JP2009113668A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の操舵装置において、減速比の変更に伴って伝達軸の回転がロックされる状態を確実に排除すること。
【解決手段】 車両の操舵装置に設けた変速機構ＣＭは、遊星歯車機構９０とアウトプットギア１２ａを備えていて、アッパーシャフト１１の回転が同速にてまたは減速されてロアーシャフト１２に伝達される。ステアリングロック機構６０は、車両エンジンの停止時におけるイグニッションスイッチの切替操作に応じて、変速機構ＣＭにてサンギア９１がアウトプットギア１２ａと機構９０との間で噛合・非噛合の関係が変化するときに、ロックバー６２をチューブ２１の外周面の外方に変位させる。これにより、ロックバー６２がチューブ２１の外周面と当接して変位できないときには、イグニッションスイッチの切替操作が行えないため、シャフト１１の回転がロックされた状態での車両の走行を防止できる。
【選択図】 図７

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（例えば、操舵ハンドル）の操作に必要な操舵力を低減する補助力付与手段（例えば、電動モータなど）を備えた車両の操舵装置において、補助力付与手段の作動が停止する状態での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、複数の操舵状態を推定するための検出手段のうちの正常に作動している検出手段から検出情報を取り込み、読み込んだ検出情報を監視しながら電動モータによるアシストトルクの付与を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。この従来の電動パワーステアリング制御装置によれば、電動モータが停止することによる急激なアシストトルクの低下を防止することができるため、良好な操舵フィーリングを確保するようになっている。
特開２００５−６７２６２号公報

ところで、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（補助力）が付与されることがない。このため、運転者が操舵手段（操舵ハンドル）を回動操作するためには大きな操舵力（例えば、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アシストトルク（補助力）が付与されない状況でも、運転者が容易に操舵手段（操舵ハンドル）を回動操作できることが望まれている。

上記した問題に対して、アシストトルクが付与される状況（補助力付与手段が補助力を付与する通常状態）においては、操舵手段からの操作力によって回転可能な第１軸の回転を同速にて、第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸に伝達し、アシストトルクが付与されない状況（補助力付与手段が補助力を付与しない補助力付与停止状態）においては、第１軸の回転を減速して第２軸に伝達する変速機構を設けることによって、アシストトルクが付与されない状況でも、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操舵手段を回動操作することが可能である。

しかし、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、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、このキャリアに回転可能に組付けられて前記リングギアに噛合し前記サンギアの軸方向移動に伴って前記サンギアと噛合・非噛合可能なプラネタリギアを有する遊星歯車機構と、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いる場合には、補助力付与手段が補助力を付与しない補助力付与停止状態において、サンギアが確実に軸方向に移動して遊星歯車機構のプラネタリギアと噛合する必要がある。

ところで、前記変速機構においては、サンギアがアウトプットギアと噛合する場合と、サンギアがプラネットギアと噛合する場合とでは減速比が異なる。このため、サンギアの軸方向移動によっては、サンギアがアウトプットギアとプラネットギアの両方に噛合する可能性があり、この場合には第１軸および第２軸の回転がロックされた状態で車両が走行するおそれがある。

本発明は、減速比の変更に伴って伝達軸の回転がロックされる状態を確実に排除することにより上記した問題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、このキャリアに回転可能にかつ前記リングギアに対して噛合して組付けられ前記サンギアの軸方向移動に伴って前記サンギアと噛合・非噛合可能なプラネタリギアを有する遊星歯車機構と、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、前記伝達軸に一体的に設けたロックホルダと車体側に設けられて前記ロックホルダに対して進退可能とされたロックバーとを有していて、前記ロックホルダと前記ロックバーとが、車両のイグニッションスイッチの切替操作位置に連動して、係合して前記伝達軸の回転を禁止し、離間して前記伝達軸の回転を許容するステアリングロック機構であって、前記サンギアが前記アウトプットギアまたは前記プラネタリギアと噛合しているときに前記ロックバーが前記ロックホルダと係合して前記伝達軸の回転を禁止する第１の位置および前記ロックバーが前記ロックホルダと離間して前記伝達軸の回転を許容する第２の位置に変位し、前記サンギアが軸方向に移動して前記アウトプットギアと噛合している状態から前記プラネタリギアと噛合する状態または前記サンギアが前記プラネタリギアと噛合している状態から前記アウトプットギアと噛合する状態に移行するときに前記ロックバーが前記ロックホルダと離間しかつ前記サンギアの軸方向移動を許容する第３の位置に変位するステアリングロック機構を備え、同ステアリングロック機構のロックバーは、前記イグニッションスイッチに設定される切替操作位置であって、車両のエンジンが停止した状態で前記サンギアの軸方向移動を許可する切替操作位置に前記イグニッションスイッチが切替操作されたときに、前記第３の位置に変位することに特徴がある。

