JP2010188821A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フェール時における操舵フィーリングをより良くすることのできる車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】伝達比可変機構の差動機構は、操舵部材に連なる第１のサンギヤと、転舵輪側部材としての第２のシャフトに連なる第２のサンギヤと、各サンギヤに噛み合う遊星ギヤと、遊星ギヤを保持するキャリアと、キャリアをロック可能なロック機構とを含む。ＥＣＵの第１の異常検出部が伝達比可変機構の出力の異常を検出した場合（ステップＳ１でＹＥＳ）において、ＥＣＵの第２の異常検出部が遊星ギヤ機構の異常を検出したとき（ステップＳ２でＹＥＳ）、ロック機構によるキャリアのロックを禁止する（ステップＳ３）。一方、第２の異常検出部によって遊星ギヤ機構の異常が検出されないとき（ステップＳ２でＮＯ）、ロック機構によってキャリアがロックされる（ステップＳ３）。
【選択図】図９

Description

本発明は、車両用操舵装置に関する。

車両用操舵装置には、ステアリングホイールに連結された入力軸と、転舵機構に連結された出力軸と、入力軸と出力軸とを差動回転可能に連結する伝達比可変機構とを備えるものがある（例えば、特許文献１，２参照）。
特許文献１の伝達比可変機構は、入力軸に固定されたサンギヤと、サンギヤの周囲に配置された複数のプラネタリギヤと、プラネタリギヤを取り囲むリングギヤと、プラネタリギヤを保持し出力軸に固定されたキャリアと、を含んでいる。伝達比を可変にするためのモータが、リングギヤに連結されている。モータに異常が生じたフェール時には、プラネタリギヤとサンギヤとの噛み合い部や、プラネタリギヤとリングギヤとの噛み合い部に粉体が吹き付けられるようになっている。これにより、プラネタリギヤとサンギヤ、およびプラネタリギヤとリングギヤをそれぞれロックし、これらのギヤが同行回転する。これにより、入力軸と出力軸とが直結され、ステアリングホイールのトルクを転舵機構に伝達できる。このとき、キャリアはロックされていない。

特許文献２の伝達比可変機構は、入力軸に固定された第１のサンギヤと、出力軸に固定され第１のサンギヤとは同軸に配置された第２のサンギヤと、第１および第２のサンギヤの双方に噛み合う遊星ギヤと、遊星ギヤを保持するキャリアと、を含んでいる。伝達比を可変にするためのモータが、キャリアに連結されている。また、モータに異常が生じたフェール時には、キャリアの回転がロックされる。これにより、遊星ギヤを介した第１のサンギヤと第２のサンギヤの変速比が一定になり、入力軸と出力軸とが機械的に連結され、ステアリングホイールのトルクを転舵機構に伝達できる。

特開２００３−２６７２４２号公報（図５） 特開２００８−７４３６７号公報

特許文献２において、遊星ギヤと第１および第２のサンギヤとの間に鉄粉等の異物が噛み込まれることや、各ギヤの歯が変形すること等により、各ギヤ同士がロック（ギヤロック）することが考えられる。例えば、キャリアをロックしているときにステアリングホイールを操作してギヤロックを解除するためには、ステアリングホイールに大きなトルクを与える必要があり、操舵フィーリングに欠ける。一方で、この場合には、第１のサンギヤ、遊星ギヤおよび第２のサンギヤが同行回転するようになっているので、キャリアをロックしなくても、入力軸と出力軸とをトルク伝達可能に連結できる。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、フェール時における操舵フィーリングをより良くすることのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材（２）に連なる入力要素（１９）、転舵輪側部材（６）に連なる出力要素（２０）、入力要素と出力要素との間に介在する遊星要素（２１）、および遊星要素を支持するキャリア（２２）を含む差動機構、ならびに伝達比可変機構用モータ（１８）を含み、操舵部材の回転角（θ１）に対する転舵輪側部材の回転角（θ２）の比である伝達比（θ２／θ１）を変更可能な伝達比可変機構（８）と、上記キャリアをロック可能なロック機構（３２）と、上記伝達比可変機構の出力の異常を検出する第１の異常検出手段（７１）と、上記差動機構の異常を検出する第２の異常検出手段（７２）と、上記ロック機構の動作を制御するロック制御手段（７４）と、を備え、上記ロック制御手段は、上記第１の異常検出手段によって上記伝達比可変機構の出力の異常が検出された場合に、上記第２の異常検出手段によって上記差動機構の異常が検出されることを条件として、上記ロック機構による上記キャリアのロックを禁止し、上記第２の異常検出手段によって上記差動機構の異常が検出されないことを条件として、上記ロック機構によって上記キャリアをロックさせることを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供する（請求項１）。

