JP2017149330A - 車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者により操舵力が加えられるシャフトと連動するモータに異常が生じた場合のフェールセーフ機能を有する車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】伝達機構１８は、第１減速機２１と、第１減速機２１よりも減速比が大きい第２減速機２２と、シャフト用モータ１７の回転力を第１減速機２１を経由して第１シャフト１２へ伝達する場合と、第２減速機２２を経由して第１シャフト１２へ伝達する場合とに切り替える第２クラッチ２３と、を含む。制御部は、シャフト用モータ１７とギヤ用モータの状態に応じて、第１減速機２１と第２減速機２２とを選択的に切り替えるよう第２クラッチ２３を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置に関する。

従来、一般的な車両用操舵装置としては、ステアリングホイールに転舵機構を連結し、ステアリングホイールの操舵力により転舵機構を介して車輪を転舵させる構成のものが知られている。

また、近年、ステア・バイ・ワイヤ（Ｓｔｅｅｒ ｂｙ ｗｉｒｅ）式の車両用操舵装置が知られている（例えば、特許文献１）。ステア・バイ・ワイヤ式の車両用操舵装置は、ステアリングホイールと転舵機構とが機械的に分離されており、ステアリングホイールの操舵量に応じて転舵用アクチュエータ（転舵動力モータ）が転舵用動力を発生し、この転舵用動力を転舵機構へ伝えることで車輪を転舵させる。

特許文献１に記載の車両用操舵装置は、図５に示すように、ステアリングホイール９０２，ステアリングギヤ９０３、第１モータ９０４，第２モータ９０５，コントローラ９０６，車輪９０７，第１シャフト９０８，第２シャフト９０９及びクラッチ９１０を備える。

特許文献１に記載の車両用操舵装置において、第１シャフト９０８は、ステアリングホイール９０２に連結されている。第２シャフト９０９は、ステアリングギヤ９０３に連結されている。クラッチ９１０は、第１シャフト９０８と第２シャフト９０９との間に設けられる。クラッチ９１０は、第１シャフト９０８と第２シャフト９０９とを、連結状態または非連結状態に切り替える。第１モータ９０４は、第１シャフト９０８に操舵反力を与える。第２モータ９０５は、第２シャフト９０９に操舵力を与える。コントローラ９０６は、第１モータ９０４、第２モータ９０５及びクラッチ９１０の制御を行う。

車両用操舵装置に異常がないときは、クラッチ９１０は非連結状態となっている。車両の運転者がステアリングホイール９０２を操作して第１シャフト９０８に操舵力を与えると、同時に、第１モータ９０４から第１シャフト９０８に操舵反力が与えられる。このときの第１シャフト９０８の回転をコントローラ９０６が検知し、操舵量を判断する。

コントローラ９０６は、検知した操舵量の情報を第２モータに出力する。これにより、第２モータ９０５が回転して転舵用動力が生じ、第２シャフト９０９及びステアリングギヤ９０３を経て、車輪９０７が転舵する。

第２モータ９０５に異常が起こったことをコントローラ９０６が検知すると、コントローラ９０６は、クラッチ９１０を連結状態へと制御する。これにより、第１シャフト９０８と第２シャフト９０９とが連結され、ステアリングホイール９０２の操舵力により機械的にステアリングギヤ９０３を操舵することが可能となる。なお、このとき、第１モータ９０４は、ステアリングホイール９０２に加えた操舵力に応じて第１シャフト９０８及び第２シャフト９０９にアシスト力を伝えるためのアシスト用のモータとして機能する。

特開２００５−２６２９６９号公報

上述のように、第２モータ９０５に異常が生じた場合には、クラッチ９１０をつないで第１シャフト９０８及び第２シャフト９０９を連結して機械的に操舵を行うことが可能である。しかしながら、特許文献１に記載の車両用操舵装置では、第１シャフト９０８と連動する第１モータ９０４に異常が生じた場合の対策については開示されていない。

