JP2019069730A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操舵するために必要な操舵トルクが非常に大きくなることを抑制できる操舵装置を提供する。【解決手段】ボール螺子機構を構成するネジシリンダ６２の内周には、凹部６８が形成されるとともに、ネジシリンダ６２はラック軸１２の外周に軸方向移動可能に嵌合される。ロック機構７１は、凸部７２を有するプランジャ７３と、プランジャ７３の周囲に設けられたソレノイドコイル７４と、ソレノイドコイル７４で発生する磁束の磁路となるヨーク７５と、プランジャ７３とヨーク７５との間に圧縮状態で設けられた付勢部材７６とを備え、ラック軸１２に埋め込まれる態様で固定される。そして、ロック機構７１は、凸部７２を凹部６８に係合させることでネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向の相対移動を規制し、凸部７２の凹部６８への係合を解除することでネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向の相対移動を許容する。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵装置に関する。

従来、車両用の操舵装置には、モータの回転をボール螺子機構により転舵軸の軸方向移動に変換することで操舵機構にアシスト力を付与する電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）がある（例えば、特許文献１）。

この種のＥＰＳは、ステアリングホイールが固定されるステアリングシャフトと、転舵輪が軸方向両端に連結されるラック軸とを備えており、ラック軸に形成されたラック歯とピニオン軸に形成されたピニオン歯とが噛合されることでラックアンドピニオン機構が構成されている。そして、ステアリング操作に伴うステアリングシャフトの回転がラックアンドピニオン機構によりラック軸の軸方向移動に変換されることで、転舵輪の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。また、ＥＰＳは、駆動源であるモータ、及びモータの回転が伝達されるボール螺子機構を有するＥＰＳアクチュエータを備えており、モータの回転をボール螺子機構にてラック軸の往復動に変換することで、運転者の操舵を補助するアシスト力を付与する。

特開２０１６−１５６３８３号公報

ところで、ラック軸が往復動する際には、該ラック軸の外周に設けられたボール螺子ナットが併せて回転する。しかし、上記従来のようなＥＰＳでは、長期に亘る使用等により、例えばボール螺子機構を構成するボールの摩耗等が進むことでボール螺子ナットの回転抵抗が増大することがある。その結果、操舵するために必要な操舵トルクが非常に大きくなるおそれがあり、この点においてなお改善の余地があった。

本発明の目的は、操舵するために必要な操舵トルクが非常に大きくなることを抑制できる操舵装置を提供することにある。

上記課題を解決する操舵装置は、ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと、前記ステアリングシャフトの回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸と、モータ、及び該モータの回転を前記転舵軸の往復動に変換するボール螺子機構を有するアクチュエータとを備えたものであって、前記ボール螺子機構は、内周にネジ溝が形成されたボール螺子ナットと、外周にネジ溝が形成された筒状のネジシリンダと、前記各ネジ溝が対向することにより形成される螺旋状の転動路内に配設された複数のボールとを備え、前記ネジシリンダは、前記転舵軸の外周に軸方向移動可能に嵌合され、前記転舵軸及び前記ネジシリンダのいずれか一方には、凹部が形成され、前記転舵軸及び前記ネジシリンダの他方に固定されるとともに、前記凹部に係合することにより前記転舵軸と前記ネジシリンダとの軸方向の相対移動を規制する凸部を出没可能なロック機構を備えた。

上記構成によれば、ロック機構が凸部を突出させて凹部に係合させることで、ネジシリンダの転舵軸に対する軸方向移動が規制される。これにより、モータの回転がボール螺子機構により転舵軸の往復動に変換され、アシスト力が付与可能な状態となる。一方、ロック機構が凸部を没入させて凹部への係合が解除されることで、ネジシリンダが転舵軸に対して軸方向に相対移動可能になる。これにより、ボール螺子ナットの回転を伴わずに転舵軸が往復動可能になる。したがって、上記構成では、ボール螺子ナットの回転抵抗が増大した場合に凸部の凹部への係合を解除することで、非常に大きな操舵トルクを付与することなく、運転者によるステアリング操作によって転舵軸を往復動させて操舵できる。

上記操舵装置において、前記ロック機構は、前記凸部を有するプランジャと、前記プランジャの周囲に設けられたソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルで発生する磁束の磁路となるヨークと、前記プランジャと前記ヨークとの間に圧縮状態で設けられた付勢部材とを備えることが好ましい。

