JP2010111236A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵ハンドル１１を有する操舵機構１０と左右車輪FW１，FW２を転舵する転舵機構３０とがケーブル５０で連結される車両の操舵装置において、操舵機構１０にトルクリミッタ２０を設け、ケーブル５０の耐久性を向上させる。
【解決手段】トルクリミッタ２０は、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２aと共に回転する第１プレートと、この第１プレートと嵌合して共に回転する第２プレートと、この第２プレートを第１プレートに当接するように下方から上方に弾性力を付与するスプリング２５を備えている。第１プレートが回転すると、第２プレートに周方向の回転トルクと、第２回転体を下方に押圧する押圧力が生じ、第１プレートが第２プレートを下方へ押し出す押圧力がスプリング２５の弾性力より大きくなると、第２プレートの溝部が第１プレートの突起部から外れ、第２プレートは空転するためケーブル５０に過度なトルクが伝達されない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステアバイワイヤ方式の車両の操舵装置に係り、特に、運転者が操作する操作部材を有する操舵機構と転舵輪を転舵する転舵機構とがケーブルを介して連結されているものに関する。

従来から、操作部材を有する操舵機構と、転舵輪を転舵する転舵機構とがケーブルを介して連結された車両の操舵装置に関しては、下記特許文献１に記載されたものがある。この車両の操舵装置では、操舵機構に備えられた反力モータの出力軸にトルクリミッタを取り付けてられており、反力モータが出力した所定値以上のトルクがケーブルに伝達されないようにされている。このため、この車両の操舵装置では、ケーブルに過大なトルクが作用することはなく、ケーブルの耐久性が向上する。
特開２００５−３１３７３８号公報 ところで、トルクリミッタとして一般的に用いられているトレランスリングは、入力軸から入力されるトルクが予め設定した所定値を超えると空転し、出力軸に所定値以上のトルクが伝達されないようになっている。しかしながら、何度もこの所定値を超えるトルクが入力されてトレランスリングが何度も空転すると、トレランスリングの外周で摩擦力を発生させるトレランスリングのウェーブ部が擦り減る。このように、トレランスリングのウェーブ部が擦り減ってしまうとトレランスリングのバネの弾性定数は変化してしまい、予め設定した所定値より小さいトルクでトレランスリングの空転が開始されるという問題があった。

本発明は、上記課題に対処するためになされたものであり、運転者が操作する操作部材と、前記操作部材に連結されていて前記操舵部材と連動して変位する入力軸と、前記入力軸に入力されたトルクが伝達されて、転舵輪と連動して変位する出力軸と、前記入力軸と前記出力軸の間に設けられ、前記入力軸に入力されたトルクを前記出力軸に伝達するケーブルと、前記入力軸に設けられていて、前記入力軸に入力された所定値以上のトルクが前記ケーブルに伝達されることを禁止するトルクリミッタと、を備え、前記トルクリミッタは、前記入力軸の操作部材側に設けられた第１回転体と、前記第１回転体と対向していて前記入力軸のケーブル側に設けられた第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体の対向する面が当接するように前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方に弾性力を付与する弾性体と、を有することを特徴とする。

この場合、入力軸に入力されたトルクが所定値より小さい場合、第１回転体が回転すると、第１回転体に当接する第２回転体は、第１回転体と第２回転体との当接する面に生じる静止摩擦力により第１回転体と一体となって回転する。このため、第１回転体に入力されたトルクと同程度のトルクが第２回転体を介してケーブルに伝達される。一方、入力軸に入力されたトルクが所定値以上の場合、第１回転体に入力されるトルクが第１回転体と第２回転体との当接する面に生じる最大静止摩擦力よりも大きくなり、第１回転体と第２回転体は相対回転をし始める。この際、第２回転体を回転させる力は静止摩擦力から動摩擦力に変わるが、動摩擦力は最大静止摩擦力よりも大きくなることはない。したがって、この場合は、ケーブルに最大静止摩擦力以上のトルクが伝達されることはなく、ケーブルへの過大なトルクの入力が禁止される。

さらに、本発明のトルクリミッタの弾性体は、第１回転体と第２回転体が当接するように第１回転体および第２回転体の少なくとも一方に弾性力を付与しているため、弾性体が第１回転体と第２回転体が相対回転によって磨耗することはない。したがって、第１回転体と第２回転体が何度も相対回転しても、弾性体のバネ定数は変化しないため、トルクリミッタで予め設定した所定値が変化することを防止することができる。

