JP2020100346A

JP2020100346A - ステアリング装置

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Publication number: JP2020100346A
Application number: JP2018241105A
Authority: JP
Inventors: 学芦田; Manabu Ashida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2020-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-25
Also published as: CN111483516A; US11254350B2; JP7099307B2; US20200198689A1; CN111483516B

Abstract

【課題】回転禁止状態及び回転範囲制限状態を実現可能であり且つステアリングホイールの回転に対する制限が完全に解除されることがないステアバイワイヤ式のステアリング装置を提供する。【解決手段】車両の駆動源を動作可能にするＯＮ状態と動作不能にするＯＦＦ状態とに切り換える駆動源スイッチがＯＮ状態にあるときはロック用突起３８より外周側に位置し且つＯＦＦ状態にあるときは少なくとも一部の径方向の位置がロック用突起と同一になる可動式ロック部材４３と、軸線方向における位置が回転範囲制限用突起３９と同一であり、且つ、少なくとも駆動源スイッチがＯＮ状態にあるときは、操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず、少なくとも一部の径方向の位置が被係合部３９ａと同一になる回転範囲制限部材と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電動式アクチュエータの動力を利用して操舵アシストを行うステアバイワイヤ式のステアリング装置に関する。

特許文献１にはステアバイワイヤ式のステアリング装置が開示されている。このステアリング装置は、ステアリングホイールが固定されたアッパーシャフトの外周部に固定された環状のフランジと、フランジの外周側に位置し且つアッパーシャフトの径方向に移動可能な２つの係脱部材と、を備えている。

車両のイグニッションスイッチ（以下、ＩＧ−ＳＷと称する場合がある）がＯＦＦ状態にあるときは、第１アクチュエータによってアッパーシャフトの中心軸側に移動させられた一方の係脱部材が、フランジの外周部に周方向に並べて形成された複数のロック溝の一つに係合する。一方、このとき他方の係脱部材は、第２アクチュエータによってフランジより外周側に位置させられる。従って、一方の係脱部材及びロック溝によってステアリング装置が、ステアリングホイールの回転を禁止された回転禁止状態になる。

ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態にあるときは、第１アクチュエータによって一方の係脱部材がフランジより外周側に位置させられる。一方、第２アクチュエータによってアッパーシャフトの中心軸側に移動させられた他方の係脱部材の径方向位置が、フランジの外周部にロック溝より外周側に位置するように形成された１つの凸部と同一になる。従って、ステアリングホイールが所定角度以上回転すると凸部が他方の係脱部材に接触するので、ステアリングホイールのそれ以上の回転が規制される。即ち、ステアリング装置が、ステアリングホイールの回転範囲が所定範囲に制限された回転範囲制限状態になる。

さらにＩＧ−ＳＷがＯＮ状態にあるときにステアリングの回転操作に連動して動作する操舵用モータを含む電気系統に故障が発生すると、ステアリング装置が非常時連結状態になる。即ち、連結装置がアッパーシャフトと操舵輪の駆動機構とを機械的に接続し、且つ、第１アクチュエータ及び第２アクチュエータによって両方の係脱部材がフランジより外周側に位置させられる。従って、ステアリングホイールが回転操作されると、連結装置の働きによって操舵輪の操舵角が変化する。

特開２０１０−１６７９１４号公報

特許文献１のステアリング装置が非常時連結状態になると、ステアリングの回転範囲が制限されなくなる。しかし、通常、ステアリングホイールには電子機器を操作するためのスイッチが設けられており、このスイッチと車両に搭載された制御装置とはケーブルにより接続されている。従って、ステアリングホイールの回転範囲が全く制限されない場合は、ステアリングホイールの回転量が所定量を超えたときにケーブルに過大な負荷が掛かってしまう。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、回転禁止状態及び回転範囲制限状態を実現可能であり且つステアリングホイールの回転に対する制限が完全に解除されることがないステアバイワイヤ式のステアリング装置を提供することにある。