上記構成によれば、簡易な構成のロック機構により、凸部の出没を確実に実施できる。また、プランジャとヨークとの間に圧縮状態の付勢部材を配置したため、ソレノイドコイルに駆動電力が供給されない状態で、プランジャを突出させて凸部を凹部に係合させることができる。これにより、ボール螺子ナットの回転抵抗が増大していない通常時において、ロック機構に通電することなく、ネジシリンダの転舵軸に対する軸方向移動を規制できる。

上記操舵装置において、前記凹部は、前記ネジシリンダの内周面に開口するように形成され、前記ロック機構は、前記転舵軸に埋め込まれる態様で固定されることが好ましい。
上記構成によれば、例えばロック機構をネジシリンダの外周に配置する場合と異なり、ネジシリンダの外周からロック機構が突出しないため、操舵装置の搭載性が低下することを抑制できる。

上記操舵装置において、前記転舵軸の外周に設けられ、少なくとも前記転舵軸の往復動可能範囲に亘って延びる通電プレートと、前記転舵軸に形成された挿入溝に配置され、前記通電プレートと前記ロック機構とを電気的に接続する配線と、前記通電プレートに摺接し、電源からの駆動電力を前記通電プレート及び前記配線を介して前記ロック機構に供給する摺接子とを備えることが好ましい。

上記構成によれば、安定してロック機構に駆動電力を供給できる。
上記操舵装置において、前記ステアリングシャフトに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、前記操舵トルクが所定トルク以上の場合に、前記凸部の前記凹部に対する係合が解除されるように前記ロック機構の作動を制御する制御装置とを備えることが好ましい。

上記構成によれば、トルクセンサにより検出される操舵トルクに基づいて、ボール螺子ナットの回転抵抗が非常に大きくなった状態を適切に判断でき、必要な場合にネジシリンダを転舵軸に対して相対移動可能とすることができる。

上記操舵装置において、前記制御装置は、前記操舵トルクが前記所定トルク以上の状態が所定時間以上継続した場合に、前記凸部の前記凹部に対する係合が解除されるように前記ロック機構の作動を制御することが好ましい。

上記構成によれば、操舵トルクが所定トルク以上の状態が所定時間以上継続するか否かを判定するため、例えば車両走行時に縁石衝突して瞬間的に操舵トルクが大きくなった場合にボール螺子ナットの回転抵抗が大きくなったと誤判定することを防ぎ、不必要な場合にネジシリンダを転舵軸に対して相対移動可能とすることを抑制できる。

上記操舵装置において、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を検出する回転角センサを備え、前記制御装置は、前記操舵トルクが前記所定トルク以上となってから判定時間内の前記回転角の変化量が所定変化量以下である場合に、前記凸部の前記凹部に対する係合が解除されるように前記ロック機構の作動を制御することが好ましい。

例えば転舵輪が轍に嵌った場合には、ボール螺子ナットの回転抵抗が増大しなくても、操舵トルクが大きくなる。しかし、この場合には、転舵輪に設けられたタイヤの弾性により僅かながら転舵が可能である。この点を踏まえ、上記構成では、転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角の変化量を判定するため、例えば転舵輪が轍に嵌ることで操舵トルクが大きくなった場合にボール螺子ナットの回転抵抗が大きくなったと誤判定することを防ぎ、不必要な場合にネジシリンダを転舵軸に対して相対移動可能とすることを抑制できる。

本発明によれば、操舵するために必要な操舵トルクが非常に大きくなることを抑制できる。

電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）の概略構成図。 ＥＰＳアクチュエータ近傍のモータ（ラック軸）の軸方向に沿った断面図。 一実施形態のＥＰＳにおけるロック機構近傍の拡大断面図。 一実施形態のＥＰＳにおける給電装置近傍の拡大断面図。 別例のＥＰＳにおけるロック機構近傍の拡大断面図。 別例のＥＰＳにおけるボール螺子機構近傍の概略構成図。

以下、操舵装置を電動パワーステアリング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ＥＰＳ１は、運転者によるステアリングホイール２の操作に基づいて転舵輪３を転舵させる操舵機構４と、操舵機構４にステアリング操作を補助するためのアシスト力を付与するアクチュエータとしてのＥＰＳアクチュエータ５と、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する制御装置としての操舵制御装置６とを備えている。

操舵機構４は、ステアリングホイール２が固定されるステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１の回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸としてのラック軸１２と、ラック軸１２が往復動可能に挿通されるラックハウジング１３とを備えている。なお、ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール２側から順にコラム軸１１ａ、中間軸１１ｂ、及びピニオン軸１１ｃを連結することにより構成されている。

