブラケットＳＢと操作レバー４２間のシャフト４１上に組付けられた図示省略のロックカムユニットと、シャフト４１の中間部外周に一体回転可能に組付けられた偏心カム４３等を備えている。

ロックカムユニット（図示省略）は、操作レバー４２の図２反時計方向への回転によって固定ブラケットＳＢと可動ブラケット２３間の摩擦係合力を高くし、操作レバー４２の図２時計方向への回転によって固定ブラケットＳＢと可動ブラケット２３間の摩擦係合力を低くするように構成されている。偏心カム４３は、操作レバー４２の図２反時計方向への回転に伴うシャフト４１の図３反時計方向への回転によってロアーチューブ２２の下部外周に係合し、操作レバー４２の図２時計方向への回転に伴うシャフト４１の図３時計方向への回転によってロアーチューブ２２の下部外周から離脱するように構成されている。

このため、このロック機構４０では、操作レバー４２をロック位置まで図２の反時計方向へ回転することによって、ロック状態とすることができて、ステアリングコラムＳＣのチルト動作（支持ピンＰ１の軸心（チルト中心）を中心とする傾動動作）およびテレスコピック動作（アッパーシャフト１１およびアッパーチューブ２１のロアーシャフト１２およびロアーチューブ２２に対するコラム軸方向への移動）を規制することができ、また、操作レバー４２をアンロック位置まで図２の時計方向へ回転することによって、アンロック状態とすることができて、ステアリングコラムＳＣのチルト動作およびテレスコピック動作を許容することができる。なお、ロック機構４０がアンロック状態にあるときには、固定ブラケットＳＢと偏心カム４３間に介装したスプリング２５がステアリングコラムＳＣの下方への移動を弾撥的に規制する。

ソレノイド５０は、図３に示したように、アッパーチューブ２１の下端側上面部に組付けられているソレノイド本体５１と、このソレノイド本体５１内に進退可能に組付けられているソレノイドピン５２を備えている。ソレノイド本体５１は、ソレノイドピン５２を規定溝２２ａに進入させる方向（図３の下方側）に付勢するスプリング（図示省略）と、通電によってスプリングの付勢力に抗してソレノイドピン５２を退避させる方向（図３の上方側）に吸引するコイル（図示省略）を備えている。

ソレノイドピン５２は、図３に示した状態にあるとき、ソレノイド本体５１のスプリングによる付勢力によって一部（下端部）がロアーチューブ２２に形成されている規定溝２２ａ内に進入してテレスコピック調整ストロークＬ内での移動を許容しテレスコピック調整ストロークＬ外への移動を規制している。また、ソレノイドピン５２は、ソレノイド本体５１のコイルが通電されることによって、一部がロアーチューブ２２の規定溝２２ａ内から退避して、テレスコピック調整ストロークＬ外への移動を許容する。

ＥＰＳユニット６０は、運転者が操舵ハンドルＳＨを回動操作するときに入力する操舵トルクｔを低減するために、アシストトルクＴａ（補助力）をステアリングメインシャフト１０に付与するためのものであり、図２に示したように、ロアーチューブ２２の下端にボルトなどの締結手段によって連結されているハウジング６１と、このハウジング６１に組み付けられている電動モータ６２と、この電動モータ６２に組付けられている減速機（図示省略）を備えている。電動モータ６２は、減速機を介してステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３に連結されていて、通電によって回転駆動してステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３にアシストトルクＴａを付与可能である。

次に、ソレノイド５０の作動およびＥＰＳユニット６０（電動モータ６２）の作動を制御する電気制御装置７０およびこの電気制御装置７０に接続されている警報装置８０について説明する。電子制御装置７０は、図１に示したように、車速センサ７１、操舵トルクセンサ７２、操舵角センサ７３、転舵角センサ７４、加速度センサ７５、モータ回転角センサ７６を備えていると共に、これら各センサに接続されている電子制御ユニット７７と、ソレノイド５０を作動させるための駆動回路７８と、電動モータ６２を作動させるための駆動回路７９を備えている。