また、本発明における前記トルクリミッタは、前記第１回転体および前記第２回転体の一方に所定の角度の傾斜を有する溝部と、他方に前記溝部に嵌合する突起部とを有するとよい。この場合、溝部が所定の角度の傾斜を有しており、入力軸が回転することにより第１回転体に形成されている溝部または突起部が第２回転体に形成されている突起部または溝部を押圧する。これにより、第１回転体から第２回転体に周方向に回転させる回転トルクと、下方に押圧させる押圧力が作用する。従って、例えば、弾性体により第２回転体に下方から上方へ向かう向きに弾性力が付与されている場合は、この第１回転体と第２回転体を離そうとする押圧力が第１回転体と第２回転体とを引き寄せる弾性力と溝部の側面に生じる摩擦力の合力より大きくなれば、第１回転体と第２回転体の一方と他方に形成された溝部と突起部が外れ始める。そして、この溝部と突起部が完全に外れると第２回転体は空転する。このため、入力軸に入力された所定値以上のトルクがケーブルに伝達されることがなくなり、ケーブルへの過大なトルクの入力を抑制できる。

なお、トルクリミッタがトルクの伝達を禁止し始める所定値は、何度もこの所定値のトルクがケーブルに伝達されてもケーブルの耐久性に影響を与えない程度（例えば、５N・ｍ）であればよい。また、溝部に形成される傾斜の所定の角度は、第１回転体が回転した場合に、第２回転体を周方向に回転させる回転トルクと、第２回転体を下方に押圧する押圧力の両方の力の成分が生じる角度であればよい。なお、この角度は、０度から９０度の範囲で大きくするにつれて第２回転体を周方向に回転させる回転トルクは大きくなり、下方に押圧する押圧力は小さくなる。したがって、溝部の傾斜の角度（または、これに嵌合する突起部の傾斜の角度）を適宜設定することで、トルクリミッタがトルクの伝達を禁止し始める所定値を設定することができる。

以下に、本発明による車両の操舵装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による車両の操舵装置の全体構成を概略的に示している。この車両の操舵装置は、運転者によって操舵操作される操舵機構１０と、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操舵操作に応じて転舵する転舵機構３０と、操舵機構１０を電気的に制御するとともに転舵装置３０を制御する電気制御装置４０とを備えている。なお、この車両の操舵装置は、転舵機構３０のフェール時に操舵機構１０で発生するトルクを転舵機構３０に伝達するケーブル５０を備えている。

操舵機構１０は、回動操作により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する操作部材としての操舵ハンドル１１を備え、同ハンドル１１は、操舵入力軸１２の上端に固定されている。操舵入力軸１２には操舵反力用の電動モータＭ１が組みつけられている。この電動モータＭ１は、減速機１３を介して操舵入力軸１２を軸線周りに回転駆動する。また、電動モータM１には、操舵角センサ１４が組み込まれていて、電動モータＭ１の回転子の回転角度位置により操舵角θsを検出して、操舵角θsを表す検出信号を出力する。なお、操舵角θsは、操舵ハンドル１１の左回転方向への操舵時における値を正とし、右回転方向への操舵時における値を負とする。

また、操舵機構１０は、トルクリミッタ２０を備えている。トルクリミッタ２０は、図２に示すように、操舵入力軸１２に軸受部材２１a，２１bを介して回転可能に組みつけられるハウジング２２と、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２aと共に回転する第１プレート２３と、この第１プレート２３に入力された回転トルクが所定値（例えば、５Ｎ・ｍ）より小さい場合は第１プレート２３と共に回転し、所定値以上の場合は第１プレート２３と相対回転する第２回転体である第２プレート２４と、この第２プレート２４を第１プレート２３に当接するように下方から上方に弾性力を付与するスプリング２５を備えている。

第１プレート２３は金属材料（例えば、鉄やステンレス等）で形成された円筒形状のプレートであり、その上端部２３ａは、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２ａの下端に同操舵入力軸１２ａと共に回転するように取り付けられている。第１プレート２３の下端部２３ｂには、第２プレート２４の後述する溝部２４ｃと嵌合する突起部２３ｃが周方向に９０度間隔で４箇所形成されていている。この突起部２３ｃの周方向の両側壁は、第１プレート２３が回転した場合に、第２プレート２４が回転するための回転トルクと第２プレート２４を下方に押し出す押圧力を第２プレート２４に伝達するための所定の角度を有する傾斜面２３ｄが設けられている。なお、本実施形態における突起部２３ｃの傾斜は、７０度に設定されている。