本発明において、伝達比可変機構の出力の異常とは、例えば、伝達比可変機構用モータの暴走により、出力要素の回転速度が所望の回転速度から大きく外れていることをいう。また、差動機構の異常とは、例えば、遊星要素と入力要素および出力要素の少なくとも一方との間に鉄粉等の異物が入ること等により、両者間の駆動抵抗が増すかまたは３つの要素がロックすることをいう。

本発明によれば、第１の異常検出手段によって伝達比可変機構の出力の異常が検出された場合、操舵フィーリングを損なうことなく、操舵部材と転舵輪側部材とをトルク伝達可能に連結することができる。具体的には、第１の異常検出手段によって伝達比可変機構の出力の異常が検出された場合において、第２の異常検出手段によって差動機構の異常が検出されることを条件として、キャリアのロックが禁止される。このとき、キャリアがロックされていなくても、遊星要素と入力要素および出力要素とは、ロックされているか、またはロックされているに近い状態でトルク伝達可能である。したがって、略一定の伝達比で入力要素と出力要素がトルク伝達可能であり、操舵部材と転舵輪側部材とがトルク伝達可能である。このとき、キャリアはロックされていないので、比較的小さなトルクで操舵部材を操作できる。また、第２の異常検出手段によって差動機構の異常が検出されないことを条件として、キャリアがロックされる。このとき、遊星要素と入力要素および出力要素との間の駆動抵抗は小さいままなので、各要素は、滑らかに係合することができる。この状態でキャリアがロックされることにより、一定の伝達比で入力要素と出力要素とがトルク伝達可能となり、その結果、比較的小さなトルクで操舵部材を操作できる。このように、伝達比可変機構の出力の異常が生じたときでも、比較的小さなトルクで操舵部材を操作できるので、フェール時の操舵フィーリングをより良くすることができる。

また、本発明において、目標伝達比（θ２_ｔ／θ１_ｔ）に基づいて上記伝達比可変機構用モータを制御するモータ制御手段（７３）を備え、上記モータ制御手段は、上記第１の異常検出手段によって上記伝達比可変機構の出力の異常が検出されたときに上記伝達比可変機構用モータの駆動を停止する場合がある（請求項２）。
この場合、伝達比可変機構の異常が検出されたとき、操舵部材と転舵輪側部材とがトルク伝達可能に連結されつつ、伝達比可変機構用モータが停止される。したがって、操舵部材の操作によって転舵輪を操向できる状態を維持しつつ、伝達比可変機構用モータを停止することができる。

また、本発明において、上記第２の異常検出手段は、上記目標伝達比と実伝達比（θ２／θ１）との偏差（｜θ２_ｔ／θ１_ｔ−θ２／θ１｜）が所定値（α２）以上のときに、上記差動機構の異常を検出する場合がある（請求項３）。
この場合、入力要素および出力要素の少なくとも一方と、遊星要素との間で、異物の噛み込み等に起因する、駆動抵抗の増大またはロックが生じていることを検出でき、その結果、差動機構の異常を確実に検出することができる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 図１の要部の断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図２のソレノイドの周辺の要部の拡大図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う要部の断面図である。 キャリアの回転を規制する動作について説明するための要部の断面図である。 車両用操舵装置の電気的な構成の要部を示すブロック図である。 車両用操舵装置の異常に関する制御の一例のフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に付与された操舵トルクを、操舵軸としてのステアリングシャフト３等を介して左右の転舵輪４Ｌ，４Ｒのそれぞれに与えて転舵を行うものである。車両用操舵装置１は、操舵部材２の操舵角θ１（回転角）に対する転舵輪側部材としての第２のシャフト６の転舵角θ２（回転角）の比である伝達比θ２／θ１を変更する機能を有している。

この車両用操舵装置１は、操舵部材２と、操舵部材２に連なるステアリングシャフト３とを有している。ステアリングシャフト３は、第１の部分としての第１のシャフト５と、第１のシャフト５と同軸に配置された第２の部分としての第２のシャフト６とを有している。
第１のシャフト５は、操舵部材２に連結される入力軸５ａと、入力軸５ａとトーションバー７を介して相対回転可能に連結される出力軸５ｂとを有している。トーションバー７を介した入力軸５ａと出力軸５ｂとの相対回転の許容値は、僅かな値とされており、入力軸５ａと出力軸５ｂとは実質的に同行回転すると考えることができる。

