JP2016030521A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転舵機構を可変レシオ制御に合わせて、操舵部品の回転制限量を変更可能な回転制限機構を有する車両用操舵装置。
【解決手段】操舵部品２の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構２０は、ステアリングシャフト１１と一体に回転する回転可能要素３０と、軸方向に回転可能要素と対向する回転不能要素４０と、回転可能要素３０および回転不能要素４０の間に配置した転動体２１とを備え、回転可能要素３０および回転不能要素４０の一方に径方向に直線形状の第１の溝３３が形成され、回転可能要素３０および回転不能要素４０の他方に、周方向において所定角度に渡って螺旋形状の第２の溝４３が形成され、第１の溝３３および第２の溝４３に転動体２１を係合させ、第１の溝３３に沿って転動体２１の両側に配置され、転動体２１に当接可能な一対の規制部材３６，３７と、一対の規制部材３６，３７を接近離間させる駆動装置５とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵部品の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構を有する車両用操舵装置に関する。

フォークリフト等の荷役車両用操舵装置では、ステアリング（操舵部品）の操舵に応じて、転舵輪としての後輪を転舵しており、操舵部品の操作機構と転舵輪の転舵機構との間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置が採用される場合がある。
このステアバイワイヤ式の車両用操舵装置は、操作機構が、操舵部品に連結しているステアリングシャフトと、操舵部品の回転操作量の検出装置と、操舵部品の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構を有し、転舵機構が、操舵部品の回転操作量に応じて制御される転舵用アクチュエータと、転舵方向に転舵する転舵軸とを有する。この操舵装置では、操舵部品を回転すると、回転操作量に応じて転舵用アクチュエータによって制御された回転を、例えばボールねじを介して、転舵軸の軸方向に変化させて転舵軸により転舵輪を転舵させる。また、この車両用操舵装置において、転舵機構が、操舵部品の回転操作量に応じて制御される転舵用アクチュエータを操舵部品の回転総量を可変レシオ制御対応の要求がある。すなわち、大きく操舵部品を操作するときと、小さく操舵部品を操作するときの操舵部品の回転操作量を変化させ、効果的に転舵用アクチュエータ制御し、回転操作量の可変に対応する必要がある。

車両用操舵装置の回転制限機構の一例が、特許文献１に示されている。図１４に示すように回転制限機構６は、ステアリングシャフトに嵌合された回転円板６０と、ハウジングに固定された静止円板６１と、ガイド球６３ｂを一体形成したスライダ６３とを備える。回転円板６０に保持溝６０ｂを半径方向に形成し、静止円板６１に案内溝６１ｂを螺旋形状に形成し、回転円板６０と静止円板６１を、軸方向に重ね合わせ、保持溝６０ｂにスライダ６３を半径方向に移動可能に嵌合保持させ、案内溝６１ｂにガイド球６３ｂを係合させている。

操舵部品と共に回転円板６０が、非回転に拘束された静止円板６１に対して回転すると、ガイド球６３ｂが案内溝６１ｂに沿って螺旋状に移動し、スライダ６３が保持溝６０ｂに沿って半径方向に移動する。ガイド球６３ｂが螺旋形状の案内溝６１ｂのストロークエンドに当接するか、または、スライダ６３が半径方向の保持溝６０ｂのストロークエンドに当接することによって、操舵部品の回転操作量を制限することができる。

特開２００３−４８５５０号公報

この車両用操舵装置において、車両の走行状態に応じて転舵用アクチュエータを可変レシオ制御したい要求がある。可変レシオ制御は、操舵部品の操舵に対するステアリングギヤ比を可変にした制御であり、例えば、車速が高いときは、可変レシオを低くし、車速が低いときは、可変レシオを高くする。可変レシオを低くすると、操舵部品の操舵に対し、転舵輪の転舵がゆっくりとなり、操舵部品の操舵量が増加する。逆に可変レシオを高くすると、操舵部品の操舵に対し、転舵輪の転舵が早くなり、操舵部品の操舵量が減少する。これに対し、回転制限機構の回転制限量が固定されているので、可変レシオに応じて操舵部品の操舵制限ができない問題があった。すなわち、可変レシオを低くしたときは、転舵輪をまだ転舵できるにも係らず操舵部品の操舵が制限されたり、可変レシオを高くしたときは、転舵輪をもう転舵できないにも関わらず操舵部品の操舵が制限されないなど、違和感が生ずる場合がある。