この場合において、前記イグニッションスイッチの切替操作は、前記ステアリングロック機構のロックバーが前記第３の位置にあるときに禁止されるとよい。

これらの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（通常時）において、変速機構にて第１軸の回転が同速にて第２軸に伝達される状態、より具体的には、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）と噛合している状態とすることができる。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（アシスト停止時）において、変速機構にて第１軸の回転が減速されて第２軸に伝達される状況、より具体的には、サンギアが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ることができる。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操舵手段を回動操作して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、これらの車両の操舵装置においては、通常時およびアシスト停止時では、ステアリングロック機構のロックバーがイグニッションスイッチの切替操作に連動して、伝達軸の回転を禁止する第１の位置に変位し、または、伝達軸の回転を許容する第２の位置に変位することができる。これにより、通常時（サンギアがアウトプットギアと噛合している状態）およびアシスト停止時（サンギアがプラネタリギアと噛合している状態）においては、車両を駐車するときにイグニッションスイッチの切替操作位置を所定の切替操作位置（例えば、「ＬＯＣＫ」位置）とすることにより、同切替操作に連動して伝達軸の回転が禁止される。また、車両を走行させるときにはイグニッションスイッチの切替操作位置を所定の切替操作位置（例えば、「ＳＴＡＲＴ」位置）とすることにより、エンジンが始動するとともにこの切替操作に連動して伝達軸の回転が許容される。したがって、通常時（サンギアがアウトプットギアと噛合している状態）およびアシスト停止時（サンギアがプラネタリギアと噛合している状態）においては、運転者は車両を運転することができる。

一方、通常状態からアシスト停止状態への移行またはアシスト停止状態から通常状態への移行においては、車両のエンジンが停止している状態でサンギアの軸方向移動を許可する切替操作位置にイグニッションスイッチが切替操作されることにより、ステアリングロック機構のロックバーが第３の位置に変位する。これにより、サンギアが軸方向に移動しているときには車両のエンジンが停止している状態が維持されおり、さらに、ロックバーが第３の位置にあるときにはイグニッションスイッチの切替操作を禁止することもできる。このため、通常状態からアシスト停止状態への移行またはアシスト停止状態から通常状態への移行、言い換えれば、サンギアがアウトプットギアとプラネタリギアの両方に噛合する可能性が高いときには、車両が走行できないようにすることができる。したがって、伝達軸の回転が減速比の変更に伴ってロックされた状態での車両の走行を確実に防止することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７は本発明に係る車両の操舵装置の実施形態を示していて、この実施形態の操舵装置は、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３８Ｌ、３８Ｒ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転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、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５０と、ステアリングメインシャフト１０の回転を禁止または許容するとともに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ステアリングロック機構６０を備えている。

ステアリングメインシャフト１０は、図１〜図５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を備えるとともに、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１〜図５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、図３〜図５に示したように、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〜図５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、ステアリングロック機構６０のロックバー６２を挿通した状態で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伸びる長孔２１ｂと２４ｂと、ロックバー６２を挿通した状態でアッパーチューブ２１とテレスコガイド２４の軸方向への移動を規制する貫通孔２１ｃと２４ｃ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（車両後方部）にてアッパーチューブ２１の下端部（車両前方部）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部位の上部には、図４および図５に示したように、ステアリングロック機構６０のロックバー６２が進入・退避可能な貫通孔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（車両後方部）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（車両前方部）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、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（車両後方部）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（車両前方部）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３８Ｌ、３８Ｒ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の車両左方向端部に一体回転可能に組付けた操作レバー４２（図１および図２参照）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。

このロック機構４０においては、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。

ＥＰＳユニット５０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（車両前方端）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５１と、このハウジング５１に組み付けられている電動モータ５２と、この電動モータ５２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５２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。

ステアリングロック機構６０は、図４および図５に示したように、ロアーシャフト１２の外周面上に一体的に固着されたロックホルダ６１と、車体側に固定されてイグニッションスイッチＩＧを備えたキーシリンダＫに対して進退可能に組み付けられていてロックホルダ６１と係合または離間するロックバー６２を備えている。ロックホルダ６１は、ロアーシャフト１２の周方向に沿って複数個所（または周方向に１箇所）に設けられていて、ロックバー６２の一部を収容して係合するようになっている。