第１のシャフト５の出力軸５ｂと第２のシャフト６との間には、伝達比可変機構８が設けられている。伝達比可変機構８は、差動機構としての遊星ギヤ機構１７と、伝達比可変機構用モータとしての遊星ギヤ機構用モータ１８と、を含んでいる。伝達比可変機構８によって、出力軸５ｂと第２のシャフト６との間における変速比としての伝達比θ２／θ１が変更可能となっている。第２のシャフト６は、自在継手９、中間軸１０、自在継手１１および舵取り機構１２を介して転舵輪４Ｌ，４Ｒと連なっている。

舵取り機構１２は、自在継手１１に連なるピニオン軸１３と、ピニオン軸１３の先端のピニオン１３ａに噛み合うラック１４ａを有し車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１４と、ラック軸１４の一対の端部のそれぞれにタイロッド１５Ｒ，１５Ｌを介して連結されるナックルアーム１６Ｒ，１６Ｌとを有している。
上記の構成により、操舵部材２からの操舵トルクは、第１のシャフト５、遊星ギヤ機構１７、第２のシャフト６等を介して舵取り機構１２に伝達される。舵取り機構１２では、ピニオン１３ａの回転がラック軸１４の軸方向の運動に変換され、各タイロッド１５Ｒ，１５Ｌを介して対応するナックルアーム１６Ｒ，１６Ｌがそれぞれ回動する。これにより、各ナックルアーム１６Ｒ，１６Ｌに連結された対応する転舵輪４Ｒ，４Ｌが、それぞれ操向する。

遊星ギヤ機構１７は、第１のシャフト５の出力軸５ｂおよび第２のシャフト６を差動回転可能に連結しており、遊星ギヤ機構用モータ１８によって駆動されることにより、伝達比θ２／θ１が変更される。
遊星ギヤ機構１７は、第１のシャフト５の出力軸５ｂと同一の軸線上に並んで同行回転可能な入力要素としての第１のサンギヤ１９と、第１のサンギヤ１９の軸線と一致する軸線上に配置され、第２のシャフト６と同行回転可能な出力要素としての第２のサンギヤ２０と、第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方に噛み合う遊星要素としての遊星ギヤ２１と、遊星ギヤ２１を自転可能且つ第１および第２のサンギヤ１９，２０の軸線回りに同行回転可能に支持する環状の所定の要素としてのキャリア２２と、を有している。

第１および第２のサンギヤ１９，２０ならびに遊星ギヤ２１は、それぞれ、回転伝達要素として設けられており、例えば、はすば歯車を用いて形成されている。なお、はすば歯車に代えて、平歯車等の他の平行軸歯車を用いてもよい。
遊星ギヤ２１は、第１および第２のサンギヤ１９，２０を互いに関連付けるためのものであり、ステアリングシャフト３の周方向に複数（本実施の形態において、２つ）配置されている。各遊星ギヤ２１は、ステアリングシャフト３の軸線と平行に延びて第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方と噛み合っている。

遊星ギヤ２１は、第１のサンギヤ１９に噛み合う部分の歯数と、第２のサンギヤ２０に噛み合う部分の歯数とが同一である。
第１のサンギヤ１９の歯数と、第２のサンギヤ２０の歯数とは、相異なっており、第１のサンギヤ１９、および第２のサンギヤ２０の少なくとも１つ（例えば、第２のサンギヤ２０）が、転位歯車を用いて形成されている。この転位歯車は、ピッチ円の直径が小さくなる方向に転位された負転位歯車か、またはピッチ円の直径が大きくなる方向に転位された正転位歯車である。

遊星ギヤ機構用モータ１８は、キャリア２２を回転駆動するためのものである。キャリア２２の回転数を変更することで、第１のサンギヤ１９と第２のサンギヤ２０との変速比を変え、伝達比θ２／θ１を変更する。
この遊星ギヤ機構用モータ１８は、例えば、ステアリングシャフト３と同軸に配置されたブラシレスモータからなり、キャリア２２に固定されたロータ１８ａと、このロータ１８ａを取り囲みハウジング３６に固定されたステータ１８ｂとを含んでいる。

車両用操舵装置１には、操舵部材２の操舵反力を補償するための反力補償用モータ２３が備えられている。反力補償用モータ２３は、例えば、ステアリングシャフト３と同軸に配置されたブラシレスモータからなり、第１のシャフト５の出力軸５ｂに固定されたロータ２３ａと、このロータ２３ａを取り囲みハウジング３６に固定されたステータ２３ｂとを含んでいる。

上記遊星ギヤ機構用モータ１８および反力補償用モータ２３は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含むＥＣＵ２４（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）によって制御される。ＥＣＵ２４は、駆動回路２５ａを介して遊星ギヤ機構用モータ１８と接続され、駆動回路２５ｂを介して反力補償用モータ２３と接続されている。
また、ＥＣＵ２４には、操舵角センサ２６、トルクセンサ２７、遊星ギヤ機構用モータレゾルバ３３、転舵角センサ２８、車速センサ２９およびヨーレートセンサ３０がそれぞれ接続されている。