本発明のステアリング装置は、
ステアリングホイール（３３）と一緒に回転するアッパーシャフト（３２）と、
操舵アクチュエータ（２４）を含み当該操舵アクチュエータが発生する力により操舵輪（２６Ｌ、２６Ｒ）の操舵角を変更可能に構成され且つ前記アッパーシャフトと機械的に連結されていない操舵角変更装置と、
前記アッパーシャフトの回転方向に並ぶように前記アッパーシャフトに固定され且つ前記アッパーシャフトの径方向に沿って外周側に突出する複数のロック用突起（３８）と、
前記アッパーシャフトに固定され且つ前記ロック用突起の外周側端部より外周側に位置する被係合部（３９ａ）を有する回転範囲制限用突起（３９）と、
前記アッパーシャフトの軸線方向における位置が前記ロック用突起と同一且つ前記径方向に沿って移動可能であり、車両の駆動源を動作可能にするＯＮ状態と動作不能にするＯＦＦ状態とに切り換える駆動源スイッチ（ＩＧ−ＳＷ）が前記ＯＮ状態にあるときは前記ロック用突起より外周側に位置し且つ前記駆動源スイッチが前記ＯＦＦ状態にあるときは少なくとも一部の前記径方向の位置が前記ロック用突起と同一になる可動式ロック部材（４３）と、
前記軸線方向における位置が前記回転範囲制限用突起と同一であり、且つ、少なくとも前記駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときは、前記操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず、少なくとも一部の前記径方向の位置が前記被係合部と同一になる回転範囲制限部材（４３、４２ｃ）と、
を備える。

本発明のステアバイワイヤ式のステアリング装置では、駆動源スイッチがＯＮ状態にあるときは、可動式ロック部材がロック用突起より外周側に位置し且つ操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず回転範囲制限部材の少なくとも一部の径方向の位置が被係合部と同一になる。従って、ステアリング装置は、回転範囲制限部材及び被係合部によって、ステアリングホイールの回転範囲が所定範囲に制限された回転範囲制限状態になる。

一方、駆動源スイッチがＯＦＦ状態にあるときは、可動式ロック部材の少なくとも一部の径方向の位置がロック用突起と同一になるので、ステアリング装置はステアリングホイールの回転を禁止された回転禁止状態になる。

このように本発明のステアリング装置では、駆動源スイッチがＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれの状態にある場合も、操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず、ステアリングホイールの回転に対する制限が完全に解除されることがない。

本発明の一側面の特徴は、
前記駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときに、前記操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず、前記回転範囲制限部材である前記可動式ロック部材（４３）の前記径方向の位置が前記被係合部と同一になる。

本発明の一側面によれば、回転範囲制限部材である可動式ロック部材が、駆動源スイッチの状態に応じて、ロック用突起と回転範囲制限用突起（被係合部）とに選択的に係合する。従って、ロック用突起に係合する部材と回転範囲制限用突起に係合する部材とが互いに異なる場合と比べて、本発明のステアリング装置は構造が簡単である。

本発明の一側面の特徴は、
前記回転範囲制限部材（４２ｃ）が前記可動式ロック部材（４３）とは別体であり、且つ、前記回転範囲制限部材の前記径方向の位置が常に前記被係合部と同一であり、
前記可動式ロック部材が、前記駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときに前記被係合部より外周側に位置するように構成された。

本発明の一側面によれば、ロック用突起が接触する部材である可動式ロック部材と、回転範囲制限用突起が接触する部材である回転範囲制限部材と、が互いに異なるので、可動式ロック部材及び回転範囲制限部材が劣化し難い。

前記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の実施形態に係るステアバイワイヤ式ステアリング装置の一部を模式的に表した平面図である。図１のII−II矢線に沿う模式的な断面図である。図１のIII−III矢線に沿い且つ回転範囲制御装置の一部の構成要素を省略して示す断面図である。本発明の実施形態に係る車両のイグニッションスイッチがＯＦＦ状態にあるときのコラムユニット及び回転範囲制御装置の模式的な断面図である。本発明の実施形態に係るイグニッションスイッチがＯＮ状態にあるときの図４と同様の断面図である。本発明の実施形態に係るイグニッションスイッチをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換え且つスライド部材がロック用突起の外周面に接触したときの図４と同様の断面図である。本発明の変形例の図４と同様の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係るステアバイワイヤ式のステアリング装置１０について説明する。本実施形態の車両は内燃機関を備えており、この車両に適用されたステアリング装置１０は、図１に示すように、主要な構成要素として、ラックアンドピニオン機構２０、コラムユニット３０、回転範囲制御装置４０及びＥＣＵ５０を備えている。図１に示す駆動源スイッチであるイグニッションスイッチ（以下、ＩＧ−ＳＷと称する）がＯＦＦ状態にあるとき内燃機関は動作不能であり、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態にあるとき内燃機関は動作可能になる。ＩＧ−ＳＷは、後で詳細に説明するＥＣＵ５０に接続されている。

