JP2010173592A

JP2010173592A - ステアリングシステム

Info

Publication number: JP2010173592A
Application number: JP2009021259A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ito; 伊藤　　公一
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】ステアバイワイヤ型ステアリングシステムにおいて、ステアリング操作の禁止をする機構およびステアリング操作範囲の規制をする機構が、ステアリング操作範囲外で行われないようにする。
【解決手段】ステアリング操作部材の操作を禁止するロック装置２４とステアリング操作部材の操作範囲において操作を規制するエンド規制装置２６とを備えたステアリング操作装置１０に対して、イグニッションスイッチ５４がＯＦＦとされた際は、反力付与モータ２８によって、ステアリング操作部材を、その操作範囲外から遠ざける方向へと回転させてから、ステアリング操作を禁止し、また、イグニッションスイッチ５４がＯＮとされた際は、ステアリング操作の操作範囲の規制を行ってから、ステアリング操作の禁止を解除するように制御を行うステアバイワイヤ型ステアリングシステムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムに関する。

今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、いわゆるステアバイワイヤ型ステアリングシステム、すなわち、ステアリング操作装置に設けられたステアリング操作部材（ステアリングホイール等）に加えられる操作力によらず、電気的な制御下、転舵装置に設けられた動力源の動力によって、ステアリング操作部材の操作に応じた車輪の転舵が行われるステアリングシステムが検討されている。このステアリングシステムでは、通常、ステアリング操作部材と転舵装置とが機械的に連結されていないことから、ステアリング操作の便宜上、ステアリング操作装置は、ステアリング操作部材を設定された操作範囲（以下、単に「設定操作範囲」という場合がある。）において規制する機能（以下、単に「エンド規制機能」という場合がある。）を実現するためのエンド規制機構を備えている。また、車両が使用されていない状態、すなわち、イグニッションがＯＦＦとされている状態における盗難防止の観点から、ステアリング操作装置は、ステアリング操作部材の操作を禁止する機能（以下、単に「ロック機能」という場合がある。）を実現するロック機構を備えており、下記特許文献１には、一例として、ステアリングホイールの操作量と車輪の転舵量との対応のずれを抑制するロック機構について記載されている。

特開２００４−３１４８３３

上記特許文献におけるステアリング操作装置は、ロック機構のみを備えている。したがって、ロック機能とエンド機能とを備えたステアリング操作装置とする場合は、エンド規制機構とロック機構との両方が、ステアリング操作装置に備えられる。しかし、エンド規制機構とロック機構とを備えたステアリング操作装置において、イグニッションがＯＦＦとされた際に、エンド規制が解除された後、ステアリング操作部材がその設定操作範囲外へと操作され、その状態においてロック機構が作動すれば、ステアリング操作部材はその設定操作範囲外において操作が禁止されてしまう。また、ステアリング操作部材がその設定操作範囲外にある状態でエンド規制機構が作動した場合、操作範囲が設定操作範囲からずれてしまう可能性もある。本発明は、このような実情に鑑み、エンド規制機構とロック機構とを備えたステアリング操作装置において、ステアリング操作部材の設定操作範囲外において、それらの機構が作動することがないステアリングシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のステアリングシステムは、車両に設けられるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、（Ａ）運転者によって操作されるステアリング操作部材と、（Ｂ）一端部においてそのステアリング操作部材を保持し、車体に回転可能に保持されるステアリングシャフトと、（Ｃ）電磁モータを有して、その電磁モータの力に依拠してそのステアリングシャフトに回転力を付与する回転力付与装置と、（Ｄ）ステアリングシャフトに固定的に外嵌させられ、自身の外周に、それぞれが径方向に凹む複数の凹部を有する環状のフランジと（Ｅ）ステアリングシャフトに対して、それの径方向に接近離間可能に配置されて、先端部がフランジと係合可能な第１係合ピンと、（Ｆ）その第１係合ピンを、それの先端部がフランジの複数の凹部のいずれかに嵌入することを許容する係合位置と、その先端部がそれら複数の凹部のいずれにも嵌入しない非係合位置とに、選択的に移動させる第１係合ピン移動装置と、（Ｇ）ステアリングシャフトに固定的に設けられてそれの径方向に突出する凸部と、（Ｈ）ステアリングシャフトに対して、それの径方向に接近離間可能に配置されて、先端部が凸部と係合可能な第２係合ピンと、（Ｉ）その第２係合ピンを、それの先端部に凸部が当接することを許容する係合位置と、その先端部に凸部が当接しない非係合位置とに、選択的に移動させる第２係合ピン移動装置と、（Ｊ）回転力付与装置と、第１係合ピン移動装置と、第２係合ピン移動装置とを制御する制御装置とを備え、その制御装置が、(a) 車両の作動終了時において、第１係合ピン移動装置を制御して、非係合位置にある第１係合ピンを係合位置に向かって移動させ、次いで、回転力付与装置を制御して、回転不能となるまでステアリングシャフトを回転させ、その後に、第２係合ピン移動装置を制御して、係合位置にある第２係合ピンを非係合位置に移動させることで、ステアリング操作部材の操作を禁止する作動終了時制御と、(b) 車両の作動開始時において、第２係合ピン移動装置を制御して、非係合位置にある第２係合ピンを係合位置に移動させ、その後に、第１係合ピン移動装置を制御して、係合位置にある第１係合ピンを非係合位置に移動させる作動開始時制御とを実行するように構成される。