ラックハウジング１３は、円筒状に形成された第１ハウジング１４と、円筒状に形成されるとともに第１ハウジング１４の軸方向一端側（図１中、左側）に固定された第２ハウジング１５とを備えている。ラック軸１２とピニオン軸１１ｃとは、第１ハウジング１４内に所定の交差角をもって配置されており、ラック軸１２に形成されたラック歯１６とピニオン軸１１ｃに形成されたピニオン歯１７とが噛合されることでラックアンドピニオン機構１８が構成されている。なお、ラックアンドピニオン機構１８には、その円滑な作動を確保するためのグリース（図示略）が塗布されている。また、ラック軸１２の両端には、タイロッド１９が連結されており、タイロッド１９の先端は、転舵輪３が組み付けられた図示しないナックルに連結されている。したがって、ＥＰＳ１では、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト１１の回転がラックアンドピニオン機構１８によりラック軸１２の軸方向移動に変換され、この軸方向移動がタイロッド１９を介してナックルに伝達されることにより、転舵輪３の転舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

ＥＰＳアクチュエータ５は、駆動源であるモータ２１と、モータ２１の回転を伝達する伝達機構２２と、伝達機構２２を介して伝達された回転をラック軸１２の往復動に変換するボール螺子機構２３とを備えており、第１ハウジング１４と第２ハウジング１５との連結部分に設けられている。そして、ＥＰＳアクチュエータ５は、モータ２１の回転を伝達機構２２を介してボール螺子機構２３に伝達し、ボール螺子機構２３にてラック軸１２の往復動に変換することで操舵機構４にアシスト力を付与する。

詳しくは、図２に示すように、第１ハウジング１４は、円筒状の第１筒状部３１と、第１筒状部３１の第２ハウジング１５側（図２中、左側）端部に形成された第１収容部３２とを有している。第１収容部３２は、第１筒状部３１よりも大径の筒状に形成されるとともに、第１収容部３２には、その周壁の一部をモータ２１が配置された側（図２中、下側）に膨出した形状の膨出部３３が形成されている。膨出部３３の底部には、ラック軸１２の軸方向に貫通した貫通孔３４が形成されている。

第２ハウジング１５は、円筒状の第２筒状部３６と、第２筒状部３６の第１ハウジング１４側（図２中、右側）に形成された第２収容部３７とを有している。第２収容部３７は、第２筒状部３６よりも大径の円筒状に形成されるとともに、第２収容部３７には、第１ハウジング１４の膨出部３３を覆うカバー部３８が形成されている。

モータ２１の回転軸４１は、貫通孔３４を介して膨出部３３内に挿入されている。そして、モータ２１は、回転軸４１がラック軸１２と平行になる姿勢で、ボルト４２を介して第１ハウジング１４（ラックハウジング１３）に締結されている。

伝達機構２２は、駆動プーリ５１及び従動プーリ５２と、駆動プーリ５１及び従動プーリ５２間に巻き掛けられたベルト５３とを備えている。駆動プーリ５１は、円筒状に形成され、モータ２１の回転軸４１に対して同軸上で一体回転可能に連結されている。従動プーリ５２は、ベルト５３が巻き掛けられる巻掛部５４、及び巻掛部５４から軸方向に延出された延出部５５を有する円筒状に形成されている。従動プーリ５２は、延出部５５の外周に固定された軸受５６を介して第２収容部３７内で回転可能に支持されている。ベルト５３は、ゴム等の弾性材料からなり、駆動プーリ５１と従動プーリ５２との間で所定の張力（テンション）が発生するように巻き掛けられている。

ボール螺子機構２３は、ラック軸１２の外周に径方向に間隔を空けて同軸配置された円筒状のボール螺子ナット６１と、ラック軸１２の外周に軸方向移動可能に嵌合した円筒状のネジシリンダ６２と、ボール螺子ナット６１とネジシリンダ６２との間に配設される複数のボール６３とを備えている。

ボール螺子ナット６１には、径方向外側に延出される環状のフランジ部６４が形成されている。そして、ボール螺子ナット６１は、従動プーリ５２の内周に嵌合されるとともに、従動プーリ５２の内周に螺着されたロックナット６５によってフランジ部６４が従動プーリ５２の内周に設けられた段差との間で挟み込まれることにより、従動プーリ５２と一体回転可能に固定されている。また、ボール螺子ナット６１の内周には、ネジ溝６６が形成されている。