図１に示すラックアンドピニオン機構２０は、ラック軸２１、ピニオンシャフト２２、ピニオンギア２３及び操舵モータ２４を有している。ラック軸２１は車両の幅方向に延びており、車体に対して当該幅方向にスライド可能且つ自身の軸線まわりに回転不能である。ラック軸２１の外周面の一部にはラック歯部（図示略）が形成されている。自身の軸線まわりに回転可能且つスライド不能なピニオンシャフト２２の下端部にはピニオンギア２３が固定されており、ピニオンギア２３がラック軸２１のラック歯部と噛合している。ピニオンシャフト２２の近傍には電動式の操舵モータ２４が配設されている。操舵モータ２４はＥＣＵ５０に接続されており、さらにその出力軸は減速機構を介してピニオンシャフト２２に連係されている。

ラック軸２１の左右両端部は、左右のタイロッド２５Ｌ、２５Ｒを介して図示を省略した左右のキャリアにそれぞれ接続されている。さらに左右のキャリアは左右の前輪２６Ｌ、２６Ｒをそれぞれ水平な回転軸まわりに回転可能に支持している。

図１及び図２に示すようにコラムユニット３０は、主要な構成要素として、ハウジング３１、アッパーシャフト３２、ステアリングホイール３３、操舵角センサ３４、操舵トルクセンサ３５及び固定部材３６を備えている。

略筒状のハウジング３１は、互いに固定され且つ互いに同軸をなす複数の筒状部材によって構成されている。図１に示すように平面視においてハウジング３１の軸線は前後方向に延びており、且つ、図２に示すように側面視においてハウジング３１の軸線は水平方向に対して傾斜している。ハウジング３１の内部には、ハウジング３１と同軸をなすアッパーシャフト３２が設けられている。ハウジング３１の内部に設けられた図示を省略した複数の軸受によって、アッパーシャフト３２が自身の軸線まわりに回転可能且つ自身の軸線方向にスライド不能に支持されている。アッパーシャフト３２は、アッパーシャフト３２の軸線方向に延び且つ互いに固定された複数の金属製の長尺部材によって構成されている。アッパーシャフト３２の後端部はハウジング３１の後端から後方に突出している。

図１に示すようにアッパーシャフト３２の後端部にはステアリングホイール３３が固定されている。ステアリングホイール３３には操作手段３３ａが設けられている。操作手段３３ａから延びる図示を省略したケーブルは、ステアリングホイール３３の内部及びハウジング３１の内部を通り抜けてＥＣＵ５０に接続されている。ＥＣＵはエレクトリックコントロールユニットの略称であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン、プログラム）を実行することにより後述する各種機能を実現する。

図２に示すように、ハウジング３１の内部には、アッパーシャフト３２の操舵角（回転角）を検出する操舵角センサ３４及びアッパーシャフト３２の操舵トルク（回転トルク）を検出する操舵トルクセンサ３５が設けられている。

図２乃至図６に示すように、アッパーシャフト３２の長手方向の中央部近傍の外周面には、金属製且つ環状の単一部材である固定部材３６の内周面が固定されている。換言すると、固定部材３６の環状をなす本体部３７の内周面を規定する被装着孔３７ａに対してアッパーシャフト３２の長手方向の一部が圧入されている。本体部３７の外周部には、１０個のロック用突起３８が周方向に等角度間隔で並べて設けられている。即ち、各ロック用突起３８は本体部３７の外周面から本体部３７の径方向外側（外周側）に向かって突出している。各ロック用突起３８の本体部３７の外周面からの突出量は互いに同一である。

さらに本体部３７の外周面には断面形状が円弧形状をなす１つの回転範囲制限用突起３９が設けられている。周方向の両端に位置する２つのロック用突起３８の間に回転範囲制限用突起３９が位置している。回転範囲制限用突起３９は本体部３７の外周面から本体部３７の径方向外側に向かって突出しており、その突出量はロック用突起３８より大きい。そして、回転範囲制限用突起３９の一部であり且つ各ロック用突起３８の外周面より外周側に位置する部位が被係合部３９ａである。換言すると、各ロック用突起３８の外周面が位置する仮想円の一部であり且つ図４乃至図６に示す仮想円弧３９ｂより外周側に位置する回転範囲制限用突起３９の一部が被係合部３９ａである。被係合部３９ａの周方向の一方の端面は第１ストッパ面３９ａ１であり、被係合部３９ａの周方向の他方の端面は第２ストッパ面３９ａ２である。回転範囲制限用突起３９及び各ロック用突起３８は、図２乃至図６に示すアッパーシャフト３２の軸線３２Ｘに沿った方向の位置が互いに同じである。なお、本実施形態の回転範囲制限用突起３９を構成する円弧形状の軸線３２Ｘを中心とする中心角は２０°である。さらに、隣接するロック用突起３８同士の間及び回転範囲制限用突起３９と隣接するロック用突起３８との間にはそれぞれ溝３６ａが形成されている。各溝３６ａの周方向寸法は互いに同一である。