操舵角センサ２６からは、操舵部材２の操舵中立位置からの操作量である操舵角θ１に対応する値として、第１のシャフト５の入力軸５ａの回転角についての信号が入力される。トルクセンサ２７からは、操舵部材２の操舵トルクＴに対応する値として、第１のシャフト５に作用するトルクについての信号が入力される。遊星ギヤ機構用モータレゾルバ３３からは、遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａの回転角θｍについての信号が入力される。転舵角センサ２８からは、転舵角θ２に対応する値として、第２のシャフト６の回転角についての信号が入力される。車速センサ２９からは、車速Ｖについての信号が入力される。ヨーレートセンサ３０からは、車両のヨーレートγについての信号が入力される。

ＥＣＵ２４は、上記各センサ２６〜３０，３３からの入力信号等に基づいて、遊星ギヤ機構用モータ１８および反力補償用モータ２３の駆動を制御する。
車両用操舵装置１は、遊星ギヤ機構１７のキャリア２２をロック可能なロック機構としてのソレノイド３２を含んでいる。
ソレノイド３２は、規制部材３１を含んでいる。規制部材３１は、キャリア２２と同行回転する環状部材としてのリング部材６０に係合することにより、キャリア２２の回転を規制する。

規制部材３１は、係合解除位置Ｄ２と係合位置Ｄ１とに変位される。係合位置Ｄ１とは、規制部材３１がリング部材６０に係合してリング部材６０の回転が規制される位置をいい、係合解除位置Ｄ２とは、規制部材３１がリング部材６０に係合せず、リング部材６０の回転が規制されない位置をいう。
ソレノイド３２は、ＥＣＵ２４によって駆動制御される。ＥＣＵ２４は、後述する第１の異常を検出したときに、ソレノイド３２を動作させ、規制部材３１を係合位置Ｄ１に変位させる。これにより、リング部材６０およびキャリア２２の回転が規制され、遊星ギヤ２１の公転が規制される。

遊星ギヤ２１の公転が規制されることにより、第１および第２のサンギヤ１９，２０間の変速比、すなわち、伝達比θ２／θ１が固定される。なお、異常時でない通常時において、規制部材３１は、係合解除位置Ｄ２に位置している。
図２は、図１の要部の断面図である。図２を参照して、遊星ギヤ機構１７は、ハウジング３６内に収容されている。ハウジング３６は、例えばアルミニウム合金製の筒状の部材であり、車体３７に支持されている。

第１のシャフト５の入力軸５ａは、ころ軸受等からなる第１の軸受３８を介してハウジング３６に回転可能に支持されている。出力軸５ｂは、単列アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる第２の軸受３９を介して、ハウジング３６に回転可能に支持されている。
出力軸５ｂの中間部の外周面に、反力補償用モータ２３のロータ２３ａが固定されている。反力補償用モータ２３のステータ２３ｂは、ハウジング３６に固定されている。

第２のシャフト６の中間部は、単列アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる第３の軸受４０を介して、ハウジング３６に回転可能に支持されている。
遊星ギヤ機構１７の第１のサンギヤ１９は、第１のシャフト５の出力軸５ｂと単一の部材を用いて一体に形成されており、出力軸５ｂの一端に位置している。第２のサンギヤ２０は、第２のシャフト６と単一の部材を用いて一体に形成されており、第２のシャフト６の一端に位置している。

各遊星ギヤ２１は、第１および第２のサンギヤ１９，２０の双方に噛み合う歯部２１ａと、歯部２１ａの一対の端部のそれぞれから延びる支軸２１ｂ，２１ｃとを有している。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３を参照して、キャリア２２は、各遊星ギヤ２１の一方の支軸２１ｂを支持する一端部４１と、各遊星ギヤ２１の他方の支軸２１ｃを支持する他端部４２と、一端部４１および他端部４２間を接続する中間部４３とを有している。

キャリア２２の一端部４１は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第４の軸受４４を介して、出力軸５ｂを回転可能に支持している。この一端部４１には、ステアリングシャフト３の軸方向に沿って延びる環状の鍔部４５が形成されている。この鍔部４５は、単列アンギュラ玉軸受等の転がり軸受からなる第５の軸受４６を介して、ハウジング３６に回転可能に支持されている。