ネジシリンダ６２は、後述するロック機構７１により、ラック軸１２に対する軸方向移動が許容されるフリー状態と軸方向移動が規制されるロック状態とが切り換え可能に構成されている。ネジシリンダ６２の軸方向長さは、ラック軸１２におけるラック歯１６が形成された範囲の軸方向長さ、すなわちラック軸１２の往復動可能範囲と略等しく設定されている。ネジシリンダ６２の外周には、ネジ溝６６に対応するネジ溝６７が形成されている。そして、ネジ溝６６，６７が互いに対向することによって、螺旋状のボール軌道Ｒ１が形成されている。各ボール６３は、ボール軌道Ｒ１内において、ネジ溝６６，６７間に挟まれた状態で配設されている。つまり、ボール螺子ナット６１は、ネジシリンダ６２の外周に各ボール６３を介して螺合されている。

これにより、ネジシリンダ６２のロック状態において、各ボール６３は、ラック軸１２とボール螺子ナット６１（従動プーリ５２）との間の相対回転に伴い、その負荷（摩擦力）を受けつつ、ボール軌道Ｒ１内を転動する。そして、各ボール６３の転動によってネジシリンダ６２（ラック軸１２）とボール螺子ナット６１との軸方向の相対位置が変位することにより、モータ２１のトルクがアシスト力として操舵機構４に付与される。換言すると、ネジシリンダ６２のロック状態では、ラック軸１２が往復動する際にはボール螺子ナット６１が回転する。なお、ボール軌道Ｒ１内を転動するボール６３は、ボール螺子ナット６１に設けられたボール軌道Ｒ１の二点間を短絡する循環路Ｒ２を通過することで無限循環する。

一方、ネジシリンダ６２のフリー状態では、ボール螺子ナット６１の相対回転に伴って各ボール６３が転動しても、ネジシリンダ６２とラック軸１２との軸方向の相対位置が変位するのみでアシスト力は付与されない。そのため、ネジシリンダ６２のフリー状態では、ボール螺子ナット６１の回転を伴わずにラック軸１２が往復動可能となる。

次に、ネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向の相対移動を許容・規制するための構成について説明する。
図３に示すように、ネジシリンダ６２の内周面には、丸穴状の凹部６８が形成されている。ロック機構７１は、ラック軸１２に埋め込まれる態様で固定されている。そして、ロック機構７１は、凸部７２を出没可能に構成されており、凸部７２を突出させて凹部６８に係合させることでネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向移動を規制してロック状態とし、凸部７２を没入させて凹部６８への係合を解除することでネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向移動を許容してフリー状態とする。

詳しくは、ロック機構７１は、凸部７２を有するプランジャ７３と、プランジャ７３の周囲に設けられたソレノイドコイル７４と、ソレノイドコイル７４で発生する磁束の磁路となるヨーク７５と、プランジャ７３とヨーク７５との間に圧縮状態で設けられた付勢部材７６と、これらを収容する有底円筒状のケース７７とを備えている。プランジャ７３は、断面円形の軸状に形成されており、その軸方向一端部が凸部７２として機能する。ヨーク７５は、円柱状に形成されており、ケース７７の底部に固定されている。ヨーク７５には、プランジャ７３の一部を収容可能な収容穴７８が形成されている。収容穴７８には、コイルバネ等からなる付勢部材７６がプランジャ７３によって圧縮された状態で収容されている。ソレノイドコイル７４は、円環状に形成されており、ヨーク７５に隣接するとともにプランジャ７３を囲むようにその外周側に設けられている。

ラック軸１２の外周には、ケース７７が設置される設置穴７９が形成されている。ロック機構７１は、ケース７７が設置穴７９に挿入されることにより、ラック軸１２に埋め込まれる態様でラック軸１２に固定されている。そして、ネジシリンダ６２は、凹部６８が設置穴７９に固定されたロック機構７１の凸部７２（プランジャ７３）と対向するように、周方向位置が位置決めされた状態で、ラック軸１２の外周に嵌合されている。