図３に示すように、ハウジング３１の長手方向の中央部近傍には、断面形状が非円形である接続孔３１ａが形成されている。そしてハウジング３１の外周面の接続孔３１ａが形成された部位には回転範囲制御装置４０が設けられている。図３乃至図６に示すように、回転範囲制御装置４０は、主要な構成要素として、収納ケース４１、スライド部材４３、ラック部材４４、スライド部材用モータ４５及び圧縮コイルバネ４６を備えている。

図３に示すように、軸線が略左右方向に延びる筒状であり且つ金属製である収納ケース４１の右端部近傍はバネ受け部４１ａによって構成されている。図３乃至図６に示すように、収納ケース４１の左端部は支持部４２によって構成されている。さらに支持部４２の左端部には断面形状が接続孔３１ａと略同一の接続用凸部４２ａが設けられている。支持部４２には支持部４２を収納ケース４１の軸線方向に貫通する支持孔４２ｂが形成されている。

さらに支持孔４２ｂにはその断面形状が支持孔４２ｂと略同一且つ軸線が収納ケース４１の軸線と平行な金属製のスライド部材４３がスライド可能に挿入されている。スライド部材４３の左側端部である係合部４３ａは接続用凸部４２ａより左側に位置し且つスライド部材４３の右側端部は収納ケース４１の内部空間に位置する。係合部４３ａの上下寸法は、固定部材３６の各溝３６ａの幅より僅かに小さい。さらにスライド部材４３の軸線３２Ｘ方向の位置は、ロック用突起３８及び回転範囲制限用突起３９と同一である。さらにスライド部材４３の右端部近傍にはスライドストッパ４３ｂが固定されている。

さらに収納ケース４１の内部空間にはラック部材４４が、収納ケース４１の軸線方向にスライド可能に配設されている。ラック部材４４には、ラック部材４４を収納ケース４１の軸線方向に貫通するスライド支持孔４４ａが形成されている。ラック部材４４の上面にはラック歯部４４ｂが形成されている。スライド支持孔４４ａをスライド部材４３がスライド可能に貫通しており、且つ、ラック部材４４はスライドストッパ４３ｂより左側に位置する。

さらに収納ケース４１の内部空間にはＥＣＵ５０に接続された電動式のスライド部材用モータ４５が設けられている。スライド部材用モータ４５の出力軸４５ａにはピニオン４５ｂが固定されており、ピニオン４５ｂはラック部材４４のラック歯部４４ｂと噛合している。

さらに収納ケース４１の内部空間には、左端部がスライド部材４３の右端面に固定された圧縮コイルバネ４６が自由状態から圧縮された状態で配設されている。図３に示すように、圧縮コイルバネ４６の右端部はバネ受け部４１ａに固定されている。従って、図４及び図５に示すように、スライド部材用モータ４５が通電されていないとき、圧縮コイルバネ４６が発生する付勢力によってスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右側面に接触する。そのため、スライド部材４３のラック部材４４に対する左側への相対移動が規制される。

図３に示すように収納ケース４１は、接続用凸部４２ａを接続孔３１ａに嵌合することによりハウジング３１に固定される。収納ケース４１がハウジング３１に固定されると、スライド部材４３の係合部４３ａがハウジング３１の内周面と固定部材３６との間の空間に位置する。

図１に示すように、車両には電子機器６０（例えば、オーディオ機器）が搭載されており、電子機器６０はＥＣＵ５０に接続されている。車両の乗員がステアリングホイール３３の操作手段３３ａを操作したときに、ＥＣＵ５０が電子機器６０の動作を制御する。