車速センサ７１は、車両の車速Ｖを検出して出力する。操舵トルクセンサ７２は、ＥＰＳユニット６０のハウジング６１内に組付けられていて、操舵ハンドルＳＨからステアリングメインシャフト１０のアッパーシャフト１１とロアーシャフト１２を介してＥＰＳユニット６０の入力部に入力される操舵トルクｔを検出して出力する。操舵角センサ７３は、アッパーシャフト１１に対応してアッパーチューブ２１に組付けられていて、操舵ハンドルＳＨの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ７４は、ラックバー３７に対応してラックハウジング３９内に組み付けられていて、ラックバー３７の軸方向への変位量を検出し、同検出した変位量に対応する左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δを出力する。加速度センサ７５は、例えば、車両の重心位置に組み付けられていて、車両に発生した左右方向の加速度Ｇを検出して出力する。モータ回転角センサ７６は、例えば、電動モータ６２のモータハウジング内に組み付けられていて、モータ回転軸の回転角を検出してモータ回転角θｍとして出力する。

電子制御ユニット７７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ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ものであり、入力される各センサ７１〜７６の各検出値間の相関性に基づき各センサ７１〜７６の作動状態が正常または異常であるかを判定して、各センサ７１〜７６の作動状態が正常であると判定した場合には正常プログラムＰｒ１を実行し、各センサ７１〜７６の作動状態が異常であると判定した場合には異常プログラムＰｒ２を実行するように構成されている。

電子制御ユニット７７は、正常プログラムＰｒ１を実行する場合、車速センサ７１によって検出されたＶと操舵トルクセンサ７２によって検出された操舵トルクｔに基づいてアシストトルクＴａを決定し、この決定したアシストトルクＴａに対応して電動モータ６２を駆動させるための駆動電流を駆動回路７９に供給する。これにより、電動モータ６２が駆動回路７９から駆動電流を供給され回転駆動することによって、ステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３に適切なアシストトルクＴａを付与する状態（以下、アシスト通常状態という）となる。

また、電子制御ユニット７７は、正常プログラムＰｒ１を実行する場合、ソレノイド５０を駆動させるための駆動電流を駆動回路７８に供給しない。これにより、ソレノイド５０は、図３および図４に示したように、ソレノイドピン５２の一部をロアーチューブ２２に形成されている規定溝２２ａ内に進入させて、テレスコピック調整ストロークＬを規定している。したがって、アシスト通常状態では、運転者は、テレスコピック調整ストロークＬの範囲内で操舵ハンドルＳＨのコラム軸方向位置を調整することが可能である。また、電子制御ユニット７７は、正常プログラムＰｒ１を実行する場合、警報装置８０に正常信号を出力する。

一方、電子制御ユニット７７は、異常プログラムＰｒ２を実行する場合、電動モータ６２の駆動を停止させるため、駆動電流を駆動回路７９に供給しない。これにより、電動モータ６２が駆動回路７９から駆動電流を供給されなくてステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３にアシストトルクＴａを付与しない状態（以下、アシスト停止状態という）となる。

また、電子制御ユニット７７は、異常プログラムＰｒ２を実行する場合、ソレノイド５０のソレノイドピン５２の一部（下端部）をロアーチューブ２２の規定溝２２ａから退避させるための駆動電流を駆動回路７８に供給する。これにより、ソレノイド５０は、駆動回路７８から駆動電流を供給されて、図５に示したように、ソレノイドピン５２の一部をソレノイド本体５１内に退避させる。したがって、アシスト停止状態では、ソレノイドピン５２の当接によるテレスコピック調整ストロークＬの規定が解除されるため、運転者は、アッパーチューブ２１をロック機構４０の偏芯カム４３と当接する位置まで所定量（挿通長孔２１ａと２４ａのコラム軸方向長さ相当量）コラム軸方向に移動させることが可能である。また、電子制御ユニット７７は、異常プログラムＰｒ２を実行する場合、警報装置８０に異常信号を出力する。