本発明は、上記課題を解決するため、操舵状況などに応じて転舵機構を可変レシオ制御しても、これに合わせて回転制限機構の回転制限量を変更することで、操舵違和感を無くした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に、本発明は、操舵部品によって回転操作される操作機構と、転舵輪を転舵する転舵機構とを備え、前記操作機構が、前記操舵部品に連結しているステアリングシャフトと、前記操舵部品の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構と、前記操舵部品の回転操作量を検出する回転操作量検出装置とを有し、前記転舵機構が、前記回転操作量検出装置からの前記回転操作量に応じて前記操舵部品の回転操作量を可変レシオ制御対応して駆動制御される転舵用アクチュエータと、前記転舵用アクチュエータによる転舵を前記転舵輪に伝える転舵軸とを有し、前記回転制限機構は、前記ステアリングシャフトと一体に回転する回転可能要素と、前記ステアリングシャフトの軸方向において前記回転可能要素と対向する回転不能要素と、前記回転可能要素および前記回転不能要素の前記軸方向の間に配置した転動体とを備え、前記回転可能要素 および前記回転不能要素の一方に前記ステアリングシャフトの径方向に直線形状の第１の溝が形成され、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に、前記ステアリングシャフトの周方向において前記所定角度に渡って螺旋形状の第２の溝が形成され、前記第１の溝および前記第２の溝に前記転動体を係合させ、前記回転操作量を前記所定角度以下とした車両用操舵装置において、前記第１の溝に沿って前記転動体の両側に配置され、前記転動体に当接可能な一対の規制部材と、前記一対の規制部材を接近離間させる駆動装置とを備え、前記転舵用アクチュエータの回転速度、回転量を操舵状況に応じて変える制御装置を備え、前記回転量が少ないときは、前記一対の規制部材を接近させる方向に前記駆動装置を作動させ、前記回転量が多いときは、前記一対の規制部材を離間させる方向に前記駆動装置を作動させる制御機能を前記制御装置が有することを要旨としている。

本発明によれば、前記回転可能要素 および前記回転不能要素の一方に備えた径方向に直線形状の第１の溝と、他方に備えた所定角度に渡って螺旋形状の第２の溝と、前記第１の溝および前記第２の溝に前記転動体を係合させて、回転操作量を制限させる回転制限機構に、転動体に当接可能な一対の規制部材と、前記一対の規制部材を接近離間させる駆動装置と、制御機能を有した制御装置を備えたため、前記一対の規制部材を接近離間させることで、操舵部品の回転操作量が所定角度となる径方向の第１の溝の転動体の径方向移動を制限して、操舵部品の回転操作量が無段階に変更できる。そのため、回転操作量を変更するときに、可変レシオ制御をする場合の回転制限機構の回転制限量と転舵用アクチュエータの回転量を合せた回転制限機構ができる。そして、操舵状況などに応じて転舵機構を可変レシオ制御しても、これに合わせて回転制限機構の回転制限量を変更することで、操舵違和感を無くすことができる。

請求項２に記載の発明は、前記一対の規制部材は、前記転動体に対し外径側に配置される外径側規制部材と、前記転動体に対し内径側に配置される内径側規制部材とからなり、前記駆動装置は、前記外径側規制部材を移動させる外径側駆動装置と、前記内径側規制部材を移動させる内径側駆動装置とからなることを要旨としている。

本発明の回転制限機構によれば、第１の溝の径方向の長さを、外径側規制部材は転動体に対し外径側のストロークエンドの位置を、内径側規制部材は転動体に対し内径側のストロークエンドの位置を変化することで、第１の溝のストロークエンドの長さを自由に変化できるため、回転操作量を変更する場合に、回転操作量の制限を無段階に変更可能な回転制限機構ができる。そのため、回転操作量を変更するときに、可変レシオ制御をする場合の回転制限機構の回転制限量と転舵用アクチュエータの回転量を合せる回転制限機構ができる。そして、操舵状況などに応じて転舵機構を可変レシオ制御しても、これに合わせて回転制限機構の回転制限量を変更することで、操舵違和感を無くすことができる。

請求項３に記載の発明は、前記外径側駆動装置は、駆動モータと、前記駆動モータによって回転駆動され、前記外径側規制部材に螺合する第１ねじ部とからなり、前記内径側駆動装置は、前記駆動モータと、前記駆動モータによって回転駆動され、前記内径側規制部材に螺合し、前記第１ねじ部と逆ねじを有する第２ねじ部とからなり、前記第１ねじ部および前記第２ねじ部を一体化した駆動軸を構成したことを要旨としている。

本発明の回転制限機構によれば、第１の溝の径方向の長さを、前記第１ねじ部と逆ねじを有する第２ねじ部とからなる駆動軸の回転により前記外径側規制部材および内径側規制部材の径方向間隔を同時に変化することで、径方向のストロークエンド長さを径方向間隔を同時に変化できるため、回転操作量を変更する場合に、回転操作量の制限を無段階に変更可能な回転制限機構ができる。そのため、回転操作量を変更するときに、可変レシオ制御をする場合の回転制限機構の回転制限量と転舵用アクチュエータの回転量を合せる回転制限機構ができる。そして、操舵状況などに応じて転舵機構を可変レシオ制御しても、これに合わせて回転制限機構の回転制限量を変更することで、操舵違和感を無くすことができる。

本発明によれば、操舵状況などに応じて転舵機構を可変レシオ制御しても、これに合わせて回転制限機構の回転制限量を変更することで、操舵違和感を無くした車両用操舵装置を提供できる。