本発明のステアリングシステムは、そのステアリング操作装置に備えられるエンド規制機構とロック機構とを、ステアリングホイールが設定操作範囲内にある場合においてのみ作動させることができるため、操作範囲が設定操作範囲からずれることもない。したがって、本発明によれば、ロック機構とエンド規制機構とを備えたステアバイワイヤ型ステアリングシステムの実用性を向上させることができる。

本発明の実施例のステアリング操作装置が配備されたステアリングシステムの全体構成を示す図である。ステアリング操作が禁止されている状態におけるロック装置の断面図である。第１係合ピンの断面図である。図２におけるＡ−Ａ視の断面図である。ステアリングホイールの操作が許容されている状態におけるロック装置の断面図である。ステアリングホイールの操作範囲が規制されている状態におけるエンド規制装置の断面図である。ステアリングホイールの操作範囲が規制されていない状態におけるエンド規制装置の断面図である。図１に示すステアリングシステムにおいて実行されるステアリング制御プログラムを表すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、本発明の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明のステアリングシステムは、下記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

Ａ．ステアバイワイヤ型ステアリングシステムの概要
図１に、実施例のステアリング操作装置１０（以下、単に「操作装置１０」という場合がある）が備えられたステアバイワイヤ型ステアリングシステムの全体構成を示す。本システムは、その操作装置１０と、転舵装置１２とが機械的に分離されており、運転者によって操作されるステアリングホイール１４（ステアリング操作部材の一種である）に加えられる操作力によらずに、転舵装置１２に設けられた動力源の動力によって転舵車輪１６（以下、単に「車輪１６」という場合がある）が転舵されるように構成されている。なお、本システムは、電気系統のフェール時等においてステアリングホイール１４に加えられる操作力によって車輪１６の転舵を可能とするために、その操作力を転舵装置１２に伝達可能に操作装置１０と転舵装置１２とを連結する連結装置１８をも備えている。

操作装置１０は、車体の一部、詳しくは、インストゥルメントパネルのリインフォースメントに固定されている。操作装置１０は、概して円筒形状をなすハウジング２０を有し、そのハウジング２０に、ステアリングシャフト２２が回転可能に保持されている。ステアリングシャフト２２は、車両後方側の端部がハウジング２０から突出し、その端部にステアリングホイール１４が取り付けられている。ハウジング２０の中間部には、ロック機能を実現するためのロック装置２４と、エンド規制機能を実現させるためのエンド規制装置２６とが取り付けられている。また、ハウジング２０の内部には、ステアリングホイール１４の回転操作に対する反力、つまり、操作反力を付与する反力付与モータ２８が配設されている。なお、操作装置１０は、ステアリングホイール１４の操作角すなわち操作量θを検出する操作量センサ３０を有している。

なお、詳細な説明は省略するが、反力付与モータ２８は、ステアリングホイール１４が操作されると、ステアリングホイール１４の操作に抗うような回転力を発生させる。ステアリング操作装置１０は、この回転力を、ステアリングホイール１４の操作に対する操作反力としてステアリングホイール１４に付与することができる構造とされている。したがって、ステアリングホイール１４が操作されていない場合には、反力付与モータ２８は、ステアリングシャフト２２を回転させることも可能とされている。