警報装置８０は、アシスト通常状態またはアシスト停止状態であることを運転者に報知するためのものであり、電子制御ユニット７７に接続されており、運転者によって視認可能な位置（例えば、メータクラスタ内など）に組み付けられている表示部８１と、音声を出力する音声出力部８２を備えている。表示部８１は、例えば、ランプや表示パネルなどから構成されるものであり、ランプの点灯や表示パネルの表示切替により、運転者に対してアシスト通常状態またはアシスト停止状態を報知する。音声出力部８２は、例えば、スピーカなどから構成されるものであり、音声の出力により、運転者に対してアシスト停止状態を報知する。この警報装置８０では、電子制御ユニット７７からの正常信号を入力すると、表示部８１が運転者に対してアシスト通常状態を報知する。また、電子制御ユニット７７からの異常信号を入力すると、表示部８１が運転者に対してアシスト停止状態を報知するとともに、音声出力部８２が運転者に対してアシスト停止状態を報知する。

ところで、この実施形態においては、図３および図４に示したように、アッパーシャフト１１の回転を同速にてまたは減速してロアーシャフト１２に伝達可能な変速機構ＣＭがステアリングコラムＳＣに設けられている。この変速機構ＣＭは、アッパーシャフト１１に設けたサンギア９１を入力要素とし、ロアーシャフト１２に設けたキャリア９２を出力要素とし、ロアーチューブ２２に設けたリングギア９３を反力要素とする遊星歯車機構９０と、ロアーシャフト１２に設けられているアウトプットギア１２ａを備えている。

遊星歯車機構９０は、上記したサンギア９１、キャリア９２およびリングギア９３を備えるとともに、キャリア９２に組付けた第１プラネタリギア９４および第２プラネタリギア９５と、第１プラネタリギア９４と第２プラネタリギア９５を一体的に回転可能に（トルク伝達可能に）連結しているトルク伝達部材としてのトルクケーブル９６と、第１プラネタリギア９４をサンギア９２に向けて付勢する第１付勢手段としての第１圧縮ばね９７と、第２プラネタリギア９５をリングギア９３に向けて付勢する第２付勢手段としての第２圧縮ばね９８を備えている。この遊星歯車機構９０において、第１プラネタリギア９４および第２プラネタリギア９５と、これらに関連する部材（トルクケーブル９６、圧縮ばね９７，９８等）は複数個（例えば、三個）であり、周方向において等間隔に配置されている。

サンギア９１は、アッパーシャフト１１の前端部（図示左端部）外周に同軸的かつ一体的に形成されていて、アッパーシャフト１１のコラム軸方向移動に伴ってコラム軸方向に移動可能である。キャリア９２は、ロアーシャフト１２の後端部に同軸的かつ一体的に設けられている。リングギア９３は、ロアーチューブ２２の後端部内周に同軸的かつ一体的に形成されていて、車体側に回転不能に固定されている。

第１プラネタリギア９４は、その軸心に設けた支持軸９４ａと一体回転可能であり、支持軸９４ａの前端にてフランジ付滑り軸受９４ｂを介してキャリア９２に回転可能（キャリア９２に対して自転可能）かつ支持軸９４ａの後端が径内方に向けて僅かに傾動可能に組付けられている。また、第１プラネタリギア９４は、サンギア９１に対して噛合可能かつリングギア９３に対して噛合不能である。

第２プラネタリギア９５は、その軸心に設けた支持軸９５ａと一体回転可能であり、支持軸９５ａの後端にてフランジ付滑り軸受９５ｂを介してキャリア９２に回転可能（キャリア９２に対して自転可能）かつ支持軸９５ａの前端が径外方に向けて僅かに傾動可能に組付けられている。また、第２プラネタリギア９５は、リングギア９３に対して噛合可能かつサンギア９１に対して噛合不能であり、第１プラネタリアギア９４から第１プラネタリアギア９４のコラム軸方向に所定量離間して第１プラネタリアギア９４と略同軸的に配置されている。

トルクケーブル９６は、第１プラネタリギア９４の回転トルクを同一回転方向にて第２プラネタリギア９５に伝達すると共に、第１プラネタリギア９４と第２プラネタリギア９５の軸抜けを防止するためのものであり、コラム軸方向にて湾曲し圧縮された状態で第１プラネタリギア９４の支持軸９４ａと第２プラネタリギア９５の支持軸９５ａ間に設けられている。これにより、第１プラネタリギア９４と第２プラネタリギア９５は、トルクケーブル９６が圧縮されている反力によって、弾撥的に位置決めされていて、軸抜けが防止されている。