本発明の第一実施形態に係る回転制限機構が適用された車両用操舵装置の概略構成を示す模式図。 本発明の第一実施形態に係る回転制限機構の分解斜視図。 本発明の第一実施形態に係る回転制限機構の第２プレートの平面図。 本発明の第一実施形態に係る回転制限機構の第１プレートの平面図。 本発明の第一実施形態に係る回転制限機構における図４のＸ−Ｘ線の断面図。 本発明の第一実施形態に係る可変レシオ制御のフローチャート図。 本発明の第一実施形態に係る第２プレートの左旋回状態図。 本発明の第一実施形態に係る第２プレートの右旋回状態図。 本発明の第一実施形態に係る回転制限機構における回転量変化時の図４のＸ−Ｘ線の断面図。 本発明の第一実施形態に係る回転量変化時の第２プレートの左旋回状態図。 本発明の第一実施形態に係る回転量変化時の第２プレートの右旋回状態図。 本発明の第二実施形態に係る回転制限機構の第１プレートの平面図。 本発明の第二実施形態に係る回転制限機構における図４のＹ−Ｙ線の断面図。 従来の回転制限機構の分解斜視図。

本発明の第一実施形態を図１を参照しつつ説明する。
図１は本発明の第一実施形態に係る回転制限機構２０が適用された車両用操舵装置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の構成について説明する。

車両用操舵装置１は、操作機構１０と、転舵機構５０と、制御装置７０と、車速センサ４とを有する。車両用操舵装置１は、操作機構１０および転舵機構５０の機械的な連結が解除されたステアバイワイヤとしての構成を有する。車両用操舵装置１は、操作機構１０の操舵部品２の回転操作に基づいて制御装置７０により転舵機構５０を動作させる構造になっている。

操作機構１０は、ステアリングシャフト１１と、反力アクチュエータ１２と、操舵角センサ１３と、トルクセンサ１４と、回転制限機構２０とを有する。操作機構１０は、操舵部品２の回転操作による操舵部品２の回転角度（以下、「操舵角」）の情報を操舵角センサ１３より制御装置７０に伝達し、操舵部品２の回転操作によるステアリングシャフト１１に付与されたトルク（以下、「操舵トルク」）の情報をトルクセンサ１４より制御装置７０に伝達する構造になっている。

ステアリングシャフト１１は、その先端部において操舵部品２に接続され、操舵部品２と一体に回転するようになっている。
反力アクチュエータ１２は、電動モータおよびウォームギヤ機構を有する。反力アクチュエータ１２は、ステアリングシャフト１１において操舵部品２側とは反対側の端部に接続されている。反力アクチュエータ１２は、ウォームギヤ機構を介して電動モータの出力軸の回転トルクをステアリングシャフト１１に付与する役目を持っている。反力アクチュエータ１２は、路面等から転舵輪３に伝達される反力を操舵反力として発生させ、ステアリングシャフト１１を介して操舵部品２に付与する機能を持っている。

操舵角センサ１３は、ステアリングシャフト１１の回転角度を検出し、回転角度に応じた信号（以下、「操舵角信号」）を制御装置７０に出力するようになっている。

トルクセンサ１４は、操舵角センサ１３よりも操舵部品２とは反対側に位置している。トルクセンサ１４は、操舵トルクを検出し、操舵トルクに応じた信号（以下、「トルク信号」）を制御装置７０に出力するようになっている。

回転制限機構２０は、トルクセンサ１４と反力アクチュエータ１２との間に位置している。回転制限機構２０は、操舵部品２の回転操作による操舵角が所定角度以下となるように機械的に制限する機能をもっている。第一実施形態の回転制限機構２０は、操舵部品２の回転操作による操舵角が１６２０度（４．５回転）以下となるように制限するものである。詳細は後述する。

転舵機構５０は、ラックシャフト５１と、２個のタイロッド５２と、転舵用アクチュエータ５３と、転舵角センサ５４とを有する。転舵機構５０は、操舵部品２の回転操作に基づいて車両の転舵輪３の転舵角を変更するものである。

ラックシャフト５１は、ラックシャフト５１の軸方向において往復動することによりタイロッド５２を介して転舵輪３の転舵角を変更するものである。ラックシャフト５１は、一対の転舵輪３の間に位置している。タイロッド５２は、ラックシャフト５１の軸方向においてラックシャフト５１の両端部に連結されている。

転舵用アクチュエータ５３は、転舵モータ５７と、転舵モータ５７によって回転駆動されるボールねじ機構５５とを有する。転舵用アクチュエータ５３は、転舵モータ５７によりボールねじ機構５５のボールナットを回転させることによりラックシャフト５１をラックシャフト５１の軸方向に往復動させる機能を有している。

転舵モータ５７は、固定のステータと、ステータの内周に配置されるロータとからなる。ボールねじ機構５５は、ボールナットと、ボールナットの内周に配置されるボールねじ部と、ボールナットおよびボールねじ部間に配置されたボールとからなる。ボールねじ部は、ラックシャフト５１に形成され、ロータは、ボールナットに連結されている。ステータに対しロータを回転させると、ボールナットも共に回転し、ラックシャフト５１が軸方向へ移動するようになっている。