第２プレート２４は金属材料（例えば、鉄やステンレス等）で形成された円筒形状のプレートであり、その上端部２４ａには、第１プレート２３の突起部２３ｃに嵌合する溝部２４ｃが備えられている。この溝部２４ｃは、それぞれ各突起部２３ｃに対応するように周方向に９０度間隔で４箇所に形成されていて、その周方向の両側壁は所定の角度を有する傾斜面２４ｄが設けられている。なお、所定の角度は、第１プレートが回転した場合に、第２プレート２４に周方向への回転トルクと下方に押し出す押圧力が第１プレート２３から伝達されるように設定されており、本実施形態では突起部２３ｃの傾斜面２３ｄと同様に、７０度に設定されている。なお、溝部２４ｃの傾斜面２４ｄの上方は、断面が滑らかな円弧状に面取りされており、溝部２４ｃが突起部２３ｃから離れ始めると溝部２４ｃが突起部２３ｃから容易に外れるように形成されている。

スプリング２５は、転舵機構３０側の操舵入力軸１２ｂに巻き付けられており、その上端は、第２プレートの下端に当接している。また、転舵機構３０側の操舵入力軸１２ｂには、スプリングの下端を支持するスプリング支持部１２ｃが設けられている。これにより、スプリングは常に、下端を原点として、第２プレート２４を第１プレート２３に当接するように下方から上方に第２プレートに弾性力を付与している。

次に、上述したトルクリミッタ２０の作動について、図３を参照して説明する。第１プレート２３の突起部２３ｃと第２プレート２４の溝部２４ｃが嵌合した状態で、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２ａが回転すると、第１プレート２３の回転方向の突起部２３ｃの傾斜面２３ｄが第２プレート２４の反回転方向の溝部２４ｃの傾斜面２４ｄを押圧して、第１プレート２３と第２プレート２４は一体となって回転する。すなわち、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２ａから第１プレート２３に入力される回転トルクが所定値より小さい場合は、スプリング２５の弾性力と溝部２４ｃの傾斜面２４ｄに生じる摩擦力が第２プレート２４を下方へ押し出す押圧力より大きく、第２プレート２４の溝部２４ｃが第１プレート２３の突起部２３ｃから外れることはない。

一方、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２ａが回転が速くなり、第１プレート２３に入力される回転トルクが所定値以上になると、第１プレート２３が第２プレート２４を下方へ押し出す押圧力も大きくなる。この場合、図４(ｂ)に示すように、第１プレート２３が第２プレート２４を下方へ押し出す押圧力がスプリング２５の弾性力と第２プレート２４の傾斜面２４ｄに生じる摩擦力に打ち勝って、溝部２４ｃが突起部２３ｃから外れる。したがって、第１プレート２３が回転しても、第２プレート２４の溝部２４ｃを除く上端部２４ａは突起部２３ｃに当接したまま摺動するだけであり、第１プレート２３から第２プレート２４に回転トルクが伝達されず、第２プレート２４は空回りすることとなる。なお、この場合、第１プレート２３が回転することにより、この突起部２３ｃが次の溝部２４ｃに嵌合しても、第１プレート２３からの第２プレートを離そうとする押圧力がスプリング２５の弾性力と第２プレート２４の傾斜面２４ｄに発生する摩擦力の合力より大きい限り瞬時に外れて、第２プレート２４は空回りを続ける。

以上のように、第２プレート２４には、操舵ハンドル１１側の操舵入力軸１２ａから入力される所定値以上のトルクが伝達されないようになっている。したがって、後述するケーブル５０に過大なトルクが作用することはなく、ケーブル５０の耐久性が向上する。

次に、転舵機構３０について説明する。転舵機構３０は、車両の左右に延びて配置されたラックバー３１を備えている。ラックバー３１は図示しないステアリングギヤボックス内に軸方向に変位可能に支持されるとともに、両端にてタイロッド３２ａ，３２ｂおよびナックルアーム３３ａ，３３ｂを介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵可能に連結している。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。また、転舵機構３０は、操舵入力軸１２に入力された回転トルクが後述するケーブル５０を介して伝達されて、軸線周りに回転可能な操舵出力軸３４を有している。操舵出力軸３４の外周上には、転舵用の電動モータＭ２が組みつけられている。この電動モータＭ２は、減速機３５を介して操舵出力軸３４を軸線周りに回転駆動する。操舵出力軸３４の下端は、ピニオンギヤ３６が固定されており、同ピニオンギヤ３６はラックバー３１に設けたラック歯に噛み合っている。このため、操舵出力軸３４が同出力軸３４の軸線周りに回転すると、ラックバー３１は軸線方向に変位する。