また、キャリア２２の一端部４１は、対応する第６の軸受４７を介して、各遊星ギヤ２１の一方の支軸２１ｂを回転可能に支持している。各第６の軸受４７は、例えばころ軸受からなる。
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図２および図４を参照して、キャリア２２の他端部４２は、ころ軸受等の転がり軸受からなる第７の軸受４８を介して、第２のシャフト６を回転可能に支持している。この他端部４２には、ステアリングシャフト３の軸方向に沿って延びる環状の鍔部４９が形成されている。鍔部４９は、単列アンギュラ玉軸受等からなる第８の軸受５０を介して、ハウジング３６に回転可能に支持されている。

また、キャリア２２の他端部４２は、対応する第９の軸受５１を介して、各遊星ギヤ２１の他方の支軸２１ｃを回転可能に支持している。各第９の軸受５１は、例えばころ軸受からなる。キャリア２２の中間部４３は、各遊星ギヤ２１の歯部２１ａとステアリングシャフト３の周方向に並んでおり、一端部４１と他端部４２とを、キャリア２２の中心軸線回りに同行回転可能に繋いでいる。

キャリア２２の他端部４２の外周面に、上記遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａが固定されている。遊星ギヤ機構用モータ１８のステータ１８ｂは、ハウジング３６に内嵌されて固定されている。
遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａに隣接するように、遊星ギヤ機構用モータレゾルバ３３が配置されている。遊星ギヤ機構用モータレゾルバ３３のロータ３３ａは、リング部材６０に同行回転可能に連結されており、遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａと同行回転する。遊星ギヤ機構用モータレゾルバ３３のステータ３３ｂは、ハウジング３６に内嵌されて固定されている。

図５は、図２のソレノイド３２の周辺の要部の拡大図である。図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う要部の断面図である。
図５を参照して、ソレノイド３２は、キャリア２２の径方向Ｒの外方に配置されている。ソレノイド３２は、ソレノイドハウジング５２と、固定子３４と、可動子５４と、規制部材３１と、付勢部材としてのコイルばね５９と、を含んでいる。

ソレノイドハウジング５２は、有底筒状をなしている。このソレノイドハウジング５２の一端に形成された中空のねじ軸５２ａが、ハウジング３６の保持孔５３のねじ孔５３ａに螺合して固定されている。ソレノイドハウジング５２の軸線Ａは、キャリア２２の径方向Ｒに対して傾斜している。
ソレノイドハウジング５２には、固定子３４および可動子５４が収容されている。固定子３４を励磁することにより、可動子５４に、ソレノイドハウジング５２の軸線方向に沿った駆動力が付与される。可動子５４は、ソレノイドハウジング５２の軸線Ａに沿う可動方向Ｂに移動可能に案内されている。

規制部材３１は、例えば、金属を用いて棒状に形成されている。なお、規制部材３１は、合成樹脂を用いて形成されていてもよい。規制部材３１の一端３１ａは、ソレノイド３２の可動子５４の一端５４ａに固定されている。可動子５４と規制部材３１とは、可動方向Ｂに同行移動可能である。
規制部材３１の他端３１ｂおよび中間部３１ｃは、ソレノイドハウジング５２から突出して、遊星ギヤ機構１７のキャリア２２側に延びている。規制部材３１の他端３１ｂは、ハウジング３６のうち、キャリア２２が収容されている空間６３と保持孔５３とを連通する挿通孔５５に挿通されており、キャリア２２の鍔部４９と径方向Ｒに相対向している。

規制部材３１の中間部３１ｃには、この中間部３１ｃの径方向に突出する鍔部５６が形成されている。鍔部５６は、例えば環状をなしており、中間部３１ｃに嵌め合わされた有底筒状のカップ部材５７の一端面に受けられている。カップ部材５７の他端面は、ワッシャ５８を介してソレノイドハウジング５２の一端面５２ｂに受けられている。カップ部材５７が鍔部５６を受けることによって、規制部材３１が可動方向Ｂの一方Ｂ１に移動することを規制する。

規制部材３１の中間部３１ｃには、コイルばね５９が遊嵌されている。このコイルばね５９は、カップ部材５７の他端と規制部材３１の鍔部５６との間に配置されており、規制部材３１を可動方向Ｂの他方Ｂ２側、すなわち規制部材３１を係合位置Ｄ１側へ付勢している。
通常時、ソレノイド３２への通電によって、可動子５４に、可動方向Ｂの一方Ｂ１側への駆動力が付与されている。これにより、規制部材３１は、コイルばね５９の付勢力に抗してコイルばね５９を圧縮し、鍔部５６がカップ部材５７に受けられる。このとき、規制部材３１は、係合解除位置Ｄ２に位置している。