転舵装置１２は、車体に固定されており、転舵ロッド３２を軸方向に往復移動させる。内部の図示は省略するが、転舵装置１２は、動力源としての転舵モータ３４を備えており、転舵モータ３４が回転駆動することで、転舵ロッド３２を軸方向に移動させる構造とされている。転舵ロッド３２の両端の各々は、ボールジョイント３６を介して、タイロッド３８に連結され、タイロッド３８の他端部は、もう一種のボールジョイント４０を介して、車輪１６を回転可能に保持するステアリングナックル４２の一部分であるナックルアーム４４に連結されている。このような連結構造により、転舵ロッド３２が軸方向に移動させられることで、車輪１６が転舵されるのである。なお、転舵装置１２は、転舵ロッド３２の移動量すなわち転舵量δを検出する転舵量センサ４６を有している。

本ステアリングシステムは、自身が備える電子制御ユニット５０（以下、単に「ＥＣＵ５０」という場合がある）によって制御される。ＥＣＵ５０は、コンピュータ、各種モータ，各種アクチュエータ等のドライバ等を含んで構成されている。ＥＣＵ５０は、操作量センサ３０によって検出されたステアリングホイール１４の操作量θに基づき、転舵量センサ４６によって検出された転舵ロッド３２の転舵量δが、操作量θに応じた目標転舵量δ^*となるように転舵モータ３４を制御駆動する。

本ステアリングシステム１０は、車速感応式ステアリングシステムであり、車両速度が高くなる程ステアリング操作を重くするために、車両速度に応じて操作反力を増加させる機能を有しており、ＥＣＵ５０はそのための制御をも行う。車両には、車両の速度を検出する車速センサ５２（図ではｖと表わされている）が設けられており、ＥＣＵ５０は、車両速度に基づいて、反力付与モータ２８を制御駆動する。それにより、ステアリングホイール１４には、車両速度に依拠した操作反力が付与されることになる。また、ステアリングシャフト２２を回転させる場合にも、ＥＣＵ５０は、反力付与モータ２８を制御駆動する。

後に詳しく説明するが、イグニッションスイッチ５４（図ではＩ／Ｇと表わされている）がＯＮとされている場合には、ステアリングホイール１４の設定操作範囲は、設定角度範囲内に規制されており、その規制は、エンド規制装置２６によって行われる。また、イグニッションスイッチ５４がＯＦＦとされた場合には、ステアリングホイール１４の操作は禁止され、その禁止は、ロック装置２４によって行われる。これらロック装置２４およびエンド規制装置２６の作動は、ＥＣＵ５０がイグニッションスイッチ５４の操作を検知し、それらの検知された信号に基づいてロック装置２４およびエンド規制装置２６を作動させる命令を決定し、ロック装置２４およびエンド規制装置２６に命令を発令することによって行われる。

詳しい説明は省略するが、電気系統がフェールした場合には、連結装置１８が作動して、ステアリングホイール１４に加えられた操作力による車輪１６の転舵が実現される。この場合、ステアリングホイール１４の操作範囲の規制は解除される。その規制の解除も、エンド規制・ロック装置２４によって行われる。

Ｂ．ロック装置の構成
図２は、ロック装置２４の断面図（ステアリングシャフト２２の回転軸線に垂直な断面図）である。ステアリングシャフト２２には、概して円環状のフランジ６０が固定的に外嵌されている。このフランジ６０は、ロック装置２４の一構成要素であり、ステアリングシャフト２２と共に回転可能とされている。フランジ６０の外周部には、径方向に凹む１２の凹部６２が形成されている。それら凹部６２は、深さおよび幅が互いに等しく、フランジ６０の外周方向において等ピッチ間隔となるように配置されている。

ロック装置２４は、３つのパーツからなる装置本体６４と、その装置本体６４に回動可能に取り付けられたクランプ部材６６とを有しており、ボルト６８によって装置本体６４とクランプ部材６６とを締結することで、それらによって操作装置１０のハウジング２０を掴むようにして固定される。

ロック装置２４は、その装置本体６４に設けられた内部空間において、概して円柱形状をなす第１係合ピン７０と、第１係合ピン７０を保持するピン保持部材７１とを有している。また、ピン保持部材７１は、装置本体６４に保持されている。装置本体６４には、ステアリングシャフト２２の径方向に延びるガイド穴７２が設けられており、また、ハウジング２０には、穴７４が設けられている。第１係合ピン７０は、そのガイド穴７２および穴７４を挿通してハウジング２０内に入り込むことが可能な状態で、ステアリングシャフト２２の径方向に移動可能となっている。したがって、第１係合ピン７０は、ハウジング２０内において、ステアリングシャフト２２に設けられたフランジ６０と係合可能とされている。ちなみに第１係合ピン７０の幅方向の外寸法は、フランジ６０の凹部６２の内寸法よりも若干細くされており、第１係合ピン７０は、凹部６２に嵌入可能とされている。