このように構成されたロック機構７１では、ソレノイドコイル７４に駆動電力が供給されず、プランジャ７３を吸引する磁気吸引力が作用していない状態では、付勢部材７６の付勢力によってプランジャ７３の凸部７２がケース７７から突出し、凹部６８に係合する。これにより、ネジシリンダ６２のラック軸１２に対する相対移動が規制され、ロック状態となる。一方、ソレノイドコイル７４に駆動電力が供給され、発生する磁気吸引力によってプランジャ７３が付勢部材７６の付勢力に抗してヨーク７５に吸引された状態では、凸部７２がケース７７内に没入し、凹部６８への係合が解除される。これにより、ネジシリンダ６２のラック軸１２に対する相対移動が許容され、フリー状態となる。

次に、ロック機構７１に駆動電力を供給するための構成について説明する。
図１、図３及び図４に示すように、ラック軸１２におけるラック歯１６が形成された部位とネジシリンダ６２が嵌合された部位との間には、通電プレート８１が設けられている。なお、通電プレート８１のラック軸１２との接触面には、絶縁被膜（図示略）が設けられている。通電プレート８１は、導電性材料からなり、細長い板状に形成されている。通電プレート８１の軸方向に沿った長さは、ラック軸１２におけるラック歯１６が形成された範囲の軸方向長さと略等しく設定されている。つまり、通電プレート８１は、ラック軸１２の往復動可能な範囲に亘って設けられている。

また、ラック軸１２には、通電プレート８１の一端部に連続するとともに設置穴７９の内周に開口するように軸方向に延びる挿入溝８２が形成されている。挿入溝８２には、配線８３が挿入されている。配線８３の一端は通電プレート８１に電気的に接続されるとともに、他端はケース７７を介してソレノイドコイル７４の高電位側の引き出し線に電気的に接続されている。なお、ソレノイドコイル７４の低電位側の引き出し線は、設置穴７９内の任意の位置に電気的に接続されており、ラック軸１２を介して接地（アース）されている。

図１及び図４に示すように、ラックハウジング１３（第１ハウジング１４）における軸方向中央部の内周には、給電装置８４が設けられている。給電装置８４は、ケース８５と、ケース８５から突出する摺接子（ブラシ）８６とを備えている。摺接子８６は、導電性材料からなり、図示しない付勢部材によりラック軸１２側に付勢されている。摺接子８６は、操舵制御装置６に設けられたスイッチ８７を介して電源８８に接続されており、スイッチ８７は、操舵制御装置６によりその開閉が制御される。これにより、摺接子８６は通電プレート８１に摺接しており、通電プレート８１及び配線８３を介して電源８８から供給される駆動電力をロック機構７１（ソレノイドコイル７４）に供給可能となっている。

次に、ＥＰＳ１の電気的構成について説明する。
図１に示すように、操舵制御装置６には、車両の車速Ｖを検出する車速センサ９１、及び運転者の操舵によりステアリングシャフト１１に付与された操舵トルクＴを検出するトルクセンサ９２が接続されている。なお、本実施形態では、ピニオン軸１１ｃの途中にトーションバー９３が設けられており、トルクセンサ９２は、トーションバー９３の捩れに基づいて操舵トルクＴを検出する。また、操舵制御装置６には、回転角としてのモータ２１のモータ角θを検出する回転角センサ９４が接続されている。

操舵制御装置６は、これら各センサから入力される各状態量を示す信号に基づいてモータ２１に駆動電力を供給することにより、ＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する。つまり、操舵制御装置６は、各信号に基づいてアシスト力を操舵機構４に付与するアシスト制御を実行する。具体的には、操舵トルクＴの絶対値が大きいほど、また車速Ｖが大きいほど、大きなアシスト力が付与されるようにＥＰＳアクチュエータ５の作動を制御する。

また、操舵制御装置６は、操舵トルクＴ及びモータ角θに基づいて、ロック機構７１の作動を制御し、ネジシリンダ６２のロック状態とフリー状態とを切り替える。
詳しくは、操舵制御装置６は、通常、給電装置８４のスイッチ８７をオフ状態としている。そして、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上である状態が所定時間以上継続し、かつ操舵トルクＴが所定トルクＴth以上となってから判定時間内のモータ角θの変化量Δθが所定変化量Δθth以下である場合に、スイッチ８７をオン状態に切り替える。この状態では、電源８８から摺接子８６、通電プレート８１、配線８３を介してソレノイドコイル７４に駆動電力が供給される。そして、ソレノイドコイル７４で発生する磁気吸引力によってプランジャ７３が没入し、凸部７２の凹部６８に対する係合が解除される。これにより、ネジシリンダ６２のラック軸１２に対する相対移動が許容されるフリー状態となり、ボール螺子ナット６１の回転を伴わずに、運転者の操舵によりラック軸１２を往復させることが可能になる。