第１圧縮ばね９７は、第１プラネタリギア９４の支持軸９４ａを回転可能に支持するサポート９７ａとキャリア９２間に介装されていて、第１プラネタリギア９４を径内方に向けて（サンギア９１に向けて）付勢している。第２圧縮ばね９８は、第２プラネタリギア９５の支持軸９５ａを回転可能に支持するサポート９８ａとキャリア９２間に介装されていて、第２プラネタリギア９５を径外方向けて（リングギア９３に向けて）付勢している。なお、第１プラネタリギア９４は、図３に示した状態において、第１圧縮ばね９７によってアッパーシャフト１１の外周面に接する程度に付勢されていて、アッパーシャフト１１の回転に伴って回転（自転）しない。

アウトプットギア１２ａは、ロアーシャフト１２の後部（図示左方部）内周に同軸的かつ一体的に形成されていて、サンギア９１のコラム軸方向への移動によってサンギア９１と噛合・非噛合可能である。このため、この変速機構ＣＭでは、テレスコピック調整ストロークＬの範囲でテレスコピック作動するとき（例えば、図３および図４に示した位置にあるとき）には、サンギア９１がアウトプットギア１２ａと噛合し第１プラネタリギア９４と噛合していない状態が維持されて、アッパーシャフト１１（第１軸）の回転が同速にてロアーシャフト１２（第２軸）に伝達される。また、サンギア９１が、テレスコピック調整ストロークＬの範囲外にテレスコピック作動されたとき（例えば、図５および図６に示した位置まで移動したとき）には、サンギア９１が第１プラネタリギア９４と噛合しアウトプットギア１２ａと噛合していない状態とされて、アッパーシャフト１１（第１軸）の回転が遊星歯車機構９０にて減速されてロアーシャフト１２（第２軸）に伝達される。

上記のように構成したこの実施形態においては、アシスト通常状態にあるとき、図３および図４に示したように、ソレノイドピン５２の一部がロアーチューブ２２の規定溝部２２ａ内に進入している。このため、運転者は、ロック機構４０をアンロック状態とすることによってテレスコピック調整ストロークＬの範囲でテレスコピック動作をすることが可能である。

このアシスト通常状態におけるテレスコピック動作では、図３および図４に示したように、サンギア９１がアウトプットギア１２ａと噛合し第１プラネタリギア９４と噛合していない状態が維持されて、アッパーシャフト１１の回転が同速にてロアーシャフト１２に伝達される。このため、運転者は、変速機構ＣＭがアッパーシャフト１１の回転を同速にてロアーシャフト１２に伝達し、ＥＰＳユニット６０がステアリングメインシャフト１０にアシストトルクＴａを付与する状態で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵輪）を転舵させることができる。

一方、アシスト停止状態においては、図５および図６に示したように、ソレノイドピン５２の一部がロアーチューブ２２の規定溝２２ａ内から退避している。このため、運転者は、ロック機構４０をアンロック状態とすることによって、テレスコピック調整ストロークＬ外にテレスコピック動作をすることが可能である。

このアシスト停止状態におけるテレスコピック動作は、運転者が、警報装置９０の表示部９１および音声出力部９２に促されて車両の走行挙動が安定しているとき（例えば、車速がゼロで停車しているとき）に、ロック機構４０をアンロック状態として操舵ハンドルＳＨを運転者側に引き出すことによりなされる。これにより、サンギア９１が、アッパーシャフト１１の移動に伴って運転者側に移動して、第１プラネタリギア９４と噛合しアウトプットギア１２ａと噛合していない状態となる。

これにより、遊星歯車機構９０にてアッパーシャフト１１の回転が減速してロアーシャフト１２に伝達されて、運転者は、左右前輪（転舵輪）ＦＷ１、ＦＷ２を転舵させるために必要な操舵力（操舵トルクｔ）を軽減することができる。したがって、アシスト停止状態であっても、運転者は操舵ハンドルＳＨを介して入力する操舵力のみで容易に車輪ＦＷ１、ＦＷ２を転舵させることができて、良好な操舵性を確保することが可能である。