本発明は、運転者により操舵力が加えられるシャフトと連動するモータに異常が生じた場合のフェールセーフ機能を有する車両用操舵装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用操舵装置は、運転者の操作により回転可能な第１シャフトと、シャフト用モータと、第１シャフトとシャフト用モータとの間で回転力の授受が可能な伝達機構と、伝達機構を制御する制御部と、第２シャフトと、第１シャフトと第２シャフトとを接続状態と非接続状態とに切り替える第１クラッチと、ギヤ用モータと、ギヤ用モータ及び第２シャフトに連結され、ギヤ用モータあるいは第２シャフトの駆動によって車輪を転舵するステアリングギヤユニットと、を備える。伝達機構は、第１減速機と、第１減速機よりも減速比が大きい第２減速機と、シャフト用モータの回転力を第１減速機を経由して第１シャフトへ伝達する場合と、第２減速機を経由して第１シャフトへ伝達する場合とに切り替える第２クラッチと、を含む。第１クラッチは、ギヤ用モータに異常が発生していない場合に第１シャフトと第２シャフトとを非接続状態とし、ギヤ用モータに異常が発生した場合に第１シャフトと第２シャフトとを接続状態とするように制御されている。制御部は、シャフト用モータとギヤ用モータの状態に応じて、第１減速機と第２減速機とを選択的に切り替えるよう第２クラッチを制御する。

本発明によれば、運転者により操舵力が加えられるシャフトと連動するモータに異常が生じた場合のフェールセーフ機能を有する車両用操舵装置が得られる。

図１は、実施形態１の車両用操舵装置を示す。 図２は、実施形態１の伝達機構を示す。 図３は、第２クラッチを制御するにあたってのフローチャートである。 図４は、変形例１の伝達機構を示す。 図５は、従来の構成の車両用操舵装置である。

本発明の車両用操舵装置は、運転者の操作により回転可能な第１シャフトと、シャフト用モータと、第１シャフトとシャフト用モータとの間で回転力の授受が可能な伝達機構と、伝達機構を制御する制御部と、第２シャフトと、第１シャフトと第２シャフトとを接続状態と非接続状態とに切り替える第１クラッチと、ギヤ用モータと、ギヤ用モータ及び第２シャフトに連結され、ギヤ用モータあるいは第２シャフトの駆動によって車輪を転舵するステアリングギヤユニットと、を備える。伝達機構は、第１減速機と、第１減速機よりも減速比が大きい第２減速機と、シャフト用モータの回転力を第１減速機を経由して第１シャフトへ伝達する場合と、第２減速機を経由して第１シャフトへ伝達する場合とに切り替える第２クラッチと、を含む。第１クラッチは、ギヤ用モータに異常が発生していない場合に第１シャフトと第２シャフトとを非接続状態とし、ギヤ用モータに異常が発生した場合に第１シャフトと第２シャフトとを接続状態とするように制御されている。制御部は、シャフト用モータとギヤ用モータの状態に応じて、第１減速機と第２減速機とを選択的に切り替えるよう第２クラッチを制御する。

上記の構成によれば、第２クラッチはシャフト用モータの回転力を第１減速機を経由して第１シャフトへ伝達する場合と、第２減速機を経由して第１シャフトへ伝達する場合とに切り替えるので、ギヤ用モータ及びシャフト用モータの状態に応じて適切なトルクを第１シャフトに与えることができる。

また、本発明の制御部は、シャフト用モータに異常が発生している場合に、シャフト用モータの回転力を第１減速機を経由して第１シャフトへ伝達するように第２クラッチを制御する。制御部は、シャフト用モータ及びギヤ用モータのいずれにも異常が発生していない場合に、シャフト用モータの回転力を第１減速機を経由して第１シャフトへ伝達するように第２クラッチを制御する。制御部は、シャフト用モータに異常が発生しておらず且つギヤ用モータに異常が発生した場合に、シャフト用モータの回転力を第２減速機を経由して第１シャフトへ伝達するように第２クラッチを制御する。