一方、操舵制御装置６は、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上である状態が所定時間以上継続しない場合や、判定時間内のモータ角θの変化量Δθが所定変化量Δθth以上となる場合には、スイッチ８７をオフ状態のまま維持する。この状態では、ソレノイドコイル７４に駆動電力が供給されず、付勢部材７６の付勢力によりプランジャ７３が突出し、凸部７２が凹部６８に係合する。これにより、ネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向移動が規制されるロック状態となり、操舵機構４にアシスト力が付与可能な状態となる。

なお、所定トルクＴthは、例えばラック軸１２の軸方向移動が規制された状態で運転者により大きな操舵力が付与された場合に発生するようなトルクであり、操舵機構４の構成部材のいずれもがその動作を規制されていない状態では発生しないような値に設定されている。所定時間は、運転者の操舵が継続して行われていることを示す時間であり、縁石衝突等による瞬間的な逆入力が作用する時間よりも長い時間に設定されている。所定変化量Δθthは、例えば転舵輪３を構成するタイヤの弾性変形により変化可能な舵角に対応するモータ角θの変化量程度に設定されている。判定時間は、付与された操舵トルクＴが操舵機構４を介して転舵輪３に伝達されるまでに必要な時間であり、ごく短い時間に設定されている。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ロック機構７１が凸部７２を出没させて凹部６８に係脱させることで、ネジシリンダ６２のロック状態とフリー状態とを切り換え可能に構成した。そのため、ネジシリンダ６２のフリー状態では、ボール螺子ナット６１の回転を伴わずにラック軸１２が往復動可能になる。したがって、ボール螺子ナット６１の回転抵抗が増大した場合に、凸部７２の凹部６８への係合を解除することで、非常に大きな操舵トルクを付与することなく、運転者によるステアリング操作（マニュアル操舵）によってラック軸１２を往復動させて操舵できる。

（２）ロック機構７１が、凸部７２を有するプランジャ７３をソレノイドコイル７４で発生する磁気吸引力により出没させるように構成したため、簡易な構成のロック機構７１により、凸部７２の出没を確実に実施できる。また、プランジャ７３とヨーク７５との間に圧縮状態の付勢部材７６を配置したため、ソレノイドコイル７４に駆動電力が供給されない状態で、プランジャ７３を突出させて凸部７２が凹部６８に係合するロック状態とすることができる。これにより、ボール螺子ナット６１の回転抵抗が増大していない通常時に、ロック機構７１に通電することなく、ロック状態を維持できる。

（３）ネジシリンダ６２の内周面に凹部６８を形成し、ロック機構７１をラック軸１２に埋め込まれる態様で固定したため、例えばロック機構７１をネジシリンダ６２の外周に配置する場合と異なり、ネジシリンダ６２の外周からロック機構７１が突出しないため、ＥＰＳ１の搭載性が低下することを抑制できる。

（４）ラック軸１２の外周に設けた通電プレート８１に摺接する摺接子８６を設け、電源８８から摺接子８６、通電プレート８１、配線８３を介してロック機構７１に駆動電力を供給するようにしたため、安定してロック機構７１に駆動電力を供給できる。

（５）操舵制御装置６は、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上である状態が所定時間以上継続し、かつ操舵トルクＴが所定トルクＴth以上となってから判定時間内のモータ角θの変化量Δθが所定変化量Δθth以下である場合に、凸部７２の凹部６８に対する係合が解除されるようにロック機構７１の作動を制御する。

そのため、トルクセンサ９２により検出される操舵トルクＴに基づいて、ボール螺子ナット６１の回転抵抗が非常に大きくなった状態を適切に判断でき、必要な場合にネジシリンダ６２をラック軸１２に対して相対移動可能とすることができる。また、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上の状態が所定時間以上継続するか否かを判定するため、例えば車両走行時に縁石衝突して瞬間的に操舵トルクＴが大きくなった場合にボール螺子ナット６１の回転抵抗が大きくなったと誤判定することを防ぎ、不必要な場合にネジシリンダ６２をラック軸１２に対して相対移動可能とすることを抑制できる。