転舵角センサ５４は、ラックシャフト５１の移動量から転舵輪３の転舵角を検出し、検出した転舵輪３の転舵角の信号（以下、「転舵角信号」）を制御装置７０に出力するようになっている。

制御装置７０は、車速センサ４の車両の走行速度の信号（以下、「車速信号」）およびトルクセンサ１４の操舵トルクに応じたトルク信号、操舵角センサ１３の操舵角信号、転舵角センサ５４の転舵輪３の転舵角の信号（以下、「転舵角信号」）が入力されるようになっている。また制御装置７０は、時系列に検知される操舵角センサ１３の操舵角信号から操舵部品２の回転速度を演算することができるようになっている。

さらに制御装置７０は、車速信号、回転速度およびトルク信号に基づいて目標転舵角を算出し、転舵角信号と目標転舵角との偏差に基づいて転舵用アクチュエータ５３の駆動をフィードバック制御することができるようになっている。

またさらに制御装置７０は、車速信号、操舵角信号、トルク信号、および転舵角信号に基づいて操舵部品２が回転操作された方向とは逆方向となる操舵反力が操舵部品２に付与されるように反力アクチュエータ１２の駆動を制御することができるようになっている。

そして制御装置７０は、車両の走行状態、例えば車速に応じて、転舵用アクチュエータ５３を可変レシオ制御することができるようになっている。例えば、車速が高いときは、可変レシオを低くし、車速が低いときは、可変レシオを高くする。可変レシオを低くすると、転舵輪３の転舵がゆっくりとなり、操舵部品２の操舵量が増加する。逆に可変レシオを高くすると、転舵輪３の転舵が早くなり、操舵部品２の操舵量が減少する。また制御装置７０は、可変レシオを低くしたときは、回転制限機構２０の回転制限量が大きくなるように外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を離間させ、可変レシオを高くしたときは、回転制限機構２０の回転制限量が小さくなるように外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を接近させる制御が行えるようになっている。可変レシオを高くすることは、レシオａ＝（転舵モータ５７のロータの回転量）／（操舵部品２の回転量）の値を大きくすることであり、可変レシオを低くすることは、レシオｂ＝（転舵モータ５７のロータの回転量）／（操舵部品２の回転量）の値を小さくすることである。制御装置７０は、レシオａ、レシオｂの値を記憶している。

制御装置７０には、図６に示すフローチャートにもとづくプログラムが入力されており、このプログラムに従って可変レシオ制御が成されるようになっている。

図２〜図５を参照して、本発明の第一実施形態に係る回転制限機構２０の詳細な構成について説明する。
図２に示すように、回転制限機構２０は、回転可能要素としての第１プレート３０と、回転不能要素としての第２プレート４０と、転動体としてのガイド球２１と、第１の溝３３に沿ってガイド球２１の両側に配置される内径側規制部材３６，外径側規制部材３７と、内径側規制部材３６，外径側規制部材３７を接近離間させる駆動装置５とを有する。ステアリングシャフト１１の軸方向において第１プレート３０および第２プレート４０が互いに対向し、ガイド球２１が第１プレート３０と第２プレート４０との間に位置する。回転制限機構２０は、第１プレート３０がステアリングシャフト１１と一体に回転し、第２プレート４０がステアリングシャフト１１の回転に対して回転しない構成を有する。なお、ガイド球２１は、球形状に形成されている。

図４に示すように、第１プレート３０は、プレート本体３１と、貫通孔３２と、第１の溝３３とを有する。

図２に示すように、プレート本体３１は、平板状の円盤状に形成されて、中央部分に板厚方向に貫通孔３２が形成され、この貫通孔３２においてステアリングシャフト１１を圧入固定している。第１の溝３３は、プレート本体３１にステアリングシャフト１１の径方向に直線形状に形成されている。また、第１の溝３３は、第２プレート４０と対向する対向面３１Ａからステアリングシャフト１１の軸方向に凹む断面半円形状を有している。

図４および図５に示すように、内径側規制部材３６は、第１の溝３３にガイドされるような幅寸法に形成され、第１の溝３３の内径側の規制部として、ガイド球２１と同径のＲ形状端部３４を形成している。内径側規制部材３６に第１連結部材３６ａを連結し、第１連結部材３６ａに螺合する第１ねじ部３８ｃを駆動軸３８ａに形成した。
また、外径側規制部材３７は、第１の溝３３にガイドされるような幅寸法に形成され、第１の溝の外形側の規制部として、ガイド球２１と同径のＲ形状端部３５を形成している。外径側規制部材３７に第２連結部材３７ｂを連結し、第２連結部材３７ｂに螺合し、第１ねじ部３８ｃと逆ねじを有する第２ねじ部３８ｄを駆動軸３８ｂに形成した。