上記の構成によれば、ギヤ用モータに異常がない場合には、第１クラッチは、第１シャフトと第２シャフトの接続状態を非連続としている。これにより、第１シャフトに入力された運転者の操作が、機械的にステアリングギヤに伝達されない状態となっている。このとき、伝達機構において、減速比の小さい第１減速機を経由してシャフト用モータの回転力が第１シャフトへ伝達される状態となっている。そのため、伝達機構が第２減速機によって動力の伝達を行う場合と比較して、第１シャフトに伝達するトルクを小さくすることができる。

また、シャフト用モータに異常が発生した場合には、運転者が意図しないシャフト用モータの回転力が第１減速機を経由して第１シャフトに伝達される。このとき、第１減速機は第２減速機よりも減速比が小さいので、第２減速機によって動力の伝達を行う場合と比較して第１シャフトに伝達するトルクが小さくなる。そのため、シャフト用モータの意図しない回転が第１シャフトを経て運転者の身体に伝わっても、運転者が自力で制御し、第１シャフトに任意の操舵力を与えることが可能である。したがって、シャフト側モータに異常が生じたときの伝達機構の減速比が小さいことが、フェールセーフ機能として作用する。

また、シャフト用モータに異常がない一方で、ギヤ用モータに異常が発生し、ギヤ用モータによるステアリングギヤの制御が不能となった場合には、第１クラッチが、第１シャフトと第２シャフトの接続状態を連続に切り替える。これにより、運転者は、第１シャフトに回転を与えることにより、機械的に、第２シャフト及びステアリングギヤに操舵力を与えることが可能となる。

このとき、伝達機構においては、第２クラッチが切り替わることによって、減速比の大きい第２減速機を経由してシャフト用モータの回転力が第１シャフトへ伝達される。そのため、第１減速機を経由するときよりも大きなトルクが第１シャフトに加えられる。したがって、第１シャフトには、運転者の操舵力と、シャフト用モータの回転による大きなトルクとが加えられる。つまり、運転者の操舵力がシャフト用モータの回転トルクによってアシストされるので、運転者は、小さな操舵力で車輪を転舵することができる。

本発明の第２クラッチは、２枚のクラッチ板を含むデュアルクラッチであることが好ましい。

また、本発明の第１シャフトと、シャフト用モータのモータ軸とは、平行に配置されていることが好ましい。

以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材を示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１の車両用操舵装置１０を示す。なお、図１における矢印Ｕ及びＬのそれぞれは、車両用操舵装置１０が車両に組み付けられた状態における上方及び下方を示す。

車両用操舵装置１０は、ステアリングホイール１１、第１シャフト１２、第２シャフト１３、第１クラッチ１４、ステアリングギヤユニット１５、ギヤ用モータ１６、シャフト用モータ１７，伝達機構１８、及び制御部１９を備える。

ステアリングホイール１１は、車両用操舵装置１０の上方に配置されている。ステアリングホイール１１は、運転者が車輪を転舵するときに操作する部材である。

第１シャフト１２は、ステアリングホイール１１の下方に上下方向に延びるように配置されている。第１シャフト１２は、ステアリングホイール１１と一体的に回転するように設けられている。そのため、運転者がステアリングホイール１１を操作することにより、第１シャフト１２にも操舵力（操舵トルク）が加えられる。第１シャフト１２には操舵角センサ１２１及びトルクセンサ１２２等のセンサが設けられている。運転者が第１シャフト１２を操作したときの操舵角及び操舵トルクの情報は、操舵角センサ１２１及びトルクセンサ１２２から制御部１９に入力される。

第２シャフト１３は、第１シャフト１２の下方に、上下方向に延びるように配置されている。第２シャフト１３の上端部と、第１シャフト１２の下端部とは、対向するように配置されている。