図５および図６を参照して、リング部材６０は、第８の軸受５０に隣接して配置されており、キャリア２２の環状の鍔部４９の外周面に例えば圧入により固定されている。なお、キャリア２２とリング部材６０とは、単一の部材を用いて一体に形成されていてもよい。
リング部材６０の外周面６０ａには、規制部材３１の他端３１ｂと係合可能な係合凹部６１が形成されている。係合凹部６１は、外周面６０ａの周方向Ｃに等間隔に複数（本実施の形態において、例えば８つ）設けられている。

キャリア２２の回転を規制するとき、ＥＣＵ２４は、ソレノイド３２への電力の供給を遮断する。これにより、ソレノイド３２の可動子５４と固定子３４との磁気的な結合が解かれ、その結果、規制部材３１は、コイルばね５９の付勢力によって、可動方向Ｂの他方Ｂ２側（係合位置Ｄ１側）に移動される。
そして、図７に示すように、規制部材３１の他端３１ｂが係合凹部６１に係合し、リング部材６０およびキャリア２２の回転が規制される。

図８は、車両用操舵装置１の電気的な構成の要部を示すブロック図である。図８を参照して、ＥＣＵ２４は、第１の異常検出手段としての第１の異常検出部７１と、第２の異常検出手段としての第２の異常検出部７２と、モータ制御手段としての遊星ギヤ機構用モータ制御部７３と、ロック制御手段としてのロック制御部７４と、を含んでいる。
第１の異常検出部７１は、伝達比可変機構８の出力の異常を検出するものである。第１の異常検出部７１は、転舵角センサ２８および遊星ギヤ機構用モータ制御部７３に接続されており、転舵角θ２に関する信号と、第２のシャフト６の後述する目標回転数ｄθ２_ｔ／ｄｔに関する信号がそれぞれ入力される。

第２の異常検出部７２は、遊星ギヤ機構１７の異常を検出するものである。第２の異常検出部７２は、操舵角センサ２６、転舵角センサ２８、および遊星ギヤ機構用モータ制御部７３のそれぞれに接続されており、操舵角θ１、転舵角θ２、および後述する目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔに関する信号がそれぞれ入力される。また、第２の異常検出部７２は、第１の異常検出部７１に接続されており、第１の異常検出部７１の異常検出信号が入力される。

遊星ギヤ機構用モータ制御部７３は、遊星ギヤ機構用モータ１８の駆動を制御するものである。遊星ギヤ機構用モータ制御部７３は、操舵角センサ２６、転舵角センサ２８、遊星ギヤ機構用モータレゾルバ３３、トルクセンサ２７、車速センサ２９およびヨーレートセンサ３０のそれぞれに接続されている。遊星ギヤ機構用モータ制御部７３には、操舵角θ１、転舵角θ２、遊星ギヤ機構用モータ１８のロータ１８ａの回転角θｍ、操舵トルクＴ、車速Ｖおよびヨーレートγに関する信号がそれぞれ入力されるようになっている。

遊星ギヤ機構用モータ制御部７３は、これらの信号に基づいて、第１のシャフト５の出力軸５ｂの目標回転数ｄθ１_ｔ／ｄｔや、第２のシャフト６の目標回転数ｄθ２_ｔ／ｄｔや、伝達比θ２／θ１の目標値としての目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔを設定する。遊星ギヤ機構用モータ制御部７３は、この目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔに基づいて遊星ギヤ機構用モータ１８の駆動を制御する。

また、遊星ギヤ機構用モータ制御部７３は、第１の異常検出部７１およびロック制御部７４のそれぞれに接続されており、第１の異常検出部７１の異常検出信号、およびロック制御部７４の動作状態に関する信号がそれぞれ入力される。
ロック制御部７４は、ソレノイド３２の動作を制御するものである。ロック制御部７４は、第１の異常検出部７１および第２の異常検出部７２に接続されており、第１の異常検出部７１の異常検出信号および第２の異常検出部７２の異常検出信号のそれぞれが入力される。

本実施の形態の特徴の１つは、車両用操舵装置１に異常（フェール）が生じたとき、ＥＣＵ２４の制御によって、操舵フィーリングを損なうことなく、操舵部材２と第２のシャフト６とをトルク伝達可能に連結する点にある。
図９は、車両用操舵装置１の異常に関する制御の一例のフローチャートである。図９を参照して、まず、ＥＣＵ２４の第１の異常検出部７１によって、第１の異常が生じているか否かが判定される（ステップＳ１）。第１の異常とは、伝達比可変機構８の出力の異常をいい、例えば、遊星ギヤ機構用モータ１８が暴走することにより、第２のシャフト６の回転数ｄθ２／ｄｔ（回転速度）が、目標回転数ｄθ２_ｔ／ｄｔから大きく外れることをいう。