ロックバー６２は、ロックホルダ６１に対向するように設けられていて、キーシリンダＫ内に収容された図示省略のスプリングの付勢力により、ロックホルダ６１に向けて（すなわちロアーシャフトの径方向内側に向けて）常時付勢されている。そして、ロックバー６２にはキーシリンダＫ内に組み付けられた図示省略のカム機構が連結されている。

このカム機構は、図示省略のイグニッションキーによるキーシリンダＫの操作すなわちイグニッションスイッチＩＧの切替操作に対して機械的に連動してロックバー６２を変位させるものである。そして、このカム機構は、車両のエンジンを停止させるために図６に示したイグニッションスイッチＩＧの切替操作位置が「ＬＯＣＫ」位置に操作されたときにはスプリングの付勢力によるロックバー６２のロックホルダ６１方向への変位を許容し、図４および図５にて破線で示したようにロックバー６２をロックホルダ６１と係合する第１の位置としてのロック位置に変位させる。これにより、ステアリングメインシャフト１０の回転が禁止される。

また、カム機構は、車両のエンジンを始動させるために図６に示したイグニッションスイッチＩＧの切替操作位置が「ＡＣＣ」、「ＯＮ」および「ＳＴＡＲＴ」のいずれかの位置に操作されたときにはスプリングの付勢力に抗してロックバー６２をロックホルダ６１から離間させる方向にて、図４および図５に示したようにロックバー６２の先端部がロアーチューブ２２に形成された貫通孔２２ａと係合する第２の位置としてのアンロック位置に変位させる。これにより、ステアリングメインシャフト１０の回転が許容される。また、ロックバー６２が長孔２１ｂ，２４ｂを挿通しているときには、ロックバー６２はテレスコピック調整ストロークＬ内でのコラム軸方向への移動を許容し、テレスコピック調整ストロークＬ外へのコラム軸方向移動を規制する。また、図５に示したように、ロックバー６２が貫通孔２１ｃ，２４ｃを挿通しているときにはコラム軸方向への移動を規制する。

さらに、カム機構は、図６に示したイグニッションスイッチＩＧの切替操作位置が「ＬＯＣＫ」位置から「ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ」位置に操作されたときにはスプリングの付勢力に抗してロックバー６２をロックホルダ６１から離間する方向にて、図７に示したようにロックバー６２の先端部がアッパーチューブ２１の外周面よりも外方に位置する第３の位置としてのエマージェンシー位置に変位させる。これにより、テレスコピック調整ストロークＬ外へのコラム軸方向移動を許容する。

次に、ＥＰＳユニット５０（電動モータ５２）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、モータ回転角センサ７５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７６と、電動モータ５２を作動させるための駆動回路７７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５０のハウジング５１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。モータ回転角センサ７５は、例えば、電動モータ５２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７６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７１〜７５の各検出値間の相関性に基づき各センサ７１〜７５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７１〜７５の作動状態が正常であると判定した場合には図示省略の正常プログラムを実行し、各センサ７１〜７５の作動状態が異常であると判定した場合には図示省略の異常プログラムを実行するように構成されている。

警報装置８０は、ＥＰＳユニット５０によってアシストトルクが付与されるアシスト通常状態またはＥＰＳユニット５０によってアシストトルクが付与されない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７６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７６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７６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、電子制御ユニット７６は、正常プログラムを実行する場合、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５２を駆動させるための駆動電流を駆動回路７７に供給する。これにより、電動モータ５２が駆動回路７７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を付与する状態すなわち、アシスト通常状態となる。また、電子制御ユニット７６は、正常プログラムを実行する場合、警報装置８０に正常信号を出力する。

また、アシスト通常状態においては、イグニッションスイッチＩＧが「ＬＯＣＫ」位置から「ＡＣＣ」位置方向に操作されると、ステアリングロック機構６０のロックバー６２は、ロック位置からアンロック位置に変位する。これにより、ロックバー６２は、図４に示したように、先端部をロアーチューブ２２に形成されている貫通孔２２ａ内に進入させるとともにアッパーチューブ２１に形成されている長孔２１ｂおよびテレスコガイド２４に形成されている長孔２４ｂ内を挿通して、テレスコピック調整ストロークＬを規定する。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。

一方、電子制御ユニット７６は、異常プログラムを実行する場合、電動モータ５２の駆動を停止させるため、駆動電流を駆動回路７７に供給しない。これにより、電動モータ５２が駆動回路７７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（すなわち、アシスト停止状態となる。