第１クラッチ１４は、第１シャフト１２の下端部と第２シャフト１３の上端部との間に設けられている。第１クラッチ１４は、電磁クラッチであり、制御部１９から出力された信号に基づいて切り替えが行われる。第１クラッチ１４は、第１シャフト１２の下端部と第２シャフト１３の上端部とを接続状態と非接続状態に切り替え可能である。

第１クラッチ１４を制御し、第１シャフト１２と第２シャフト１３とを接続状態とすることにより、第１シャフト１２の操舵力が第２シャフト１３に伝達される。第１クラッチ１４を制御し、第１シャフト１２と第２シャフト１３とを非接続状態とすることにより、第１シャフト１２の操舵力が第２シャフト１３に伝達されなくなる。

ステアリングギヤユニット１５は、第２シャフト１３の下方に配置されている。ステアリングギヤユニット１５は、ラックアンドピニオン機構を介して第２シャフト１３の下端部と連結されたラック軸１５１を有している。第２シャフト１３が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構を介してラック軸１５１の軸方向の往復直線運動に変換される。このラック軸１５１の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１５２を介して車輪３１に伝達されることにより車輪３１の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

また、ステアリングギヤユニット１５のラック軸１５１は、ギヤ用モータ１６とも、ラックアンドピニオン機構を介して連結されている。そのため、ギヤ用モータ１６の回転は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸１５１の軸方向の往復直線運動に変換される。そして、このラック軸１５１の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１５２を介して車輪３１に伝達されることにより車輪３１の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

ギヤ用モータ１６は、ステアリングギヤユニット１５の近傍に配置されている。ギヤ用モータ１６は、制御部１９から出力された情報に基づいて駆動される。ギヤ用モータ１６には、制御部１９から出力された信号に基づいてギヤ用モータ１６が正常に動作しているかを検知するため、例えば、回転角センサや電流センサ（不図示）が設けられている。制御部１９は、回転角センサから得たギヤ用モータ１６の回転角の情報から、あるいは、電流センサから得た実電流の情報から、ギヤ用モータ１６に異常が発生しているかどうかを判断する。

シャフト用モータ１７は、第１シャフト１２の近傍に配置されている。シャフト用モータ１７のモータ軸１７１は、第１シャフト１２と平行に配置されている。シャフト用モータ１７は、制御部１９から出力された情報に基づいて駆動される。シャフト用モータ１７には、制御部１９から出力された信号に基づいてシャフト用モータ１７が正常に動作しているかを検知するため、例えば、回転角センサや電流センサ（不図示）が設けられている。制御部１９は、回転角センサから得たシャフト用モータ１７の回転角の情報から、あるいは、電流センサから得た実電流の情報から、シャフト用モータ１７に異常が発生しているかどうかを判断する。

シャフト用モータ１７の回転力は、伝達機構１８を経て第１シャフト１２に伝達される。伝達機構１８は、第１減速機２１、第２減速機２２及び第２クラッチ２３を備える。図２は、本実施形態の伝達機構１８を示す。

第１減速機２１は、一組の平歯車２４，２５を含む。一組の平歯車２４，２５の一方の歯車２４は、第１シャフト１２に嵌め合わされており、第１シャフト１２と一体的に回転する。また、一組の平歯車２４，２５の他方の歯車２５は、シャフト用モータ１７のモータ軸１７１に嵌め合わされており、モータ軸１７１と一体的に回転する。第１減速機２１の減速比は、本実施の形態においては、１：１である。つまり、平歯車２４と平歯車２５の歯数は同じである。本実施の形態においては、平歯車２４と平歯車２５とは歯数が同じで同じ半径を有する歯車が用いられている。