また、転舵機構３０は、転舵角センサ３７および車速センサ３８を備えている。転舵角センサ３７は、電動モータＭ２に組み込まれていて、電動モータＭ２の回転子の回転角度位置により転舵角θｔを検出して、操舵角θｔを表す検出信号を出力する。なお、転舵角θｔは、操舵ハンドル１１の左回転方向への操舵時における値を正とし、右回転方向への操舵時における値を負とする。車速センサ３８は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を含む４輪の各車輪速を検出する車輪速センサ３８により車速Ｖを検出し、車速Ｖを表す検出信号を出力する。

操舵入力軸１２と操舵出力軸３４との間には転舵用モータM2がフェールした場合に、操舵機構１０と転舵機構３０を機械的に接続するバックアップ用のケーブル５０が備えられている。ケーブル５０は、操舵入力軸１２の軸線周りの回転を操舵出力軸３４に伝達するものである。操舵入力軸１２に備えられたトルクリミッタ２０の上方には第１電磁クラッチ１５が配置されている。第１電磁クラッチ１５は、非通電状態にて切断状態に設定されてケーブル５０と操舵入力軸１２とを動力伝達不能に切り離し、通電状態にて接続状態に設定されてケーブル５０と操舵入力軸１２とを動力伝達可能に連結する。操舵出力軸３４の上部には第２電磁クラッチ３９が配置されている。第２電磁クラッチ３９は、非通電状態にて切断状態に設定されてケーブル５０と操舵出力軸３４とを動力伝達不能に切り離し、通電状態にて接続状態に設定されてケーブル５０と操舵出力軸３４とを動力伝達可能に連結する。

電気制御装置４０は、電動モータM1を駆動制御する操舵ECU４１および電磁クラッチ１５，３９の接続・切断の切換え制御するとともに電動モータM2を駆動制御する転舵ECU４２を備えている。操舵ECU４１には、操舵角センサ１４が接続されている。また、転舵ECU４２には、転舵角センサ３７および車速センサ３８が接続されている。

各ＥＣＵ４１，４２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＩ／Ｆなどからなるマイクロコンピュータによって構成される。操舵ECU４１は、図４の操舵反力制御プログラムを実行して、駆動回路４３を介して電動モータＭ１を駆動制御する。転舵用ＥＣＵ４２は、図５の転舵制御プログラムを実行して、駆動回路４４を介して各電磁クラッチ１５，３９を切換え制御するとともに、駆動回路４５を介して転舵用の電動モータM2を駆動制御する。なお、この操舵ECU４１と転舵ECU４２は相互に信号の授受ができるように構成されている。

次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。図示しないイグニッションスイッチの投入により、操舵ECU４１および転舵ECU４２は、操舵反力制御プログラムおよび転舵制御プログラムを所定の周期で繰り返し実行する。

この操舵反力制御プログラムが開始されると、操舵ECU４１は、ステップＳ１１にて、操舵角センサ１４からの操舵ハンドル１１の操舵角θs、車速センサ３８からの車速Ｖおよび転舵ECU４２からの転舵フェイルフラグＦを入力する。この転舵フェイルフラグＦは、後述するように転舵ECU４２にて設定されるもので、“０”により転舵用の電動モータM2および駆動回路４５からなる転舵制御系の正常状態を表し、“１”により転舵制御系の異常状態を表す。

続いて、転舵制御系が正常である場合について説明を続ける。転舵制御系が正常である場合は、ステップＳ１２にて「Ｙｅｓ」と判定され、操舵ECU４１は、プログラムをステップＳ１３に進める。ステップＳ１３においては、操舵ＥＣＵ４１は、ＲＯＭ内に設けられている操舵反力テーブルを参照して、操舵角θsおよび車速Ｖに応じて変化する目標操舵反力Ｔh*を計算する。この操舵反力テーブルは、図６に示すように、複数の代表的な車速値ごとに、操舵角θsの増加に従って非線形増加する複数の目標操舵反力Ｔh*を記憶している。