また、電子制御ユニット７６は、異常プログラムを実行する場合、警報装置８０に異常信号を供給し、運転者に対して車両を停止させるとともにエンジンを停止し、イグニッションスイッチＩＧの切替操作位置を「ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ」位置に切替操作するように報知する。この報知に応じて、運転者がイグニッションスイッチＩＧを「ＬＯＣＫ」位置から「ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ」位置に切替操作すると、ステアリングロック機構６０のロックバー６２は、ロックホルダ６１から離間する方向にてエマージェンシー位置に変位する。したがって、アシスト停止状態では、ロックバー６２とロアーチューブ２２の貫通孔２２ａとの当接状態、ロックバー６２とアッパーチューブ２１の長孔２１ｂおよびテレスコガイド２４の長孔２４ｂと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、図５に示したように、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、図７に示したように、ロックバー６２がエマージェンシー位置に変位していて、ロックバー６２がアッパーチューブ２１の外周面と当接する状態では、ステアリングロック機構６０のカム機構がロックバー６２をコラムチューブＳＣの径方向内側に変位させることができない。したがって、図７に示した状態では、イグニッションスイッチＩＧの切替操作、より具体的には、図６に示した「ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ」位置から「ＬＯＣＫ」位置への切替操作が不能となる。

ところで、この実施形態においては、図３〜図５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。

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に組付けたプラネタリギア９４を備えている。この遊星歯車機構９０において、プラネタリギア９４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の車両前方端部（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の車両後方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の車両後方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。

プラネタリギア９４は、図３〜図５に示したように、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の前方および後方部分には２個一対のすべり軸受け９４ｂが組み付けられている。これらのすべり軸受け９４ｂは、支持軸９４ａを自在回転可能に支持するものであり、キャリア９２に対して組付けられている。このように、キャリア９２に組み付けられるプラネタリギア９４は、図３〜図５に示したように、リングギア９３に対して常に噛合した状態であり、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・非噛合可能となっている。

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に示した位置まで移動したとき）には、サンギア９１がプラネタリギア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。

ところで、サンギア９１がプラネタリギア９４と噛合した状態では、アッパーチューブ２２およびテレスコガイド２４がアッパーシャフト１１と一体的に移動することによって、図５に示したように、ステアリングロック機構６０のロックバー６２の先端部とアッパーチューブ２１に形成されている貫通孔２１ｃおよびテレスコガイド２４に形成されている貫通孔２４ｃとが対向した状態となる。さらに、貫通孔２１ｃ，２４ｃは、ロアーシャフト２２に形成されている貫通孔２２ａの形成位置まで移動する。

このため、ステアリングロック機構６０のロックバー６２は、ステアリングコラムＳＣの径方向内側に向けて変位可能な状態となるため、イグニッションスイッチＩＧが「ＥＭＥＲＧＥＮＣＹ」位置から「ＬＯＣＫ」位置に向けて切替操作が可能となる。この切替操作により、ロックバー６２はスプリングの付勢力によってロックホルダ６１に向けてロック位置まで変位する。したがって、この状態にて、イグニッションスイッチＩＧが「ＬＯＣＫ」位置から「ＡＣＣ」位置方向に切替操作されることにより、ロックバー６２はアンロック位置まで変位し、ロアーチューブ２２に形成されている貫通孔２２ａと係合する。これにより、コラム軸方向移動が禁止され、サンギア９１がプラネタリギア９４と噛合した状態が確実に維持される。

一方、図７に示したように、サンギア９１がアウトプットギア１２ａとプラネタリギア９３の両方に噛合する状態では、ステアリングロック機構６０のロックバー６２の先端部がアッパーシャフト２１の外周面と当接してステアリングコラムＳＣの径方向内側に向けて変位できない状態となる。このため、ステアリングロック機構６０のカム機構がロックバー６２を変位させることができないため、イグニッションスイッチＩＧを「ＥＭＲＥＧＥＮＣＹ」位置から「ＬＯＣＫ」位置に向けて切替操作が不能となる。言い換えれば、サンギア９１がプラネタリギア９３とのみ（または、アウトプットギア１２ａとのみ）噛合する状態となるまで、イグニッションスイッチＩＧの切替操作は不能となる。