第２減速機２２は、一組の平歯車２６，２７を含む。一組の平歯車２６，２７の一方の歯車２６は、第１シャフト１２に嵌め合わされており、第１シャフト１２と一体的に回転する。また、一組の平歯車２６，２７の他方の歯車２７は、シャフト用モータ１７のモータ軸１７１に嵌め合わされており、モータ軸１７１と一体的に回転する。第２減速機２２の減速比は、第１減速機２１の減速比よりも大きく、例えば、平歯車２７と平歯車２６の歯数の比は１：５〜１：７程度である。本実施の形態においては、平歯車２６の半径は平歯車２７の半径よりも大きくなっている。

第２クラッチ２３は、第１減速機２１と第２減速機２２の間に設けられている。第２クラッチ２３は、制御部１９の制御により、シャフト用モータ１７の回転力を第１減速機２１を経由して第１シャフト１２に伝達する場合と、第２減速機２２を経由して第１シャフト１２に伝達する場合とに切り替える。第２クラッチ２３は、２つの電磁クラッチ２３１，２３２を含んだデュアルクラッチの構造を有する。

伝達機構１８の制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。伝達機構１８がシャフト用モータ１７の回転力を第１シャフト１２に伝達するときに第１減速機２１を経由するか第２減速機２２を経由するかを決定するにあたって、制御部１９は、ギヤ用モータ１６及びシャフト用モータ１７に異常が生じているかどうかを判断する。

まず、ステップＳ１において、制御部１９は、シャフト用モータ１７が正常に動作しているかを判断する。シャフト用モータ１７が正常に動作している場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）には、ステップＳ２に進み、制御部１９は、ギヤ用モータ１６が正常に動作しているかを判断する。シャフト用モータ１７が正常に動作していないと判断した場合（ステップＳ１においてＮＯ）は、ステップＳ４に進み、制御部１９は、第１減速機２１をＯＮ、及び第２減速機２２をＯＦＦとなるように第２クラッチ２３を制御する。つまり、伝達機構１８が、シャフト用モータ１７の回転力を第１減速機２１を経由して第１シャフト１２に伝達する状態となるように制御する。

ステップＳ２において、ギヤ用モータ１６が正常に動作している場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、ステップＳ４に進み、制御部１９は、第１減速機２１をＯＮ、及び第２減速機２２をＯＦＦとなるように第２クラッチ２３を制御する。つまり、伝達機構１８が、シャフト用モータ１７の回転力を第１減速機２１を経由して第１シャフト１２に伝達する状態となるように制御する。また、ステップＳ２において、制御部１９がギヤ用モータ１６が正常に動作していないと判断した場合（ステップＳ２においてＮＯ）は、ステップＳ５に進み、制御部１９は、第１減速機２１をＯＦＦ、及び第２減速機２２をＯＮとなるように第２クラッチ２３を制御する。つまり、伝達機構１８が、シャフト用モータ１７の回転力を第２減速機２２を経由して第１シャフト１２に伝達する状態となるように制御する。

（通常走行時の動作）
次に、車両用操舵装置１０の動作について説明する。初めに、ギヤ用モータ１６及びシャフト用モータ１７のいずれにも異常が検知されない場合について説明する。

ギヤ用モータ１６及びシャフト用モータ１７のいずれにも異常が検知されない場合において、第１クラッチ１４は、第１シャフト１２と第２シャフト１３とを非接続状態としている。つまり、第１シャフト１２の回転は、第２シャフト１３に機械的に伝達されない状態となっている。

また、伝達機構１８において、第２クラッチ２３は、シャフト用モータ１７の回転力を第１減速機２１を経由して第１シャフト１２に伝達する状態となっている。これは、図３のフローチャートにおけるステップＳ４の状態に対応している。つまり、シャフト用モータ１７の回転は、第２減速機２２を経由する場合と比較すると、小さいトルクで第１シャフト１２に伝達される状態となっている。

運転者がステアリングホイール１１を操作してステアリングホイール１１に操舵力を加えると、第１シャフト１２がステアリングホイール１１と一体的に、シャフト軸を回転軸として回転する。また、運転者がステアリングホイール１１を操作した時の操舵角及び操舵トルクの情報が、制御部１９に入力される。