駆動装置５は、第１の溝３３を挟んで平行に、内径側規制部材３６を駆動するステッピングモータ３９ａと外径側規制部材３７を駆動するステッピングモータ３９ｂを有する。
ステッピングモータ３９ａは、駆動軸３８ａと回転軸に連結され、ステッピングモータ３９ｂは、駆動軸３８ｂと回転軸に連結され、駆動軸３８ａ，３８ｂを右回りに回転させると、外径側規制部材３７、内径側規制部材３６が互いに接近し、左回りに回転させると、外径側規制部材３７、内径側規制部材３６を互いに離間するようになっている。外径側規制部材３７、内径側規制部材３６には、ガイド球２１と当接するＲ形状端部３５、３４が形成されており、外径側規制部材３７のＲ形状端部３５は操舵部材２の左回転時にガイド球２１の移動を規制し、内径側規制部材３６のＲ形状端部３４は操舵部材２の右回転時にガイド球２１の移動を規制するようになっている。すなわち、駆動軸３８の回転により、外径側規制部材３７および内径側規制部材３６の径方向間隔を変更することで第１の溝３３の径方向のストロークエンド長さが調整できるようになっている。

図３に示すように、第２プレート４０は、プレート本体４１と、貫通孔４２と、第２の溝４３とを有する。プレート本体４１は、第１プレート３０のプレート本体３１の外径と等しい平板状の円盤として形成されている。プレート本体４１の中央部分に板厚方向に貫通孔４２が形成され、貫通孔４２の内径は、ステアリングシャフト１１の外径よりも僅かに大きく、この貫通孔４２にステアリングシャフト１１が挿入されている。第２の溝４３は、第１プレート３０と対向する対向面４１Ａからステアリングシャフト１１の軸方向に凹む断面半円形状を有し、プレート本体４１に平面視において螺旋形状に形成されている（図５参照）。その螺旋形状の第２の溝４３は、ステアリングシャフト１１の径方向において貫通孔４２の周囲を等間隔に４．５回＋α巻き回された形状を有する。すなわち第２の溝４３の内周側端部４４から第２の溝４３の外周側端部４５までの第２の溝４３の長さは、操舵部品２の回転操作量（１６２０度＋α＊３６０度）分に相当する。

図５に示すように、外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を離間させ、各プレート３０，４０が重ね合わせた状態において、第１プレート３０の第１の溝３３と第２プレート４０の第２の溝４３とは、ステアリングシャフト１１の軸方向に対向している。詳しくは、内径側規制部材３６のＲ形状端部３４は、第２の溝４３の内周側端部４４とステアリングシャフト１１の軸方向に対向している。また、外径側規制部材３７のＲ形状端部３５は、第２の溝４３の外周側端部４５とステアリングシャフト１１の軸方向に対向している。内径側規制部材３６のＲ形状端部３４のみガイド球２１が当接し、第２の溝４３の内周側端部４４にガイド球２１が当接しないように、しかも外径側規制部材３７のＲ形状端部３５のみガイド球２１が当接し、第２の溝４３の外周側端部４５にガイド球２１が当接しないように第２の溝４３は、円周方向にαだけ若干長めに形成されている。

図５に示すように、ガイド球２１の一部は、第２プレート４０の第２の溝４３に移動可能な状態で収容され、ガイド球２１の残りの部分は、第１プレート３０の第１の溝３３に内径側規制部材３６のＲ形状端部３４および外径側規制部材３７のＲ形状端部３５から等間隔ｍの位置に移動可能な状態で収容されている。ガイド球２１は、第１の溝３３の底面に接触している。このようにガイド球２１は、ステアリングシャフト１１の軸方向において第１の溝３３および第２の溝４３に挟み込まれている。ガイド球２１は、第２プレート４０に対する第１プレート３０の回転にともない第１の溝３３内および第２の溝４３内を移動するようになっている。

図６にもとづいて、可変レシオ制御について説明する。ステップ１で車速センサ４からの車速信号が制御装置７０に入力される。ステップ２で車速信号が設定された値と比較して、低速か高速かを判断する。車速が低速の場合は、ステップＳ３でレシオａで操舵し、ステップＳ４でステッピングモータ３９Ａおよびステッピングモータ３９ｂを駆動して外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに離間させる。車速が高速の場合は、ステップＳ５でレシオｂで操舵し、ステップＳ６でステッピングモータ３９Ａおよびステッピングモータ３９ｂを駆動して外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに接近させる。

ステップ３で、制御装置７０に記憶されたレシオａを呼び出し、操舵角センサ１３の操舵角信号から（操舵部材２の回転量）を算出し、（操舵部材２の回転量）にレシオａを乗算して（転舵モータ５７のロータの回転量）を算出する。算出された（転舵モータ５７のロータの回転量）でもって、転舵モータ５７を回転駆動する。

ステップ５で、制御装置７０に記憶されたレシオｂを呼び出し、操舵角センサ１３の操舵角信号から（操舵部材２の回転量）を算出し、（操舵部材２の回転量）にレシオｂを乗算して（転舵モータ５７のロータの回転量）を算出する。算出された（転舵モータ５７のロータの回転量）でもって、転舵モータ５７を回転駆動する。

ステップＳ４では、ステッピングモータ３９ａ及びステッピングモータ３９ｂにより駆動軸３８ａおよび駆動軸３８ｂを左回りに回転させ、外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに離間させる。