上記のように構成した実施形態の操舵装置においては、アシスト通常状態にあるとき、図４に示したように、ステアリングロック機構６０のロックバー６２の一部がロアーチューブ２２の貫通孔２２ａ内に進入するとともにアッパーチューブ２１の長孔２１ｂおよびテレスコガイド２４の長孔２４ｂ内を挿通している。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のアウトプットシャフト１３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７に示したように、ロックバー６２がエマージェンシー位置に変位する。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８０の表示部８１および音声出力部８２に促されて車両を停止させるとともにエンジンを停止したすなわちイグニッションスイッチＩＧを「ＬＯＣＫ」位置に切替操作し、さらに、「ＥＭＥＲＧＷＮＣＹ」位置に切替操作したときに、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、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、サンギア入力―キャリア出力の遊星歯車機構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、サンギア９１がアウトプットギア１２ａおよびプラネタリギア９３の両方に噛合している状態では、ロックバー６２のステアリングコラムＳＣの径方向内側への変位が規制される。このため、イグニッションスイッチＩＧの切替操作が不能となり、サンギア９１がアウトプットギア１２ａおよびプラネタリギア９３の両方に噛合している状態で車両を走行させることができなくなる。すなわち、サンギア９１がアウトプットギア１２ａおよびプラネタリギア９３の両方に噛合（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が回転不能となるロック状態での走行を確実に防止することができる。

本発明の実施にあたっては、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、上記した実施形態においては、プラネタリギア９４と、これに付随する構成部材（支持軸９４ａ、すべり軸受け９４ｂ）をそれぞれ三個（三組）ずつ設けて実施したが、これらの個数は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）、プラネタリギア（９４）の順に運転者側となるようにしたレイアウトをプラネタリギア（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必要がある。

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、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、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。

また、上記した実施形態においては、ステアリングロック機構６０のロックバー６２をイグニッションスイッチＩＧの切替操作に対して機械的に連動してロック位置、アンロック位置またはエマージェンシー位置に変位させるカム機構を採用して実施したが、このカム機構をイグニッションスイッチ（ＩＧ）の切替操作に対して電気的に作動する駆動手段（例えば、電動モータやソレノイド）によって作動させるように実施することも可能である。これにより、イグニッションキーを用いて操作しないイグニッションスイッチ（ＩＧ）を備えた車両の操舵装置にも本発明を適用して実施することが可能となる。

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２に示したステアリングコラムの構成のうち、特に、ステアリングロック機構を説明するための部分拡大縦断側面図である。 図４に示した部分の作動説明図である。 図１におけるイグニッションスイッチの切替操作位置を説明するための図である。 図４に示したステアリングロック機構の作動説明図である。

符号の説明

ＳＨ…操舵ハンドル、ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、ＣＯ…伝達軸、ＳＣ…ステアリングコラム、ＳＫ…スパイラルケーブル、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、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…ＥＰＳユニット、５１…ハウジング、５２…電動モータ、６０…ステアリングロック機構、６１…ロックホルダ、６２…ロックバー、ＩＧ…イグニッションスイッチ、Ｋ…キーシリンダ、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…モータ回転角センサ、７６…電子制御ユニット、７７…駆動回路、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…プラネタリギア

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、このキャリアに回転可能にかつ前記リングギアに対して噛合して組付けられ前記サンギアの軸方向移動に伴って前記サンギアと噛合・非噛合可能なプラネタリギアを有する遊星歯車機構と、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、
   前記伝達軸に一体的に設けたロックホルダと車体側に設けられて前記ロックホルダに対して進退可能とされたロックバーとを有していて、前記ロックホルダと前記ロックバーとが、車両のイグニッションスイッチの切替操作位置に連動して、係合して前記伝達軸の回転を禁止し、離間して前記伝達軸の回転を許容するステアリングロック機構であって、前記サンギアが前記アウトプットギアまたは前記プラネタリギアと噛合しているときに前記ロックバーが前記ロックホルダと係合して前記伝達軸の回転を禁止する第１の位置および前記ロックバーが前記ロックホルダと離間して前記伝達軸の回転を許容する第２の位置に変位し、前記サンギアが軸方向に移動して前記アウトプットギアと噛合している状態から前記プラネタリギアと噛合する状態または前記サンギアが前記プラネタリギアと噛合している状態から前記アウトプットギアと噛合する状態に移行するときに前記ロックバーが前記ロックホルダと離間しかつ前記サンギアの軸方向移動を許容する第３の位置に変位するステアリングロック機構を備え、同ステアリングロック機構のロックバーは、前記イグニッションスイッチに設定される切替操作位置であって、車両のエンジンが停止した状態で前記サンギアの軸方向移動を許可する切替操作位置に前記イグニッションスイッチが切替操作されたときに、前記第３の位置に変位することを特徴とする車両の操舵装置。
2. 請求項１に記載した車両の操舵装置において、
   前記イグニッションスイッチの切替操作は、前記ステアリングロック機構のロックバーが前記第３の位置にあるときに禁止されることを特徴とする車両の操舵装置。

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