ここで、例えば転舵輪３が轍に嵌った場合には、ボール螺子ナット６１の回転抵抗が増大しなくても、操舵トルクＴが大きくなる。しかし、この場合には、転舵輪３に設けられたタイヤの弾性により僅かながら転舵が可能である。この点、本実施形態では、モータ角θの変化量Δθが所定変化量Δθth以下であるか否かを判定するため、例えば転舵輪３が轍に嵌ることで操舵トルクＴが大きくなった場合にボール螺子ナット６１の回転抵抗が大きくなったと誤判定することを防ぎ、不必要な場合にネジシリンダ６２をラック軸１２に対して相対移動可能とすることを抑制できる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態において、通電プレート８１をラック軸１２におけるラック歯１６を挟んでネジシリンダ６２の反対側に設けてもよく、またネジシリンダ６２を挟んでラック歯１６の反対側に設けてもよい。

・上記実施形態では、摺接子８６がラック軸１２に向かって付勢され、常に通電プレート８１に摺接したが、これに限らず、ロック機構７１に駆動電力を供給する際にのみ摺接するように構成してもよい。

・上記実施形態では、凸部７２の凹部６８に対する係合を解除するか否かの判定に際して、モータ角θの変化量Δθを用いたが、これに限らず、例えばステアリングシャフト１１の回転角の変化量等、転舵輪３の転舵角に換算可能な回転軸の回転角であれば、他のパラメータを用いてもよい。

・上記実施形態において、例えばラック軸１２に例えばロードセル等の荷重センサを設け、荷重センサにより検出される荷重が所定荷重以上となることを、凸部７２の凹部６８に対する係合を解除する条件として用いてもよい。なお、同条件は、上記回転軸の回転角の変化量についての条件に代えてもよく、また追加してもよい。

・上記実施形態において、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上となってから判定時間内の変化量Δθが所定変化量Δθth以下であるか否かに関わらず、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上である状態が所定時間以上継続した場合には、凸部７２の凹部６８に対する係合を解除してもよい。また、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上の状態が所定時間以上継続するか否かに関わらず、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上となってから判定時間内の変化量Δθが所定変化量Δθth以下である場合には、凸部７２の凹部６８に対する係合を解除してもよい。さらに、操舵トルクＴが所定トルクＴth以上となったことのみを条件として、凸部７２の凹部６８に対する係合を解除してもよい。

・上記実施形態では、電源８８から摺接子８６、通電プレート８１、配線８３を介してロック機構７１のソレノイドコイル７４に駆動電力を供給したが、これに限らず、摺接子８６をラック軸１２の外周面に直接摺接させ、ソレノイドコイル７４に駆動電力を供給してもよい。また、例えばロック機構７１に電池を内蔵し、該電池から無線信号により開閉するスイッチを介してソレノイドコイル７４に駆動電力を供給してもよく、ロック機構７１に対する駆動電力の供給態様は適宜変更可能である。

・上記実施形態では、ネジシリンダ６２の内周に凹部６８を形成し、ロック機構７１をラック軸１２に埋め込む態様で固定したが、これに限らず、例えば図５に示すように、ロック機構７１をネジシリンダ６２の外周に配置してもよい。

同図に示す一例では、ネジシリンダ６２には、外周にネジ溝６７の形成されない延出部１０１が形成されるとともに、延出部１０１には、径方向に貫通した貫通孔１０２が形成されている。ラック軸１２の外周には、貫通孔１０２と径方向に対向する位置に凹部１０３が形成されている。そして、ロック機構７１は、プランジャ７３が貫通孔１０２に挿入されるように延出部１０１の外周に固定されている。このような構成では、凸部７２が貫通孔１０２を介して凹部１０３に係合することでネジシリンダ６２がロック状態となる。

・上記実施形態では、ロック機構７１をソレノイドコイル７４で発生する磁気吸引力によりプランジャ７３を出没させる構成としたが、これに限らず、例えばリニアモータ等を用いて凸部を出没させる構成としてもよく、その構成は適宜変更可能である。

・上記実施形態において、ＥＰＳ１に複数のロック機構７１を設けてもよい。この場合、例えば図６に示すように、ネジシリンダ６２の軸方向両端部分にロック機構７１をそれぞれ設けてもよい。また、例えば周方向に等角度間隔でロック機構７１をそれぞれ設けてもよい。これにより、ロック状態において、ネジシリンダ６２のラック軸１２に対する軸方向の相対移動をしっかりと規制できる。

・上記実施形態では、モータ２１の回転をプーリ５１，５２及びベルト５３からなる伝達機構２２を介してボール螺子ナット６１に伝達するようにＥＰＳアクチュエータ５を構成したが、これに限らず、例えばモータ２１をラック軸１２と同軸上に配置し、モータ２１の回転をボール螺子ナット６１に直接伝達するように構成してもよい。