ところで、遊星歯車機構９０にてアッパーシャフト１１の回転が減速してロアーシャフト１２に伝達されている状態では、サンギア９１の回転に伴い、第１プラネタリギア９４が、サンギア９１と噛合しリングギア９３と噛合していない状態で、サンギア９１の回りを自転及び公転する。そして、第１プラネタリギア９４の回転トルクが、トルクケーブル９６によって、同一回転方向にて第２プラネタリギア９５に伝達され、第２プラネタリギア９５が、リングギア９３と噛合しサンギア９１と噛合しない状態で、サンギア９１の回りを第１プラネタリギア９４と同一方向にて自転及び公転する。

このとき、第１プラネタリギア９４は、第１圧縮ばね９７によってサンギア９１の径内方向へ付勢され、第２プラネタリギア９５は、第２圧縮ばね９８によってリングギア９３の径外方向へ付勢されている。このため、本実施形態において、第１プラネタリギア９４の歯部とサンギア９２の歯部との噛み合い量が大きくなると共に、第２プラネタリギア９５の歯部とリングギア９１の歯部との噛み合い量が大きくなり、第１プラネタリギア９４とサンギア９１間にて生じるバックラッシ（歯車間の隙間）及び第２プラネタリギア９５とリングギア９３間にて生じるバックラッシを低減させることが可能である。したがって、アシスト停止状態において、上記したバックラッシに起因して発生する歯打ち音を低減させることが可能である。

また、この実施形態においては、第２プラネタリアギア９５は、第１プラネタリアギア９４から第１プラネタリアギア９４のコラム軸方向に所定量離間して第１プラネタリアギア９４と略同軸的に配置されている。このため、遊星歯車機構９０の径方向の寸法を通常の遊星歯車機構（例えば、キャリアに組付けられるプラネタリギアがサンギアとリングギアに対して噛合可能であるシングルプラネタリアギア型の遊星歯車機構）の径方向の寸法と同程度に構成することが可能である。したがって、遊星歯車機構９０を、通常の遊星歯車機構と同程度にコンパクトに構成しつつ、ステアリングコラムＳＣに搭載することが可能である。

上記した実施形態においては、第１プラネタリギア９４と第２プラネタリギア９５とトルクケーブル９６と圧縮ばね９７と圧縮ばね９８をそれぞれ三個ずつ設けて実施したが、第１プラネタリギア９４と第２プラネタリギア９５とトルクケーブル９６と圧縮ばね９７と圧縮ばね９８の個数を適宜変更して実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、運転者が操舵ハンドルＳＨを車室側に引き出す（ロアーシャフト１２に対してアッパーシャフト１１を図示右方向へ移動させる）ことによってサンギア９１がアウトプットギア１２ａと噛合している状態から第１プラネタリギア９４と噛合している状態に切り替わるようにして実施したが、運転者が操舵ハンドルを運転者側から押し込む（ロアーシャフト１２に対してアッパーシャフト１１を図示左方向へ移動させる）ことによってサンギア（９１）がアウトプットギア（１２ａ）と噛合している状態から第１プラネタリギア（９４）と噛合している状態に切り替わるように構成して実施することも可能である。この場合には、アウトプットギア（１２ａ）、第１プラネタリギア（９４）、第２プラネタリギア（９５）の順に運転者側となるようにしたレイアウトを第２プラネタリギア９５、第１プラネタリギア９４、アウトプットギア１２ａの順に運転者側となるようにレイアウトすることによって、上記した作動が可能である。

また、上記した実施形態においては、第２プラネタリアギア９５を第１プラネタリアギア９４から第１プラネタリアギア９４のコラム軸方向に所定量離間して第１プラネタリアギア９４と略同軸的に（直列的に）配置して実施したが、第２プラネタリギア（９５）を第１プラネタリギア（９４）の径外方向に所定量変位（第１プラネタリギアと噛合しない位置まで変位）させて（並列的に配置して）実施することも可能である。この場合には、トルク伝達部材として第１プラネタリギア（９４）と第２プラネタリギア９５を同方向に回転させるベルトおよびプーリーを採用することが望ましい。かかる実施形態では、遊星歯車機構（９０）の径方向の寸法が、上記した実施形態の遊星歯車機構９０の径方向の寸法に比して大きくなるものの、遊星歯車機構（９０）のコラム軸方向の寸法を上記した実施形態の遊星歯車機構９０のコラム軸方向の寸法より小さく（通常の遊星歯車機構の軸方向の寸法と同程度に）することが可能である。