制御部１９は、入力された操舵角及び操舵トルクの情報、車両の走行速度の情報等に基づいて、シャフト用モータ１７に操舵反力に関する情報を出力する。操舵反力は、運転者がステアリングホイール１１に操舵力を与えたときにステアリングホイール１１に加えられる、運転者が加えた操舵力とは反対方向の力である。なお、制御部１９は、シャフト用モータ１７のモータ軸１７１の回転方向を、ステアリングホイール１１に加えられた操舵力の方向に基づいて制御する。つまり、ステアリングホイール１１に操舵反力が与えられるように、シャフト用モータの１７の回転方向の正負を制御する。これにより、運転者は、ステアリングホイール１１を操作した時に適度な抵抗を感じることができ、ステアリングホイール１１の過剰な回転等を抑制し、良好な操舵フィーリングを得ることができる。

また、制御部１９は、操舵角センサ１２１から入力された操舵角の情報に基づき、ギヤ用モータ１６を駆動する。これにより、ステアリングギヤユニット１５の駆動による車輪３１の転舵が行われる。

（シャフト用モータに異常が生じたときの動作）
次に、シャフト用モータ１７に異常が発生した場合について説明する。制御部１９は、例えば、シャフト用モータ１７に設けられた回転角センサや電流センサからの情報に基づいて、シャフト用モータ１７の異常を検知する。

制御部１９がシャフト用モータ１７に異常を検知した場合、第１クラッチ１４は、車両の通常走行時と同様、第１シャフト１２と第２シャフト１３とを非接続状態としている。また、伝達機構１８において、第２クラッチ２３は、車両の通常走行時と同様、シャフト用モータ１７の回転力を第１減速機２１を経由して第１シャフト１２に伝達する状態となっている。これは、図３のフローチャートにおけるステップＳ３の状態に対応している。

運転者がステアリングホイール１１を操作してステアリングホイール１１に操舵力を加えると、第１シャフト１２がステアリングホイール１１と一体的に、シャフト軸を回転軸として回転する。また、運転者がステアリングホイール１１を操作した時の操舵角及び操舵トルクの情報が、制御部１９に入力される。

制御部１９は、第１シャフト１２から入力された操舵角の情報を、ギヤ用モータ１６に出力する。これにより、ギヤ用モータ１６が駆動する。ギヤ用モータ１６の回転出力は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸１５１の軸方向の往復直線運動に変換される。そして、このラック軸１５１の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１５２を介して車輪３１に伝達されることにより車輪３１の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

このように、シャフト用モータ１７に異常が発生したときには、伝達機構１８が減速比の小さい第１減速機２１を経由してシャフト用モータ１７の回転力を第１シャフト１２に伝達する。そのため、シャフト用モータ１７に異常が発生してシャフト用モータ１７が、運転者が意図しない動作をしたとしても、シャフト用モータ１７の意図しない回転が第１シャフト１２に増幅して伝達されるのが抑制される。

意図しないシャフト用モータ１７の回転が増幅して第１シャフト１２に伝達され、第１シャフト１２に接続されたステアリングホイール１１に意図しない回転力が加わると、運転者に大きな負荷がかかる。しかしながら、本実施形態の車両用操舵装置１０によれば、仮に、シャフト用モータ１７が意図しない回転力を発生させても、回転力が増幅されることなく第１シャフト１２及びステアリングホイール１１に伝達されるので、運転者は、容易に、ステアリングホイール１１をコントロールすることができる。

（ギヤ用モータに異常が生じたときの動作）
次に、シャフト用モータ１７は正常である一方でギヤ用モータ１６に異常が発生した場合について説明する。制御部１９は、例えば、ギヤ用モータ１６に設けられた回転角センサによって、ギヤ用モータ１６の異常を検知する。