続いて、操舵ＥＣＵ４１は、ステップＳ１４にて、駆動回路４３と協働して前記計算した目標操舵反力Ｔh*に対応した駆動電流を操舵反力用の電動モータM１に流して、この操舵反力制御プログラムの実行を終了する。このように転舵制御系が正常である場合は、電動モータM１は、操舵入力軸１２を目標操舵反力Ｔh*に対応した回転トルクで駆動する。これにより、操舵ハンドル１１の回動操作に対して、電動モータＭ１による目標操舵反力Ｔh*が付与され、運転者は、適度な操舵反力を感じながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。

次に、転舵制御系が異常である場合について説明を続ける。後述する図５の転舵制御プログラムにて転舵制御系が異常であると判定された場合は、ステップＳ１１の処理により“１”に設定されている転舵フェイルフラグＦが入力され、操舵ECU４１は、ステップＳ１２にて「Ｎｏ」と判定して、プログラムをステップＳ１５に進める。ステップＳ１５においては、操舵ＥＣＵ４１は、ＲＯＭ内に設けられているアシスト指令値テーブルを参照して、操舵角θsおよび車速Ｖに応じて変化する目標アシストトルクＴa*を計算する。このアシスト指令値テーブルは、図７に示すように、複数の代表的な車速値ごとに、操舵角θsの増加に従って非線形増加する複数の目標アシストトルクＴa*を記憶している。

続いて、操舵ECU４１は、ステップＳ１６にて、駆動回路４３と協働して前記計算した目標アシスト力Ｔa*に対応した駆動電流を電動モータM１に流す。これにより、電動モータM１は、操舵入力軸１２を目標アシスト力Ｔa*に対応した回転トルクで駆動する。その結果、この転舵用の電動モータM２による左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵不能状態では、操舵ハンドル１１の回動操作による左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵が電動モータM１によってアシストされるので、運転者は、操舵反力用の電動モータM１のアシストを経て操舵ハンドル１１を回動操作できる。

次に、図５を用いて転舵制御プログラムについて説明する。転舵制御プログラムは、図示しないイグニッションスイッチの投入後、所定の周期で繰り返し実行される。この転舵制御プログラムが開始されると、ステップＳ２１において、転舵ECU４２は、電動モータM２および駆動回路４５からなる転舵制御系が異常であるかを検出する。この場合、転舵ECU４２は、電動モータM２の断線、短絡、その他の異常を駆動回路４５からの信号を経て、転舵制御系に異常が発生しているかを検出し、続くステップＳ２２にて前記ステップＳ２１の処理によって異常が検出されたかを判定する。

続いて、転舵制御系が正常である場合について説明を続ける。ステップＳ２１にて転舵制御系の異常が検出されなかった場合は、転舵ECU４２は、ステップＳ２２で「Ｎｏ」との判定し、ステップＳ２３にて転舵フェイルフラグＦを“０”に設定する。なお、この転舵フェイルフラグＦは、図示しないイグニッションスイッチがオフされても、その値が保存されるように、転舵ECU４２の非作動時にはメモリ領域に記憶されている。

続いて、ステップＳ２４において転舵ECU４２は、駆動回路４４との協働により、各電磁クラッチ１５，３９に通電して同電磁クラッチ１５，３９を切断状態に制御する。これにより、続くステップＳ２５〜Ｓ２９で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２はステアバイワイヤ状態時の転舵制御がなされるようになる。

すなわち、ステップＳ２５においては、転舵ECU４２は、操舵角センサ１７からの操舵角θs、転舵角センサ３７からの転舵角θt、車速センサ３９からの車速Ｖをそれぞれ入力する。そして、ステップＳ２６にて、ＲＯＭ内に記憶されている第１転舵角テーブルを参照して、操舵角θsに応じて変化するステヤバイワイヤ用の目標転舵角θt*を計算し、同計算したステヤバイワイヤ用の目標転舵角θt*として設定する。

第１転舵角テーブルは、図８に実線で示すように、操舵角θsの増加に従って非線形に増加するステヤバイワイヤ用の目標転舵角θt*を記憶している。このステヤバイワイヤ用の目標転舵角δt*の操舵角θsに対する変化率は、操舵角θsの絶対値｜θs｜の小さな範囲内で小さく、操舵角θsの絶対値｜θs｜が大きくなると大きくなるように設定されている。