ピン保持部材７１は、円柱形状をなして外周にねじ溝８２が形成されたねじ部７６と、そのねじ部７６の後端側（ステアリングシャフト２２から遠い側）に延び出す延出部７８とから構成されている。延出部７８は、ねじ部７６より細く、その断面形状は正方形をなしている。また、装置本体６４には、延出部７８が嵌り入るガイド穴８０が設けられている。このガイド穴８０の断面も正方形をなしており、ピン保持部材７１は、それの軸線回りには回転不能に、かつ、軸線方向にスライド可能とされている。また、図３に示すように、ねじ部７６は中空構造となっている。その内部空間において、第１係合ピン７０は、ねじ部７６に対して進退可能に嵌合されている。また、その内部空間には圧縮コイルスプリング８８が配設されており、その一端部は第１係合ピン７０に固定され、他端部は内部空間においてねじ部７６に固定されている。係合ピン７４は、圧縮コイルスプリング８８の弾性反力に付勢されてねじ部７６から突出しているが、分離することがないように被係止部９０を有している。つまり、係合ピン７４は、その被係止部９０が、ねじ部８２の内部空間に設けられた係止部９２に当接することで、内部空間に係止されるのである。

ねじ部７６には、それの回転軸線と同じ回転軸線を有するホイール８４が、ねじ溝８２と螺合するように配設されている。詳しく説明すると、ホイール８４のボス部の内周にもねじ溝が形成されており、ホイール８４は、ベアリングボールを介して、ねじ溝８２と螺合している。また、ホイール８４は、装置本体６４の内部空間内において、第１係合ピン７０の軸線方向には移動不能とされている。つまり、ホイール８４とピン保持部材７１とは、ボールねじ機構を構成しており、ホイール８４の回転によって、ピン保持部材７１は、第１係合ピン７０を保持した状態で、それらの軸線方向に移動することができる。また、ピン保持部材７１のねじ部７６には、被係止板９４が固定されており、ピン保持部材７１の移動は、被係止板９４が装置本体６４に当接して係止されることによって、制限される。

図２におけるＡ−Ａ断面を示す図４から解るように、ホイール８４は、ウォームホイールとして機能し、その外周部において、ウォーム８６と噛合している。ウォーム８６は、装置本体６４に固定されたモータ９６のモータ軸９８に固定されている。モータ９６が作動させられることによってウォーム８６が回転し、その回転によってホイール８４が回転することで、第１係合ピン７０およびピン保持部材７１は、それらの軸線方向に移動する。

第１係合ピン７０の動作に関して、ステアリングシャフト２２に接近する場合を前進、離間する場合を後退と称すれば、図２に示す状態では、第１係合ピン７０は、前進端に位置する。この第１係合ピン７０の位置を係合位置と呼べば、その係合位置において、第１係合ピン７０は、フランジ６０の凹部６２に嵌入している。つまり、この状態において、ステアリングホイール１４の操作が禁止されているのである。一方、図５に示す状態では、第１係合ピン７０は後退端に位置する。この第１係合ピン７０の位置を非係合位置と呼べば、その非係合位置において、第１係合ピン７０は、フランジ６０の凹部６２から退出している。つまり、この状態において、ステアリングホイール１４の操作の禁止が解除されているのである。ちなみに、第１係合ピン７０が非係合位置にある場合には、第１係合ピン７０の被係止部９０は、ねじ部７６内部の係止部９２に係止された状態となり、第１係合ピン７０は、ねじ部７６から最も突出した状態となる。

以上のように構成されたロック装置２４は、第１係合ピン７０を係合位置と非係合位置とに選択的に移動させる第１係合ピン移動装置を有すると考えることができる。ちなみに、その第１係合ピン移動装置は、ピン保持部材７１、ホイール８８、被係止板９４、ウォーム８６、モータ９６等を含んで構成されている。

Ｃ．エンド規制装置の構成
図６は、エンド規制装置２６の断面図（ステアリングシャフト２２の回転軸線に垂直な断面図）である。ステアリングシャフト２２には、径方向に突出する凸部１００が形成されている。この凸部１００の幅は、ステアリングホイール１４の設定操作範囲を考慮して設定されている。