・上記実施形態では、操舵装置を電動パワーステアリング装置として具体化したが、これに限らず、例えば操舵側と転舵側とに機械的に断接可能なクラッチを有するステアバイワイヤ（ＳＢＷ）方式の操舵装置に具体化してもよい。

１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、２…ステアリングホイール、３…転舵輪、４…操舵機構、５…ＥＰＳアクチュエータ（アクチュエータ）、６…操舵制御装置（制御装置）、１１…ステアリングシャフト、１２…ラック軸、１８…ラックアンドピニオン機構、２１…モータ、２２…伝達機構、２３…ボール螺子機構、４１…回転軸、６１…ボール螺子ナット、６２…ネジシリンダ、６３…ボール、６６，６７…ネジ溝、６８，１０３…凹部、７１…ロック機構、７２…凸部、７３…プランジャ、７４…ソレノイドコイル、７５…ヨーク、７６…付勢部材、７７…ケース、７９…設置穴、８１…通電プレート、８２…挿入溝、８３…配線、８４…給電装置、８５…ケース、８６…摺接子、８７…スイッチ、８８…電源、９２…トルクセンサ、９４…回転角センサ、１０１…延出部、１０２…貫通孔、Ｔ…操舵トルク、Ｔｔｈ…所定トルク、Δθ…変化量、θ…モータ角、Δθth…所定変化量。

Claims (7)

1. ステアリングホイールが連結されるステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの回転に応じて軸方向に往復動する転舵軸と、
   モータ、及び該モータの回転を前記転舵軸の往復動に変換するボール螺子機構を有するアクチュエータとを備えた操舵装置であって、
   前記ボール螺子機構は、内周にネジ溝が形成されたボール螺子ナットと、外周にネジ溝が形成された筒状のネジシリンダと、前記各ネジ溝が対向することにより形成される螺旋状の転動路内に配設された複数のボールとを備え、
   前記ネジシリンダは、前記転舵軸の外周に軸方向移動可能に嵌合され、
   前記転舵軸及び前記ネジシリンダのいずれか一方には、凹部が形成され、
   前記転舵軸及び前記ネジシリンダの他方に固定されるとともに、前記凹部に係合することにより前記転舵軸と前記ネジシリンダとの軸方向の相対移動を規制する凸部を出没可能なロック機構を備えた操舵装置。
2. 請求項１に記載の操舵装置において、
   前記ロック機構は、前記凸部を有するプランジャと、前記プランジャの周囲に設けられたソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルで発生する磁束の磁路となるヨークと、前記プランジャと前記ヨークとの間に圧縮状態で設けられた付勢部材とを備えた操舵装置。
3. 請求項１又は２に記載の操舵装置において、
   前記凹部は、前記ネジシリンダの内周面に開口するように形成され、
   前記ロック機構は、前記転舵軸に埋め込まれる態様で固定された操舵装置。
4. 請求項３に記載の操舵装置において、
   前記転舵軸の外周に設けられ、少なくとも前記転舵軸の往復動可能範囲に亘って延びる通電プレートと、
   前記転舵軸に形成された挿入溝に配置され、前記通電プレートと前記ロック機構とを電気的に接続する配線と、
   前記通電プレートに摺接し、電源からの駆動電力を前記通電プレート及び前記配線を介して前記ロック機構に供給する摺接子とを備えた操舵装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の操舵装置において、
   前記ステアリングシャフトに付与される操舵トルクを検出するトルクセンサと、
   前記操舵トルクが所定トルク以上の場合に、前記凸部の前記凹部に対する係合が解除されるように前記ロック機構の作動を制御する制御装置とを備えた操舵装置。
6. 請求項５に記載の操舵装置において、
   前記制御装置は、前記操舵トルクが前記所定トルク以上の状態が所定時間以上継続した場合に、前記凸部の前記凹部に対する係合が解除されるように前記ロック機構の作動を制御する操舵装置。
7. 請求項５又は６に記載の操舵装置において、
   転舵輪の転舵角に換算可能な回転軸の回転角を検出する回転角センサを備え、
   前記制御装置は、前記操舵トルクが前記所定トルク以上となってから判定時間内の前記回転角の変化量が所定変化量以下である場合に、前記凸部の前記凹部に対する係合が解除されるように前記ロック機構の作動を制御する操舵装置。