そして、ステップＳ２７にて、転舵ECU４２は、ＲＯＭ内に記憶されている車速係数テーブルを参照して、車速Ｖに応じて変化するステヤバイワイヤ用の車速係数Ｋaを計算し、同計算したステヤバイワイヤ用の車速係数Ｋaを車速係数Ｋとして設定する。車速係数テーブルは、既に周知のテーブルを用い、車速Ｖの小さな範囲内で「１」よりも大きく、車速Ｖの大きな範囲内で「１」よりも小さく、車速Ｖの増加に従って「１」を挟んで非線形に減少するステヤバイワイヤ用の車速係数Ｋaを記憶している。

これらの目標転舵角θt*および車速係数Ｋの決定後、転舵ECU４２は、ステップＳ２８にて、下記式１の演算の実行により、目標転舵角θt*を車速係数Ｋで補正して最終的な目標転舵角θt*を計算する。

θt*＝Ｋ・θt* …式１
続くステップＳ２９では、転舵ECU４２は、転舵角θtが最終的な目標転舵角θt*に等しくなるように、両転舵角θt*，θtの差θt*−θtを用いて駆動回路４５を介して電動モータM２の回転を制御する。これにより、転舵用の電動モータM２は回転駆動され、減速機３６を介してラックバー３１を軸線方向に駆動して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角θt*に転舵する。

このような転舵制御により、図８の実線で示すように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、操舵角θsの小さな範囲で同操舵角θsの変化に対して小さく転舵され、操舵角θsの大きな範囲で同操舵角θsの変化に対して大きく転舵される。その結果、操舵ハンドル１１の持ち替えなしで左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は大きな転舵角まで転舵される。また、図９の実線で示すように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、車速Ｖが小さいときには操舵角θsに対して大きく転舵され、車速Ｖが大きくなると操舵角θsに対して小さく転舵される。

前記ステップＳ２９の処理後、転舵ECU４２は、ステップＳ３０にて転舵フェイルフラグＦを操舵ECU４１に出力して、転舵制御プログラムの実行を終了する。

次に、転舵制御系に異常が発生した場合について説明する。この場合、転舵ECU４２は、ステップＳ２２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ３１にて転舵フェイルフラグＦを“１”に設定し、ステップＳ３２にて電動モータM２の作動制御を中止して電動モータM２の作動を停止させる。続いて、転舵ECU４２は、ステップＳ３３にて、駆動回路４４との協働により、第１および第２電磁クラッチ１５，３９に通電して第１および第２電磁クラッチ１５，３９を接続状態に制御する。そして、ステップＳ３０において、“１”に設定された転舵フェイルフラグＦを操舵ＥＣＵ４１に出力して、この転舵制御プログラムの実行を終了する。

このように、転舵制御系に異常が発生した場合には、転舵用の電動モータM２は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御しなくなる代わりに、第１および第２電磁クラッチ１５，３９が接続状態になり操舵機構１０と転舵機構３０が機械的に接続されることとなる。したがって、この場合は、操舵ハンドル１１の回動力および電動モータM１の駆動力が、左右ケーブル５０を介して前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達されるようになり、操舵ハンドル１１の回動操作によって前輪ＦＷ１，ＦＷ２は転舵されるようになる。

また、この場合は、操舵ハンドル１１の回動操作および電動モータM１の駆動により操舵入力軸が過大な回転トルクにより回転されても、操舵入力軸１２にトルクリミッタ２０が設けられているため、所定値以上の回転トルクはケーブル５０に伝達されることはない。したがって、ケーブル５０にトルクリミッタ２０で設定した以上の過大な回転トルクが作用することはなく、ケーブル５０の耐久性が向上する。

以上、本発明の車両の操舵装置に係る１実施形態について説明したが、本発明はこの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、本実施形態においては、第１プレート２３に突起部２３ｃを設け、第２プレート２４に溝部２４ｃを設けたが、第１プレートに溝部を設け、第２プレートに突起部を設けてもよい。

また、例えば、本実施形態において溝部２４ｃの傾斜面２４ｄと突起部２３ｃの傾斜面２３ｄとの傾斜角度は共に７０度を採用したが、必ずしも同一の傾斜角度とする必要はない。すなわち、第１プレートである第１回転体が回転したときに、第１回転体に形成された突起部が第２プレートである第２回転体に形成された所定の角度の傾斜を有する溝部に嵌合して、第２回転体を周方向に回転させる回転トルクと、第２回転体を下方に押圧する押圧力の両方の力が生じればよい。また、突起部および溝部の形状も、上述したように、突起部と溝部が嵌合して、第１回転体から第２回転体を周方向に回転させる回転トルクと、下方に押圧する押圧力の両方の力が生じる範囲で種々の形状を採用することができ、例えば、断面が三角形状である突起部および溝部を採用してもよい。