ステップＳ６では、ステッピングモータ３９ａおよびステッピングモータ３９ｂにより駆動軸３８ａおよび駆動軸３８ｂを右回りに回転させ、外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに接近させる。
図５、図７および図８は外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに離間させている状態である。図９、図１０および図１１は、外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を径方向中央から距離ｎの位置に互いに接近させている状態である。

操舵部品２（図１参照）が回転操作されると、第１プレート３０（図２参照）がステアリングシャフト１１と一体回転するとともに、第２プレート４０に対して回転する。ガイド球２１は、第１プレート３０の回転にともない第１の溝３３（図２参照）によりステアリングシャフト１１の周方向に押される。このため、ガイド球２１は、第２プレート４０の第２の溝４３に沿って移動するとともに、第１プレート３０の第１の溝３３に沿ってステアリングシャフト１１の径方向に移動する。

車速が低速で、ステップＳ４でステッピングモータ３９a及びステッピングモータ３９ｂを駆動して外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに離間させた状態について、説明する。図５に示すように、操舵部品２が中立位置すなわち操舵部品２の回転操作量が「０」のとき、ガイド球２１は、第２プレート４０の径方向の中間位置に位置している。このため、操舵部品２は、回転制限機構２０により中立位置から右旋回方向に８１０度（２．２５回転）以下、および中立位置から左旋回方向に８１０度（２．２５回転）以下の回転操作量に制限される。

図７に示すように、操舵部品２が中立位置から右旋回方向に回転操作されるとき、すなわち操舵部品２が時計回り方向に回転操作されるとき、ガイド球２１は、各プレート３０，４０の内周側に向けて移動する。そして、図中の破線により示されるように、ガイド球２１が内径側規制部材３６のＲ形状端部３４と接触することによりガイド球２１の移動が制限される。これにより、第１プレート３０が第２プレート４０に対して時計回り方向に回転することが制限され、すなわち、操舵部品２の時計回り方向への回転が制限される。

図８に示すように、操舵部品２が中立位置から左旋回方向に回転操作されるとき、すなわち操舵部品２が反時計回り方向に回転操作されると、ガイド球２１は、各プレート３０，４０の外周側に向けて移動する。そして、図中の破線により示されるように、ガイド球２１が外径側規制部材３７のＲ形状端部３５と接触することによりガイド球２１の移動が制限される。これにより、第１プレート３０が第２プレート４０に対して反時計回り方向に回転することが制限され、すなわち、操舵部品２の反時計回り方向への回転が制限される。

このように、回転制限機構２０は、操舵部品２が中立位置から右旋回方向に２．２５回転したとき、すなわち操舵部品２の回転操作量が右旋回方向に８１０度回転したとき、操舵部品２の右旋回方向への回転操作を制限する。また、回転制限機構２０は、操舵部品２が中立位置から左旋回方向に２．２５回転したとき、すなわち操舵部品２の回転操作量が左旋回方向に８１０度回転したとき、操舵部品２の左旋回方向への回転操作を制限する。

車速が高速で、ステップＳ６でステッピングモータ３９a及びステッピングモータ３９ｂを駆動して外径側規制部材３７および内径側規制部材３６を互いに接近させた状態について、説明する。図１０に示すように、操舵部品２が中立位置から右旋回方向に回転操作されるとき、すなわち操舵部品２が時計回り方向に回転操作されるとき、ガイド球２１は、各プレート３０，４０の内周側に向けて移動する。そして、図中の破線により示されるように、ガイド球２１が第１の溝３３の内径側規制部材３６のＲ形状端部３４と接触することによりガイド球２１の移動が制限される。これにより、第１プレート３０が第２プレート４０に対して時計回り方向に回転することが制限され、すなわち、操舵部品２の時計回り方向への回転が制限される。

図１１に示すように、操舵部品２が中立位置から左旋回方向に回転操作されるとき、すなわち操舵部品２が反時計回り方向に回転操作されると、ガイド球２１は、各プレート３０，４０の外周側に向けて移動する。そして、図中の破線により示されるように、ガイド球２１が第１の溝３３の外径側規制部材３７のＲ形状端部３５と接触することによりガイド球２１の移動が制限される。これにより、第１プレート３０が第２プレート４０に対して反時計回り方向に回転することが制限され、すなわち、操舵部品２の反時計回り方向への回転が制限される。

このように、回転制限機構２０は、操舵部品２が中立位置から右旋回方向に１．２５回転したとき、すなわち操舵部品２の回転操作量が右旋回方向に４５０度回転したとき、操舵部品２の右旋回方向への回転操作を制限する。また、回転制限機構２０は、操舵部品２が中立位置から左旋回方向に１．２５回転したとき、すなわち操舵部品２の回転操作量が左旋回方向に４５０度回転したとき、操舵部品２の左旋回方向への回転操作を制限する。