エンド規制装置２６は、装置本体１０２と、蓋１０４と、その装置本体１０２に回動可能に取り付けられたクランプ部材１０６とを有しており、ボルト１０８によって装置本体１０２とクランプ部材１０６とを締結することで、それらによって操作装置１０のハウジング２０を掴むようにして固定される。また、エンド規制装置２６は、装置本体１０２と蓋１０４とに囲まれた内部空間において、回動部材１１０と、それに連結されて概して円柱形状をなす第２係合ピン１１２とを有している。装置本体１０２には、ステアリングシャフト２２の径方向に延びるガイド穴１１４が設けられており、また、ハウジング２０には、穴１１６が設けられている。第２係合ピン１１２は、穴１１６を挿通してハウジング２０内に入り込むことが可能な状態で、ステアリングシャフト２２の径方向に移動可能となっている。したがって、第２係合ピン１１２の先端（ステアリングシャフト２２に近い側の端部）部は、ハウジング２０内において、凸部１００の側面と係合可能とされている。

回動部材１１０は、第１アーム部１１８、第２アーム部１２０、バランスウェイト部１２２、軸受部１２４を含んで一体的に形成されており、軸受部１２４において、装置本体１０２に固定された軸１２６に、回動可能に取り付けられている。回動部材１１０について詳しく説明すれば、第２係合ピン１１２の一端部（ステアリングシャフト２２から遠い側の端部）は、第１アーム部１１８の先端部に回動可能に連結されている。また、第２アーム部１２０の先端部は、装置本体１０２に取り付けられているソレノイド１２８の可動子であるソレノイドピン１３０に連結されている。また、軸受部１２４には、ねじりコイルばね１３２が配設されており、それのばね反力は、ステアリングシャフト２２の径方向において、第２係合ピン１１２をステアリングシャフト２２から離間させるように、回動部材１１０に作用している。

このように構成されるエンド規制装置２６において、ソレノイド１２８が通電されると、ソレノイド１２８はソレノイドピン１２６を引き込むため、回動部材１１０はねじりコイルばね１３２の反力に抗して回動させられる。それによって、第２係合ピン１１２は、ステアリングシャフト２２の径方向において、ステアリングシャフト２２に接近するように移動させられる。一方、ソレノイド１２８が通電されないと、回動部材１１０は、ねじりコイルばね１３２の反力によって回動させられ、第２係合ピン１１２は、ステアリングシャフト２２の径方向において、ステアリングシャフト２２から離間する方向に移動させられる。

第２係合ピン１１２の動作に関して、それらがステアリングシャフト２２に接近する場合を前進、離間する場合を後退と称すれば、図６に示す状態では、第２係合ピン１１２は前進端に位置する。この第２係合ピン１１２の位置を係合位置と呼べば、その係合位置において、凸部１００の側面は、第２係合ピン１１２に当接することができる位置にある。つまり、ステアリングホイール１４の操作によってステアリングシャフト２２が回転させられると、凸部１００の側面は、第２係合ピン１１２の先端部に当接するのである。したがって、この状態において、ステアリングホイール１４の操作が規制されているのである。一方、図７に示す状態では、第２係合ピン１１２は後退端に位置する。この第２係合ピン１１２の位置を非係合位置と呼べば、その非係合位置において、凸部１００の側面は第２係合ピン１１２に当接することができない位置にある。つまり、ステアリングホイール１４の操作によってフランジ６０が回転させられても、凸部１００の側面は第２係合ピン１１２の先端部に当接することができない。したがって、この状態において、ステアリングホイール１４の操作の規制が解除されているのである。

以上のように構成されたエンド規制装置２６は、第２係合ピン１１２を係合位置と非係合位置とに選択的に移動させる第２係合ピン移動装置を有すると考えることができる。ちなみに、その第２係合ピン移動装置は、回動部材１１０、ソレノイド１２８等を含んで構成されている。

Ｄ．ロック装置およびエンド規制装置の制御
ロック装置２４およびエンド規制装置２６は、ＥＣＵ５０がイグニッションスイッチ５４のＯＦＦまたはＯＮに基づいて発令する命令に従って、それぞれ第１係合ピン７０および第２係合ピン１１２を移動させる。詳しく説明すると、イグニッションスイッチ５４がＯＮとされていて、車両が通常の走行状態にある場合には、第１係合ピン７０は、図５に示すように、非係合位置に位置させられて、ステアリングホイール１４の操作が許容されており、第２係合ピン１１２は、図６に示すように、係合位置に位置させられて、ステアリングホイール１４の操作範囲は規制されている。