制御部１９が、シャフト用モータ１７の異常を検知しておらず、且つ、ギヤ用モータ１６の異常を検知すると、制御部１９は、第１クラッチ１４を切り替えて、第１シャフト１２と第２シャフト１３とを接続状態とする。また、これと同時に、制御部１９は、伝達機構１８において第２クラッチ２３を切り替え、シャフト用モータ１７の回転力を第２減速機２２を経由して第１シャフト１２に伝達する状態とする。これは、図３のフローチャートにおけるステップＳ５の状態に対応している。

運転者がステアリングホイール１１を操作してステアリングホイール１１に操舵力を加えると、第１シャフト１２がステアリングホイール１１と一体的に、シャフト軸を回転軸として回転する。また、運転者がステアリングホイール１１を操作した時の操舵角及び操舵トルクの情報が、制御部１９に入力される。このとき、第１クラッチ１４が第１シャフト１２と第２シャフト１３とを接続状態としているので、第１シャフト１２が回転することにより、同時に、第２シャフト１３が回転する。

第２シャフト１３が回転すると、その回転運動がラックアンドピニオン機構を介してラック軸１５１の軸方向の往復直線運動に変換される。このラック軸１５１の軸方向の往復直線運動がその両端に連結されたタイロッド１５２を介して車輪３１に伝達されることにより車輪３１の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。

この場合、シャフト用モータ１７は、運転者がステアリングホイール１１に加えた操舵力をアシストする補助動力として機能する。具体的には、シャフト用モータ１７には、制御部１９に入力された操舵力の操舵角及び操舵トルクの情報に基づいて、シャフト用モータ１７が駆動する。なお、制御部１９は、シャフト用モータ１７のモータ軸１７１の回転方向を、ステアリングホイール１１に加えられた操舵力の方向に基づいて制御する。つまり、制御部１９は、ステアリングホイール１１に加えられた操舵力をアシストする方向の力与えられるように、シャフト用モータの１７の回転方向の正負を制御する。

シャフト用モータ１７が駆動すると、シャフト用モータ１７の回転力は、第２減速機２２を経由して第１シャフト１２に伝達される。第２減速機２２は、減速比が第１減速機２１よりも大きいので、第１減速機２１を経由する場合と比較して大きいトルクで第１シャフト１２にシャフト用モータ１７の駆動力が伝達される。

したがって、運転者がステアリングホイール１１を操作すると、運転者の操舵力によるステアリングホイール１１の回転とともに、増幅されたシャフト用モータ１７の回転トルクによっても第１シャフト１２が回転される。そのため、運転者は、ステアリングホイール１１に小さな回転力を加えることにより、車両の操舵に必要な回転力を第１シャフト１２及び第２シャフト１３に与えることができる。

ギヤ用モータ１６に異常が発生した場合には、上述のように、第１シャフト１２及び第２シャフト１３を経て機械的にステアリングギヤユニット１５を操作することにより車輪３１を転舵するパワーステアリングモードに切り替わる。そのため、ギヤ用モータ１６を経たステア・バイ・ワイヤによる操舵が不能となっても、運転者は車両を操舵可能となる。

＜変形例１＞
実施形態１の車両用操舵装置１０では、シャフト用モータ１７のモータ軸１７１は第１シャフト１２と平行に配置されていると説明したが、モータ軸１７１と第１シャフト１２とは並行でなくてもよい。図４に変形例１の伝達機構１８Ａを示す。伝達機構１８Ａは、第１減速機２１Ａ、第２減速機２２Ａ、および第２クラッチ２３を含む。

第１減速機２１Ａは、一組の歯車２４Ａ，２５Ａを含む。第１シャフト１２に嵌め合わされた歯車２４Ａは、かさ歯車であり、モータ軸１７１に嵌め合わされた歯車２５Ａは、平歯車である。第１減速機２１Ａの減速比は、１：１である。