上記構成によれば、第一実施形態の車両用操舵装置１は、以下の効果を奏する。
回転制限機構２０に、ガイド球２１に当接可能な一対の内径側規制部材３６および外径側規制部材３７と、一対の内径側規制部材３６および外径側規制部材３７を接近離間させる駆動装置５を用いて、操舵部品２の回転操作量が所定角度となる径方向の第１の溝３３のストロークエンド長さを変更することで、第１の溝３３のガイド球２１の径方向移動を制限できるため、操舵部品２の回転操作量が無段階に設定できる。そのため、回転操作量を変更するときに、回転制限機構２０の回転制限量と転舵用アクチュエータ５３の回転量を合わせることができる。また、一対の内径側規制部材３６および外径側規制部材３７を個々に変更できるため、第２の溝４３の径方向溝間隔を自由に設定して、より高精度な制御にも対応できる。

そのため、操舵状況などに応じて転舵機構を可変レシオ制御しても、これに合わせて回転制限機構２０の回転制限量を変更することで、操舵違和感を無くした車両用操舵装置１を提供できる。

第二実施形態について図１２と図１３を使用して説明する。
第二実施形態が第一実施形態と異なる点は、回転制限機構８０の駆動装置９５である。つまり、第一実施形態は、２つの駆動軸３８ａ，３８ｂを使用しているのに対し、第２の実施形態は、１つの駆動軸８８と、１つの案内軸８２を使用している。図１２は、本発明の第二実施形態に係る回転制限機構８０の第２プレート３０の平面図である。第一実施形態と同じ部分は同じ番号を付して説明は省略する 。

駆動装置９５は、ステッピングモータ８９と、ステッピングモータ８９の回転軸に連結された駆動軸８８と、駆動軸８８に螺合された第１連結部材８６ａおよび第２連結部材８７ｂと、第１連結部材８６ａに連結された外径側規制部材８７と、第２連結部材８７ｂに連結された内径側規制部材８６と、駆動軸８８と平行に配置され、第１連結部材８６ａおよび第２連結部材８７ｂを案内する案内軸８２とを有している。

駆動軸８８には、第１ねじ部８８ａと、第１ねじ部８８ａと逆ねじを有する第２ねじ部８８ｂが形成され、第１ねじ部８８ａに第１連結部材８６ａが螺合され、第２ねじ部８８ｂに第２連結部材８７ｂが螺合されている。駆動軸８８を右回りに回転させると、外径側規制部材８７、内径側規制部材８６が互いに接近し、左回りに回転させると、外径側規制部材８７、内径側規制部材８６を互いに離間するようになっている。すなわち、駆動軸８８の回転により、外径側規制部材８７および内径側規制部材８６の径方向間隔を変更することで記第１の溝３３の径方向のストロークエンド長さが調整できるようになっている。

外径側規制部材８７、内径側規制部材８６には、ガイド球２１と当接するＲ形状端部８５，８４が形成され、外径側規制部材８７のＲ形状端部８５は操舵部材２の左回転時にガイド球２１の移動を規制し、内径側規制部材８６のＲ形状端部８４は操舵部材２の右回転時にガイド球２１の移動を規制するようになっている。

第二実施形態の構成によれば、第１の溝３３の径方向のストロークエンド長さを、第１ねじ部８８ａと逆ねじを有する第２ねじ部８８ｂとからなる駆動軸８８の回転により外径側規制部材８７および内径側規制部材８６の径方向間隔を同時に変化することで、径方向のストロークエンド長さを径方向間隔を同時に変化できるため、回転操作量を変更する場合に、回転操作量の制限を効率良く無段階に変更可能な回転制限機構８０ができる。また、１つのステッピングモータ８９、１つの駆動軸８８で第一実施形態と同様なことを行えるので、低コストとなる。そして、回転操作量を変更するときに、可変レシオ制御をする場合の回転制限機構８０側と転舵用アクチュエータ５３側のストッパ位置を効率良く合せる回転制限機構８０ができる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、制御装置７０が、車両の走行状態、例えば車速に応じて、転舵用アクチュエータ５３を可変レシオ制御する。例えば、車速が高いときは、可変レシオを低くし、車速が低いときは、可変レシオを高くする制御を行う例について述べた。他の実施形態として、制御装置７０が、積荷状態、例えば、積荷が重いときは、可変レシオを低くし、積荷が軽いときは、可変レシオを高くする制御を行っても良い。

上述した実施形態は、制御装置７０が、車両の走行状態、例えば車速に応じて、転舵用アクチュエータ５３を可変レシオ制御する。例えば、車速が高いときは、可変レシオを低くし、車速が低いときは、可変レシオを高くする制御を行う例について述べた。他の実施形態として、制御装置７０が、車両の走行状態、例えば、ヨーレイトが大きいときは、可変レシオを高くし、ヨーレイトが小さいときは、可変レシオを低くする制御を行っても良い。

今回、第一実施形態および第二実施形態の第２の溝４３は、操舵部品２の回転操作量として１６２０度（４．５回転）にわたり形成されている。しかし、第２の溝４３の長さは各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態として第２の溝４３は、操舵部品２の回転操作量として１４４０度（４回転）にわたり形成されてもよい。