i）作動終了時制御
本ステアリングシステム１０において、イグニッションスイッチ５４がＯＮからＯＦＦへと操作される場合の制御（以下、単に「作動終了時制御」という場合がある。）について説明する。イグニッションスイッチ５４がＯＦＦへと操作されると、まず、ロック装置２４において、第１係合ピン７０を係合位置に移動させるために、ＥＣＵ５０は、モータ９６を作動させる命令を発令する。被係止板９４のステアリングシャフト２２に近い側の面が装置本体６４に当接すると、モータ９６の作動は停止させられる。続いて、反力付与モータ３８によって、ステアリングシャフト２２が、凸部１００が第２係合ピン１１２から離れる方向へ回転させられる。したがって、モータ９６によって第１係合ピン７０が前進させられたときに、第１係合ピン７０の先端部が、フランジ６０の２つの凹部６２の間に当接した場合であっても、反力付与モータ３８によってステアリングシャフト２２が回転させられることで、第１係合ピン７０の先端部は、ステアリングホイール１４が設定操作範囲内にある状態において、いずれかの凹部６２に嵌入することができる。つまり、第１係合ピン７０は係合位置に移動させられて、ステアリングホイール１４の操作が、ステアリングホイール１４の設定操作範囲内において禁止されるのである。この際、ステアリングホイール１４の操作量θが、ステアリングシャフト２２を回転させる方向を決定する際に使用される。詳しく説明すると、操作量θから、凸部１００と第２係合ピン１１２との互いの相対角度が算出され、その相対角度に応じて、互いが離れるようにステアリングシャフト２２の回転方向が決定されるのである。

ちなみに、第１係合ピン７０が前進させられたときに、フランジ６０の２つの凹部６２の間に第１係合ピン７０が当接した場合には、コイルスプリング８７は圧縮させられて、第１係合ピン７０は、ねじ部７６の内部空間に押し込まれている。反力付与モータ３８によってステアリングシャフト２２が回転させられることで、いずれかの凹部６２が第１係合ピン７０の移動方向に位置させられると、第１係合ピン７０は、コイルスプリング８７の圧縮反力によってねじ部７６の内部空間から押し出されるため、その凹部６２に嵌入することができるのである。

また、反力付与モータ３８によるステアリングシャフト２２の回転は、第１係合ピン７０の先端部が凹部６２と係合してステアリングシャフト２２が回転不能となるまで行われる。この回転不能かどうかの判断には、操作量θが使用される。詳しく説明すると、ＥＣＵ５０は、反力付与モータ３８を作動させる命令を発令している状態で、操作量θが変化しない場合には、第１係合ピン７０が凹部６２と係合したと判断し、反力付与モータ３８の作動を停止させる命令を発令するのである。

また、この操作量θが変化しない場合には、エンド規制装置２６においても、第２係合ピン１１２が非係合位置に移動させられるように、ＥＣＵ５０は、ソレノイド１２８への通電を停止させる命令を発令する。つまり、作動終了時制御においては、イグニッションスイッチ５４がＯＦＦとされると、まず、ロック装置２４が、第１係合ピン７０を係合位置に移動させ、次いで、反力付与モータ３８を回転させ、さらに、エンド規制装置２６が第２係合ピン１１２を被係合位置に移動させるのである。したがって、ステアリングホイール１４が設定操作範囲外にある状態において、その操作が禁止されることはないのである。

ステアリングホイール１４の操作が禁止されていない状態で操作範囲の規制が解除された場合には、ステアリングホイール１４がその設定操作範囲外に操作されてしまう可能性がある。また、ステアリングホイール１４の操作を禁止するために、第１係合ピン７０が前進させられたときに、フランジ６０の２つの凹部６２の間に当接し、ステアリングシャフト２２が、凸部１００が第２係合ピン１１２へ近づく方向へ回転させられた場合には、凸部１００が第２係合ピン１１２の移動を干渉するような位置へと移動させられる可能性もある。本ステアリングシステム１０の作動終了時制御では、ステアリングホイール１４の操作が禁止されてから、ステアリングホイール１４の操作範囲の規制が解除されるため、ステアリングホイール１４がその設定操作範囲外に操作されてしまうことはない。また、反力付与モータ３８によって、ステアリングシャフト２２が、凸部１００が第２係合ピン１１２から離れる方向へ回転させられるため、ステアリングシャフト凸部１００が第２係合ピン１１２の移動に干渉するような位置へと移動させられることもない。