第２減速機２２Ａは、一組の歯車２６Ａ，２７Ａを含む。第１シャフト１２に嵌め合わされた歯車２６Ａは、かさ歯車であり、モータ軸１７１に嵌め合わされた歯車２７Ａは、平歯車である。第２減速機２２Ａの減速比は、例えば、１：５〜１：７である。

伝達機構１８Ａのその他の構成及び動作については、実施形態１と同様である。

＜その他の変形例＞
実施形態１及び変形例１では、伝達機構１８の第１減速機２１、第２減速機２２が一組の歯車を備える場合について説明したが、第１減速機２１、第２減速機２２のそれぞれは、歯車以外の動力伝達手段を備えていてもよい。例えば、第１減速機２１及び第２減速機２２のそれぞれが、伝動ベルト等により動力の伝達を行うようにすることも可能である。

上記の実施形態及び変形例では、第１減速機２１の減速比が１：１であり、第２減速機２２の減速比が１：５〜１：７であると説明したが、各減速機の減速比はこれに限定されず、第２減速機２２の減速比が第１減速機２１の減速比よりも大きくなるように設定されていればよい。

以上、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

１０ 車両用操舵装置
１２ 第１シャフト
１３ 第２シャフト
１４ 第１クラッチ
１５ ステアリングギヤユニット
１６ ギヤ用モータ
１７ シャフト用モータ
１８ 伝達機構
２１ 第１減速機
２２ 第２減速機
２３ 第２クラッチ

Claims (4)

1. 運転者の操作により回転可能な第１シャフトと、
   シャフト用モータと、
   前記第１シャフトと前記シャフト用モータとの間で回転力の授受が可能な伝達機構と、
   前記伝達機構を制御する制御部と、
   第２シャフトと、
   前記第１シャフトと、前記第２シャフトとを、接続状態と非接続状態とに切り替える第１クラッチと、
   ギヤ用モータと、
   前記ギヤ用モータ及び前記第２シャフトに連結され、前記ギヤ用モータあるいは前記第２シャフトの駆動によって車輪を転舵するステアリングギヤユニットと、
   を備え、
   前記伝達機構は、
   第１減速機と、
   前記第１減速機よりも減速比が大きい第２減速機と、
   前記シャフト用モータの回転力を前記第１減速機を経由して前記第１シャフトへ伝達する場合と、前記第２減速機を経由して前記第１シャフトへ伝達する場合とに切り替える第２クラッチと、
   を含み、
   前記第１クラッチは、前記ギヤ用モータに異常が発生していない場合に前記第１シャフトと前記第２シャフトとを非接続状態とし、前記ギヤ用モータに異常が発生した場合に前記第１シャフトと前記第２シャフトとを接続状態とするように制御され、
   前記制御部は、前記シャフト用モータと前記ギヤ用モータの状態に応じて、前記第１減速機と前記第２減速機とを選択的に切り替えるよう前記第２クラッチを制御する、車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵装置において、
   前記制御部は、
   前記シャフト用モータに異常が発生している場合に、前記シャフト用モータの回転力を前記第１減速機を経由して前記第１シャフトへ伝達し、
   前記シャフト用モータ及び前記ギヤ用モータのいずれにも異常が発生していない場合に、前記シャフト用モータの回転力を前記第１減速機を経由して前記第１シャフトへ伝達し、
   前記シャフト用モータに異常が発生しておらず且つ前記ギヤ用モータに異常が発生した場合に、前記シャフト用モータの回転力を前記第２減速機を経由して前記第１シャフトへ伝達するように前記第２クラッチを制御する、車両用操舵装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用操舵装置において、
   前記第２クラッチは、２枚のクラッチ板を含むデュアルクラッチである、車両用操舵装置。
4. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の車両用操舵装置において、
   前記第１シャフトと、前記シャフト用モータのモータ軸とが平行に配置されている、車両用操舵装置。
   

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