遊星ギヤ機構用モータ制御部７３で求められた、第２のシャフト６の目標回転数ｄθ２_ｔ／ｄｔに対する、第２のシャフト６の回転数ｄθ２／ｄｔの偏差が所定値α１以上である場合（｜ｄθ２_ｔ／ｄｔ−ｄθ２／ｄｔ｜≧α１）に、第１の異常検出部７１は、第１の異常を検出する。
第１の異常が検出されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、第２の異常が生じているか否かが第２の異常検出部７２で判定される（ステップＳ２）。

第２の異常とは、遊星ギヤ機構１７の異常をいう。具体的には、遊星ギヤ２１と第１のサンギヤ１９との噛み合い部、および遊星ギヤ２１と第２のサンギヤ２０との噛み合い部の少なくとも一方において、鉄粉等の異物の混入等により、噛み合い抵抗が大きくなることや、異物の混入や焼き付きや歯の変形により、各ギヤ１９，２０，２１がロックすることをいう。

第２の異常が生じている場合、各ギヤ１９，２０，２１は、互いにロックしているか、ロックしているに近い状態となる。したがって、第１のシャフト５の出力軸５ｂと、第２のシャフト６とは、直結または略直結となっており、伝達比θ２／θ１は、略１になっている。
検出された伝達比θ２／θ１（実伝達比）が、略１であり、この伝達比θ２／θ１に対して、遊星ギヤ機構用モータ制御部７３で設定された目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔの偏差｜θ２／θ１−θ２_ｔ／θ１_ｔ｜が、所定値α２（例えば、０．２）以上（｜θ２／θ１−θ２_ｔ／θ１_ｔ｜≧α２）である場合、第２の異常検出部７２は、第２の異常を検出する（ステップＳ２でＹＥＳ）。

一例として、伝達比θ２／θ１が１であるのに対して、目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔが１．５である場合、上記偏差が０．５であるとして、第２の異常検出部７２が第２の異常を検出する。なお、目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔに関わらず、伝達比θ２／θ１が略１である場合に第２の異常を検出してもよい。
第２の異常が検出されると、ロック制御部７４は、ソレノイド３２の規制部材３１によるキャリア２２のロックを禁止する（ステップＳ３）。すなわち、ソレノイド３２の可動子５４および規制部材３１が係合解除位置Ｄ２から変位することを禁止する。これにより、キャリア２２は、回転可能な状態を維持される。

一方、第２の異常検出部７２によって第２の異常が検出されない場合（ステップＳ２でＮＯ）、遊星ギヤ２１と第１および第２のサンギヤ１９，２０との噛み合い状態に異常がなく、遊星ギヤ機構１７に異常は生じていない。このときには、キャリア２２がロックされる（ステップＳ４）。具体的には、ロック制御部７４がソレノイド３２への通電を停止する。これにより、ソレノイド３２の固定子３４と可動子５４との磁気的な結合が解除される。これにより、コイルばね５９が伸び、規制部材３１を係合解除位置Ｄ１から係合位置Ｄ２に変位させる。係合位置Ｄ２に変位した規制部材３１は、リング部材６０の係合凹部６１に係合し、リング部材６０およびキャリア２２の回転を規制する。

ソレノイド３２によるキャリア２２のロックが禁止されるか（ステップＳ３）、またはソレノイド３２によってキャリア２２がロックされた（ステップＳ４）後、遊星ギヤ機構用モータ制御部７３によって、遊星ギヤ機構用モータ１８の駆動がオフされる（ステップＳ５）。具体的には、遊星ギヤ機構用モータ１８への通電が、図示しないリレーをオフにすることにより停止される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の異常検出部７１によって伝達比可変機構８の出力の異常が検出された場合、操舵フィーリングを損なうことなく、操舵部材２と第２のシャフト６とをトルク伝達可能に連結することができる。
具体的には、第１の異常検出部７１によって伝達比可変機構８の出力の異常が検出された場合において、第２の異常検出部７２によって遊星ギヤ機構１７の異常が検出されることを条件として、キャリア２２のロックが禁止される。このとき、キャリア２２がロックされていなくても、遊星ギヤ２１と第１のサンギヤ１９および第２のサンギヤ２０とは、ロックされているか、またはロックに近い状態でトルク伝達可能である。したがって、略一定の伝達比θ２／θ１で第１のサンギヤ１９と第２のサンギヤ２０とがトルク伝達可能であり、操舵部材２と第２のシャフト６とがトルク伝達可能である。このとき、キャリア２２はロックされていないので、比較的小さなトルクで操舵部材２を操作できる。