ii）作動開始時制御
イグニッションスイッチ５４がＯＦＦからＯＮへと操作される場合の制御（以下、単に「作動開始時制御」という場合がある。）について説明する。イグニッションスイッチ５４がＯＮへと操作されると、まず、エンド規制装置２６において、第２係合ピン１１２が係合位置に移動させられるように、ＥＣＵ５０は、ソレノイド１２８を通電するための命令を発令する。ソレノイド１２８は通電されると、ソレノイドピン１３０を引き込み、回動部材１１０は、ねじりコイルばね１３２のばね反力に抗して回動させられる。つまり、第２係合ピン１１２は係合位置に移動させられる。この際、作動終了時制御において、ステアリングシャフト２２が、反力付与モータ３８によって、凸部１００が第２係合ピン１１２から離れる方向へ回転されている。つまり、ステアリングホイール１４が設定操作範囲外にある状態において、第２係合ピン１１２が係合位置に移動させられることはなく、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されることもないのである。

次いで、ロック装置２４においては、ＥＣＵ５０は、第１係合ピン７０が非係合位置に移動させられるように、モータ９６を作動させる命令を発令し、被係止板９４のステアリングシャフト２２から遠い側の面が装置本体６４に当接し、被係止板９４が係止されると、モータ９６の作動が停止させられる。つまり、作動開始時制御においては、イグニッションスイッチ５４がＯＮとされると、まず、エンド規制装置２６が、第２係合ピン１１２を係合位置に移動させ、次いで、第１係合ピン７０を被係合位置に移動させるため、ステアリングホイール１４が設定操作範囲外にある状態において、その操作が規制されることはないのである。

ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されていない状態でその操作の禁止が解除された場合には、ステアリングホイール１４がその設定操作範囲外に操作されてしまう可能性がある。また、ステアリングホイール１４がその設定操作範囲外に操作されてしまった状態で、第２係合ピン１１２が係合位置に移動させられた場合には、第２係合ピン１１２が凸部１００の上面に当接したり、設定操作範囲外において第２係合ピン１１２が凸部１００と係合し、ステアリングホイール１４の操作範囲が設定操作範囲からずれてしまう可能性もある。本ステアリングシステム１０の作動開始時制御では、ステアリングホイール１４の操作範囲が規制されてから、ステアリングホイール１４の操作の禁止が解除されるため、ステアリングホイール１４がその設定操作範囲外に操作されてしまうことはない。

Ｅ．制御フロー
本ステアリングシステム１０においておこなわれる上記の制御は、ＥＣＵ５０が、図８にフローチャートを示すステアリング制御プログラムを実行することによって行われる。このプログラムは、周期的（例えば、数百msec）に繰り返し実行される。また、イグニッションスイッチ７０がＯＦＦとされてからも、例えば１０秒間等の一定時間経過後に、プログラムの実行が終了される。

ステアリング制御プログラムに従う処理では、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す。他のステップも同様とする）において、イグニッションスイッチ５４がＯＦＦとされているか否かが判断され、ＯＦＦとされている場合は、Ｓ２において、フラグＦが０とされているかどうかが判断される。フラグＦが０とされている場合、すなわち、イグニッションスイッチ５４がＯＮからＯＦＦとされて１回目のステアリング制御プログラムの実行の場合には、Ｓ３において、ＥＣＵ５０は、第１係合ピン７０を前進させる命令を発令し、また、ステアリングホイール１４の操作量θを検出し、参照操作量θ₀として記憶する。次いで、Ｓ４において、被係止板９４のステアリングシャフト２２に近い側の面が装置本体６４に当接するまでに必要とされる時間Ｔがカウントされる。さらにＳ５において、Ｓ３において取得されたステアリングホイール１４の参照操作量θ₀から、反力付与モータ３８の回転方向が決定され、反力付与モータ３８を作動させる。つまり、ＥＣＵ５０は、凸部１００と第２係合ピン１１２との相対角度を算出し、その相対角度から、凸部１００と第２係合ピン１１２とが互いに離れる方向を決定し、その方向へ、反力付与モータ３８を作動させるのである。次いで、処理がＳ６に移行されるが、Ｓ２において、フラグＦが０ではない場合、すなわち、イグニッションスイッチ５４がＯNからＯＦＦとされて２回目以降のステアリング制御プログラムの実行の場合にも、Ｓ６に処理が移行される。Ｓ６においては、ステアリングホイール１４の操作量θが検出され、現操作量θ₁として記憶される。次いで、Ｓ７において、参照操作量θ₀と現操作量θ₁とが比較される。これらの値が等しくない場合は、第１係合ピン７０が凹部６２に係合していないと判断され、Ｓ８において、現操作量θ₁の値が参照操作量θ₀として記憶され、フラグＦが１に設定される。Ｓ７において、参照操作量θ₀と現操作量θ₁とが等しい場合は、第１係合ピン７０が凹部６２に係合しており、ステアリングシャフト２２が回転不能となっていると判断され、Ｓ９において、ＥＣＵ５０は、反力付与モータ３８の作動を停止させ、第２係合ピン１１２を後退させる命令を発令する。