また、例えば、本実施形態においては、第１プレート２３の突起部２３ｃと第２プレート２４の溝部２４ｃをそれぞれ周方向に９０度間隔で４箇所に形成されたものを採用したが、第１プレートの突起部と第２プレートの溝部の位置と個数は適宜設計することができる。例えば、第１プレートの突起部と第２プレートの溝部をそれぞれ３箇所に等間隔で設けることにより、第１プレートと第２プレートが１２０度相対回転すると第１プレートと第２プレートが嵌合するようにしてもよい。あるいは、第１プレートの突起部と第２プレートの溝部をそれぞれ3箇所に不等間隔で設けることにより、３６０度相対回転すると第１プレートと第２プレートが嵌合するようにしてもよい。このように、突起部と溝部の位置と個数を第１プレートと第２プレートとが嵌合する回転角を設定し、この嵌合回数を検出することで、操舵ハンドル側の操舵入力軸と転舵機構側の操舵入力軸とがどれだけズレたかを検出することも可能となる。この場合、突起部と溝部の嵌合回数は、例えば、溝部に接触スイッチを設けることにより検出することができる。

また、例えば、本実施形態におけるスプリング２５は、第２プレート２４を第１プレート２３に当接するように下方から上方に弾性力を付与するようにしたが、第１プレート２３の上方に配置し、第１プレート２２を第２プレート２４に当接するように上方から下方に弾性力を付与するようにしてもよい。なお、本実施形態では、弾性部材としてスプリングを採用したが、弾性部材はこれに限定されるわけではなく、皿ばねや板バネ等を採用してもよい。

また、例えば、本実施形態における車両の操舵装置は、第１および第２の電磁クラッチ１５，３９を設け、転舵制御系がフェールした場合のみ、操舵機構１０の操舵入力軸の回転トルクをケーブルを介して転舵機構３０に伝達できるようにする所謂ステアバイワイヤ式の車両の操舵装置を採用した。しかしながら、本発明は、常時、操舵機構の操舵入力軸の回転トルクをケーブルを介して転舵機構に伝達する車両の操舵装置であってもよい。この場合は、操舵機構と転舵機構を機械的に分離する電磁クラッチは必要としない。

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に示したトルクリミッタを示した構成図である。 図２に示したトルクリミッタの作動を説明する説明図である。 図１に示した操舵ＥＣＵによって実行される操舵反力制御プログラムのフローチャートである。 図１に示した転舵ＥＣＵによって実行される転舵制御プログラムのフローチャートである。 ハンドル操舵角と目標操舵反力との関係を示すグラフである。 ハンドル操舵角と目標アシストトルクとの関係を示すグラフである。 ハンドル操舵角と目標転舵角との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、２０…トルクリミッタ、２３…第１プレート、２３ｃ…突起部、２３ｄ…傾斜面、２４…第２プレート、２４ｃ…溝部、２４ｄ…傾斜面、２５…スプリング、３１…ラックバー、３４…転舵出力軸、５０…ケーブル、FW１，FW２…車輪

Claims (2)

1. 運転者が操作する操作部材と、
   前記操作部材に連結されていて前記操舵部材と連動して変位する入力軸と、
   前記入力軸に入力されたトルクが伝達されて、転舵輪と連動して変位する出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸の間に設けられ、前記入力軸に入力されたトルクを前記出力軸に伝達するケーブルと、
   前記入力軸に設けられていて、前記入力軸に入力された所定値以上のトルクが前記ケーブルに伝達されることを禁止するトルクリミッタと、を備え、
   前記トルクリミッタは、前記入力軸の操作部材側に設けられた第１回転体と、前記第１回転体と対向していて前記入力軸のケーブル側に設けられた第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体の対向する面が当接するように前記第１回転体および前記第２回転体の少なくとも一方に弾性力を付与する弾性体と、を有することを特徴とする車両の操舵装置。
2. 前記トルクリミッタは、前記第１回転体および前記第２回転体の一方に所定の角度の傾斜を有する溝部と、他方に前記溝部に嵌合する突起部とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両の操舵装置。