また、第２の異常検出部７２によって遊星ギヤ機構１７の異常が検出されないことを条件として、キャリア２２がロックされる。このとき、遊星ギヤ２１と第１のサンギヤ１９および第２のサンギヤ２０との間のそれぞれの駆動抵抗は小さいままなので、各ギヤ１９，２０，２１は滑らかに噛み合うことができる。この状態でキャリア２２がロックされることにより、一定の伝達比θ２／θ１で第１のサンギヤ１９と第２のサンギヤ２０とがトルク伝達可能となる。その結果、比較的小さなトルクで操舵部材２を操作できる。

このように、第１の異常（伝達比可変機構８の異常）が生じたときでも、比較的小さなトルクで操舵部材２を操作できるので、フェール時の操舵フィーリングをより良くできる。
また、第１の異常が検出されたとき、操舵部材２と第２のシャフト６とがトルク伝達可能に連結されつつ、伝達比可変機構用モータ１８が停止される。したがって、操舵部材２の操作によって転舵輪４Ｌ，４Ｒを操向できる状態を維持しつつ、遊星ギヤ機構用モータ１８を停止することができる。

また、第２の異常検出部７２は、目標伝達比θ２_ｔ／θ１_ｔと伝達比θ２／θ１との偏差｜θ２_ｔ／θ１_ｔ−θ２／θ１｜が所定値α２以上のときに、遊星ギヤ機構１７の異常を検出するようになっている。このような異常検出方法により、第１のサンギヤ１９および第２のサンギヤ２０の少なくとも一方と、遊星ギヤ２１との間で、異物の噛み込み等に起因する駆動抵抗の増大、またはロックが生じていることを検出でき、その結果、遊星ギヤ機構１７の異常を確実に検出することができる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、ロック機構として、ソレノイド３２に代えて、油圧シリンダやカム機構等の他の機構を用いてもよい。また、遊星伝達機構として、遊星ギヤ機構１７の各歯車に代えてローラを用いた、トラクションドライブ機構を用いてもよい。

また、第１の異常が検出されたときに警告灯を点灯することにより、運転者に修理を促すようにしてもよい。
さらに、第２の異常を検出する構成は、上記したものに限らない。要は、遊星ギヤ２１と第１および第２のサンギヤ１９，２０の少なくとも一方との間において、噛み合いの抵抗が増大したか、または、ロック状態が生じたことを検出できる構成であればよい。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、６…第２のシャフト（転舵輪側部材）、８…伝達比可変機構、１７…遊星ギヤ機構（差動機構）、１８…遊星ギヤ機構用モータ（伝達比可変機構用モータ）、１９…第１のサンギヤ（入力要素）、２０…第２のサンギヤ（出力要素）、２１…遊星ギヤ（遊星要素）、２２…キャリア、３２…ソレノイド（ロック機構）、７１…第１の異常検出部（第１の異常検出手段）、７２…第２の異常検出部（第２の異常検出手段）、７３…遊星ギヤ機構用モータ制御部（モータ制御手段）、７４…ロック制御部（ロック制御手段）、θ１…操舵角（操舵部材の回転角）、θ２…転舵角（転舵輪側部材の回転角）、θ２／θ１…伝達比（実伝達比）、θ２_ｔ／θ１_ｔ…目標伝達比、｜θ２_ｔ／θ１_ｔ−θ２／θ１｜…偏差、α２…所定値。

Claims (3)

1. 操舵部材に連なる入力要素、転舵輪側部材に連なる出力要素、入力要素と出力要素との間に介在する遊星要素、および遊星要素を支持するキャリアを含む差動機構、ならびに伝達比可変機構用モータを含み、操舵部材の回転角に対する転舵輪側部材の回転角の比である伝達比を変更可能な伝達比可変機構と、
   上記キャリアをロック可能なロック機構と、
   上記伝達比可変機構の出力の異常を検出する第１の異常検出手段と、
   上記差動機構の異常を検出する第２の異常検出手段と、
   上記ロック機構の動作を制御するロック制御手段と、を備え、
   上記ロック制御手段は、上記第１の異常検出手段によって上記伝達比可変機構の出力の異常が検出された場合に、上記第２の異常検出手段によって上記差動機構の異常が検出されることを条件として、上記ロック機構による上記キャリアのロックを禁止し、上記第２の異常検出手段によって上記差動機構の異常が検出されないことを条件として、上記ロック機構によって上記キャリアをロックさせることを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１において、目標伝達比に基づいて上記伝達比可変機構用モータを制御するモータ制御手段を備え、
   上記モータ制御手段は、上記第１の異常検出手段によって上記伝達比可変機構の出力の異常が検出されたときに上記伝達比可変機構用モータの駆動を停止することを特徴とする車両用操舵装置。
3. 請求項２において、上記第２の異常検出手段は、上記目標伝達比と実伝達比との偏差が所定値以上のときに、上記差動機構の異常を検出することを特徴とする車両用操舵装置。
   

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