Ｓ１において、イグニッションスイッチ５４がＯＦＦとされていない場合は、Ｓ１０において、ＥＣＵ５０は、第２係合ピン１１２を前進させる命令を出力し、次いで、Ｓ１０において、第１係合ピン７０を後退させる命令を出力する。Ｓ１２においては、被係止板９４のステアリングシャフト２２から遠い側の面が装置本体６４に当接するまでに必要とされる時間Ｔがカウントされる。Ｓ１３においては、フラグＦが０に設定される。

Ｆ．電子制御ユニットの機能構成
ＥＣＵ５０は、本ステアリングシステム１０の制御を司る制御装置として機能し、ＥＣＵ５０は、上記各種のプログラムを実行することで、当該ステアリングシステム１０の制御に関する各種の機能を果たすものとされている。そのことに鑑みれば、ＥＣＵ５０は、いくつかの機能部を有すると考えることができる。具体的には、図１に示すように、ＥＣＵ５０は、作動終了時制御部１４０，作動開始時制御部１４２という２つの機能部を有していると考えることができる。

上記各機能部と上記各プログラムに従って実行される制御処理との関係で説明すれば、ステアリング制御プログラムのうちのＳ２からＳ８による処理を実行するＥＣＵ５０の一部分が、作動終了時制御部１４０に相当し、また、Ｓ９からＳ１１による処理を実行するＥＣＵ５０の一部分が、作動開始時制御部１４２に相当する。

１０ステアリング操作装置
１２転舵装置
１４ステアリングホイール
２４ロック装置
２６エンド規制装置
２８反力付与モータ
６０フランジ
６２凹部
７０第１係合ピン
１００凸部
１１２第２係合ピン

Claims

車両に設けられるステアバイワイヤ型のステアリングシステムであって、
運転者によって操作されるステアリング操作部材と、
一端部においてそのステアリング操作部材を保持し、車体に回転可能に保持されるステアリングシャフトと、
電磁モータを有して、その電磁モータの力に依拠してそのステアリングシャフトに回転力を付与する回転力付与装置と、
前記ステアリングシャフトに固定的に外嵌させられ、自身の外周に、それぞれが径方向に凹む複数の凹部を有する環状のフランジと、
前記ステアリングシャフトに対して、それの径方向に接近離間可能に配置されて、先端部が前記フランジと係合可能な第１係合ピンと、
その第１係合ピンを、それの先端部が前記フランジの複数の凹部のいずれかに嵌入することを許容する係合位置と、その先端部がそれら複数の凹部のいずれにも嵌入しない非係合位置とに、選択的に移動させる第１係合ピン移動装置と、
前記ステアリングシャフトに固定的に設けられてそれの径方向に突出する凸部と、
前記ステアリングシャフトに対して、それの径方向に接近離間可能に配置されて、先端部が前記凸部と係合可能な第２係合ピンと、
その第２係合ピンを、それの先端部に前記凸部が当接することを許容する係合位置と、その先端部に前記凸部が当接しない非係合位置とに、選択的に移動させる第２係合ピン移動装置と、
前記回転力付与装置と、前記第１係合ピン移動装置と、前記第２係合ピン移動装置とを制御する制御装置と
を備え、
その制御装置が、
(a) 前記車両の作動終了時において、前記第１係合ピン移動装置を制御して、前記非係合位置にある前記第１係合ピンを前記係合位置に向かって移動させ、次いで、前記回転力付与装置を制御して、回転不能となるまで前記ステアリングシャフトを回転させ、その後に、前記第２係合ピン移動装置を制御して、前記係合位置にある前記第２係合ピンを前記非係合位置に移動させることで、前記ステアリング操作部材の操作を禁止する作動終了時制御と、
(b) 前記車両の作動開始時において、前記第２係合ピン移動装置を制御して、前記非係合位置にある第２係合ピンを前記係合位置に移動させ、その後に、前記第１係合ピン移動装置を制御して、前記係合位置にある前記第１係合ピンを前記非係合位置に移動させる作動開始時制御と
を実行するように構成されたステアリングシステム。