また、上記した実施形態においては、伝達軸ＣＯに接続されて操舵ハンドルＳＨの操作に対して所定のアシストトルクＴａ（補助力）を付与するＥＰＳユニット（補助力付与手段）として、ステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３に対してアシストトルクＴａを付与するコラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置を用いて実施したが、例えば、ピニオンシャフト３４に対してアシストトルクＴａを付与するピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置を用いて実施することや、スラックバー３７に対してアシストトルクＴａを付与するラックアシスト方式の電動パワーステアリング装置を用いて実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、操舵ハンドルＳＨの操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段として、電動式パワーステアリング装置を採用して実施したが、油圧式パワーステアリング装置を採用して実施することも可能である。また、上記した実施形態においては、伝達軸ＣＯにおけるステアリングギアとして、ラックアンドピニオン式のステアリングギアを採用して実施したが、例えば、ボール・スクリュー式のステアリングギアを採用して実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、アシスト停止状態において、電子制御ユニット７７から駆動回路７８を介してソレノイド５０（コイル）に駆動電流が供給されることによって、ソレノイドピン５２の一部がロアーチューブ２２の規定溝２２ａ内から退避されるようにして実施したが、アシスト停止状態において、運転者によるＯＮ、ＯＦＦスイッチ操作により、ソレノイド５０（コイル）に駆動電流が供給されることによって、ソレノイドピン５２の一部がロアーチューブ２２の規定溝２２ａ内から退避されるようにして実施してもよく、また、アシスト停止状態において、運転者の手動操作によってソレノイドピン５２に相当するピンがロアーチューブ（２２）の規定溝（２２ａ）内から退避されるようにして実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、運転者が手動で操舵ハンドルＳＨの位置を上下方向およびコラム軸方向にて調整可能な手動式チルト・テレスコピック機構を備えた車両用操舵装置に本発明を実施したが、本発明はテレスコピック機構部分に実施されるものであるため、テレスコピック機構を備えチルト機構を備えていない車両用操舵装置にも上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。

また、上記した実施形態においては、手動式チルト・テレスコピック機構を備えた車両用操舵装置に本発明を実施したが、運転者によるスイッチ操作により作動・停止する電動駆動手段（減速機付電動モータと、これにより駆動されるねじ送り機構を備えている）を有して、操舵ハンドル（ＳＨ）の位置を上下方向およびコラム軸方向にて調整可能な電動式チルト・テレスコピック機構を備えた車両用操舵装置にも本発明を実施することが可能である。

なお、上記した電動駆動手段は、一般に、その停止時に操舵ハンドル（ＳＨ）の位置を固定維持する機能を有している。このため、この場合には、上記実施形態のソレノイド５０に相当するものは不要である。また、この場合には、テレスコピック用の電動駆動手段にて、上記した実施形態のアッパーシャフト１１とアッパーチューブ２２に相当するものをコラム軸方向に移動させることが可能であるため、テレスコピック用の電動駆動手段を電子制御ユニット（７７）にて制御可能とし、当該車両用操舵装置にてアシスト停止状態となり当該車両が停止したときに、上記した変速機構ＣＭに相当するものが同速状態から減速状態に自動的に変速されるように構成して実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、サンギア９１が第１プラネタリギア９４と噛合してアウトプットギア１２ａと噛合していない状態を検出するセンサを設けないで実施したが、かかるセンサを設けて、このセンサによる検出結果を運転者に報知するように構成して実施することも可能である。この場合には、サンギア９１が第１プラネタリギア９４およびアウトプットギア１２ａと噛合（減速比の異なる二つのギアと噛合）することによって、アッパーシャフト１１が回転不能なロック状態となる誤操作を防止することが可能である。