第一実施形態および第二実施形態の係合部材としてのガイド球２１は、球形状に形成されている。ただし、係合部材の形状は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態の係合部材は、従来と同様にガイド球を一体形成したスライダが用いられてもよい。ガイド球が第１の溝に係合し、スライダが第２の溝に係合する。要するに、係合部材は、第１プレート３０および第２プレート４０の相対回転により第２プレート４０の第２の溝４３内を移動することが可能であればよい。

第一実施形態および第２実施形態の第２プレート４０の第２の溝４３は、ステアリングシャフト１１の軸方向の断面視において半円形状に形成されている。ただし、第２の溝４３の形状は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態の第２の溝４３は、ステアリングシャフト１１の軸方向の断面視においてＶ字形状に形成されてもよい。

第一実施形態および第二実施形態の回転制限機構２０は、第１プレート３０がステアリングシャフト１１と一体に回転し、第２プレート４０がステアリングシャフト１１の回転に対して回転しない。ただし、回転制限機構２０の構成は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態の回転制限機構２０は、第２プレート４０がステアリングシャフト１１と一体に回転し、第１プレート３０がステアリングシャフト１１の回転に対して回転しない場合でもよい。変形例の回転制限機構２０においては、第１プレート３０が「回転不能要素」に相当し、第２プレート４０が「回転可能要素」に相当してもよい。

第一実施形態および第二実施形態の回転制限機構２０は、第１プレート３０に第１の溝３３が形成され、第２プレート４０に第２の溝４３が形成された構成を有する。ただし、回転制限機構２０の構成は各実施形態に例示された内容に限られない。例えば、他の実施形態の回転制限機構２０は、第１プレート３０に第２の溝４３が形成され、第２プレート４０に第１の溝３３が形成された構成でもよい。

１…車両用操舵装置、２…操舵部品、３…転舵輪、１０…操作機構、１１…ステアリングシャフト、１２…反力アクチュエータ、２０…回転制限機構、２１…ガイド球（転動体）、３０…第１プレート（回転可能要素）、３３…第１の溝、３６…内径側規制部材、３７…外径側規制部材、３８ａ、３８ｂ…駆動軸、３８ａ…第１ねじ部、３８ｂ…第２ねじ部、３９ａ、３９ｂ…ステッピングモータ、４０…第２プレート（回転不能要素）、４３…第２の溝、４４…内周側端部（第２の溝の端部）、４５…外周側端部（第２の溝の端部）、５０…転舵機構

Claims (3)

1. 操舵部品によって回転操作される操作機構と、転舵輪を転舵する転舵機構とを備え、前記操作機構が、前記操舵部品に連結しているステアリングシャフトと、前記操舵部品の回転操作量を所定角度以下に制限する回転制限機構と、前記操舵部品の回転操作量を検出する回転操作量検出装置とを有し、前記転舵機構が、前記回転操作量検出装置からの前記回転操作量に応じて前記操舵部品の回転操作量を可変レシオ制御対応して駆動制御される転舵用アクチュエータと、前記転舵用アクチュエータによる転舵を前記転舵輪に伝える転舵軸とを有し、前記回転制限機構は、前記ステアリングシャフトと一体に回転する回転可能要素と、前記ステアリングシャフトの軸方向において前記回転可能要素と対向する回転不能要素と、前記回転可能要素および前記回転不能要素の前記軸方向の間に配置した転動体とを備え、前記回転可能要素 および前記回転不能要素の一方に前記ステアリングシャフトの径方向に直線形状の第１の溝が形成され、前記回転可能要素および前記回転不能要素の他方に、前記ステアリングシャフトの周方向において前記所定角度に渡って螺旋形状の第２の溝が形成され、前記第１の溝および前記第２の溝に前記転動体を係合させ、前記回転操作量を前記所定角度以下とした車両用操舵装置において、前記第１の溝に沿って前記転動体の両側に配置され、前記転動体に当接可能な一対の規制部材と、前記一対の規制部材を接近離間させる駆動装置とを備え、前記転舵用アクチュエータの回転速度、回転量を操舵状況に応じて変える制御装置を備え、前記回転量が少ないときは、前記一対の規制部材を接近させる方向に前記駆動装置を作動させ、前記回転量が多いときは、前記一対の規制部材を離間させる方向に前記駆動装置を作動させる制御機能を前記制御装置が有することを特徴とする車両用操舵装置。
2. 前記一対の規制部材は、前記転動体に対し外径側に配置される外径側規制部材と、前記転動体に対し内径側に配置される内径側規制部材とからなり、前記駆動装置は、前記外径側規制部材を移動させる外径側駆動装置と、前記内径側規制部材を移動させる内径側駆動装置とからなることを特徴とする請求項１に記載の車両用操舵装置
3. 前記外径側駆動装置は、駆動モータと、前記駆動モータによって回転駆動され、前記外径側規制部材に螺合する第１ねじ部とからなり、前記内径側駆動装置は、前記駆動モータと、前記駆動モータによって回転駆動され、前記内径側規制部材に螺合し、前記第１ねじ部と逆ねじを有する第２ねじ部とからなり、前記第１ねじ部および前記第２ねじ部を一体化した駆動軸を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用操舵装置

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