本発明による車両の操舵装置の実施形態を概略的に示した全体構成図である。 図１に示したステアリングコラムとアッパーユニバーサルジョイントとインターミディエイトシャフトとロアーユニバーサルジョイントの関係を示した側面図である。 図２に示したステアリングコラムの構成を説明するための部分拡大縦断側面図である。 図３の部分拡大図である。 図３に示した部分の作動説明図である。 図５の部分拡大図である。

符号の説明

ＳＨ…操舵ハンドル、ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、ＣＯ…伝達軸、ＳＣ…ステアリングコラム、１０…ステアリングメインシャフト、１１…アッパーシャフト、１２…ロアーシャフト、１２ａ…アウトプットギア、１３…アウトプットシャフト、２０…コラムチューブ、２１…アッパーチューブ、２２…ロアーチューブ、２３…可動ブラケット、２４…テレスコガイド、２５…スプリング、Ｂｒ…ベアリング、ＳＢ…固定ブラケット、３１…アッパーユニバーサルジョイント、３２…インターミディエイトシャフト、３３…ロアーユニバーサルジョイント、３４…ピニオンシャフト、３５…ピニオンギア、３６…ラックギア、３７…ラックバー、３８Ｒ、３８Ｌ…タイロッド、４０…ロック機構、４１…シャフト、４２…操作レバー、４３…偏心カム、５０…ソレノイド、５１…ソレノイド本体、５２…ソレノイドピン、６０…ＥＰＳユニット、６１…ハウジング、６２…電動モータ、７０…電子制御装置、７１…車速センサ、７２…操舵トルクセンサ、７３…操舵角センサ、７４…転舵角センサ、７５…加速度センサ、７６…モータ回転角センサ、７７…電子制御ユニット、７８、７９…駆動回路、８０…警報装置、８１…表示部、８２…音声出力部、ＣＭ…変速機構、９０…遊星歯車機構、９１…サンギア、９２…キャリア、９３…リングギア、９４…第１プラネタリギア、９５…第２プラネタリギア、９６…トルクケーブル、９７…第１圧縮ばね、９８…第２圧縮ばね、

Claims (2)

1. 運転者によって操作される操舵手段と、同操舵手段と転舵輪とを連結して前記操舵手段を介して入力される操舵力を前記転舵輪に伝達する伝達軸と、同伝達軸に接続されて前記操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段とを備えた車両の操舵装置において、
   前記伝達軸は、前記操舵手段側に配置され前記操舵手段からの操舵力によって回転可能な第１軸と、前記転舵輪側に配置され前記第１軸を軸方向にて移動可能に収容し前記第１軸の回転を同速にてまたは減速して伝達可能な変速機構を介して前記第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸を備えていて、
   前記変速機構が、車体側に回転不能に固定されているリングギアと、前記第１軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記第１軸の軸方向移動に伴って軸方向に移動可能なサンギアと、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているキャリアと、このキャリアに組付けられ前記サンギアに対して噛合可能かつ前記リングギアに対して噛合不能な第１プラネタリギアと、前記キャリアに組付けられ前記リングギアに対して噛合可能かつ前記サンギアに対して噛合不能でトルク伝達部材を介して前記第１プラネタリギアにトルク伝達可能に連結されている第２プラネタリギアと、前記第１プラネタリギアを前記サンギアに向けて付勢する第１付勢手段と、前記第２プラネタリギアを前記リングギアに向けて付勢する第２付勢手段を備える遊星歯車機構と、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記サンギアの軸方向移動によって前記サンギアと噛合・非噛合可能なアウトプットギアを備えており、
   前記サンギアが前記アウトプットギアと噛合し前記第１プラネタリギアと噛合していない状態では、前記第１軸の回転が同速にて前記第２軸に伝達され、前記サンギアが前記第１プラネタリギアと噛合し前記アウトプットギアと噛合していない状態では、前記第１軸の回転が減速されて前記第２軸に伝達されることを特徴とする車両の操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両の操舵装置において、前記第２プラネタリアギアは、前記第１プラネタリアギアから前記第１プラネタリアギアの軸方向に所定量離間して前記第１プラネタリアギアと略同軸的に配置されていることを特徴とする車両の操舵装置。

Images