続いてステアリング装置１０の動作について説明する。

まずＩＧ−ＳＷがＯＦＦ状態にあるときのステアリング装置１０の動作について図４を参照しながら説明する。このときステアリングホイール３３は中立位置に位置し且つ操舵輪である左右の前輪２６Ｌ、２６Ｒの回転軸は左右方向と平行である。このときラック部材４４は図４に示す第１位置に位置する。そしてこのとき、圧縮コイルバネ４６によって図４の左側に付勢されているスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右端面に接触することにより、スライド部材４３のそれ以上の左側への移動が規制されている。このときのスライド部材４３の収納ケース４１に対する相対位置が第１係合位置である。このときスライド部材４３の係合部４３ａは固定部材３６の所定の２つのロック用突起３８であるロック用突起３８Ａとロック用突起３８Ｂとの間の溝３６ａに位置し、ロック用突起３８Ａ及びロック用突起３８Ｂと係合部４３ａとの間に微小隙間が形成される。従って、このときアッパーシャフト３２及び固定部材３６の軸線３２Ｘまわりの回転がロック用突起３８Ａ、ロック用突起３８Ｂ及びスライド部材４３によって実質的に禁止される。このときのコラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０の状態を回転禁止状態と称する。

ＩＧ−ＳＷがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わると、ＥＣＵ５０の制御により図示を省略したバッテリの電力がスライド部材用モータ４５に供給され、スライド部材用モータ４５が所定量だけ正転する。すると出力軸４５ａが回転するので、ラック歯部４４ｂ及びピニオン４５ｂによって、ラック部材４４が図５に示す第２位置まで右側へ移動させられる。するとラック部材４４の右端面がスライドストッパ４３ｂを右側に押圧するので、スライド部材４３は圧縮コイルバネ４６の付勢力に抗して図５に示す第２係合位置へ移動する。すると係合部４３ａが仮想円弧３９ｂより外周側に位置するので、係合部４３ａとロック用突起３８とが係合不能になる。従って、運転者がステアリングホイール３３を回転操作すると、アッパーシャフト３２が軸線３２Ｘまわりに回転する。

但し、このとき係合部４３ａのアッパーシャフト３２の径方向位置は被係合部３９ａと同一である。従って、中立位置に位置するステアリングホイール３３を運転者が反時計方向に１７０°回転させると、図５に示すように被係合部３９ａの第１ストッパ面３９ａ１が係合部４３ａに接触するので、ステアリングホイール３３の反時計方向へのそれ以上の回転が禁止される。一方、図示は省略してあるが、中立位置に位置するステアリングホイール３３を運転者が時計方向に１７０°回転させると被係合部３９ａの第２ストッパ面３９ａ２が係合部４３ａに接触するので、ステアリングホイール３３の時計方向へのそれ以上の回転が禁止される。このようにＩＧ−ＳＷがＯＮ状態にあるときは、回転範囲制限用突起３９及びスライド部材４３によってステアリングホイール３３の回転可能範囲が３４０°に制限される。従って、ステアリングホイール３３を回転操作したときに、操作手段３３ａとＥＣＵ５０とを接続する上記ケーブルに過大な負荷が掛かるおそれはない。このときのコラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０の状態を回転範囲制限状態と称する。

さらにＩＧ−ＳＷがＯＮ状態にあるときに運転者がステアリングホイール３３を回転操作すると、操舵角センサ３４がアッパーシャフト３２の操舵角を検出し且つ検出値をＥＣＵ５０へ送信する。さらに操舵トルクセンサ３５がアッパーシャフト３２の操舵トルクを検出し且つ検出値をＥＣＵ５０へ送信する。するとＥＣＵ５０が、これらの検出値に基づいて操舵モータ２４を回転制御する。例えば、ステアリングホイール３３が反時計方向に回転操作された場合は、操舵モータ２４の出力軸が正転し、出力軸の回転力が減速機構、ピニオンシャフト２２及びピニオンギア２３を介してラック軸２１のラック歯部に伝わり、ラック軸２１が左側へスライドする。一方、ステアリングホイール３３が時計方向に回転操作された場合は、操舵モータ２４の出力軸が逆転しラック軸２１が右側へスライドする。

ところで、操舵角センサ３４及び操舵トルクセンサ３５と操舵モータ２４との間の電気系統が完全に故障した場合は、操舵角センサ３４及び操舵トルクセンサ３５の検出値に基づいてＥＣＵ５０が操舵モータ２４を回転制御できなくなる。そのため、ステアバイワイヤ式ステアリング装置を搭載した車両には、電気系統が完全に故障したときにアッパーシャフト３２とピニオンシャフト２２とを機械的に接続する連結装置が設けられることがある。この連結装置は減速機構を備えているため、操舵輪の操舵角を所定角度だけ変化させるためには、運転者はステアリングホイール３３をこの所定角度の数倍の量だけ変化させる必要がある。そのため連結装置を有する車両では、電気系統が故障したときにステアリングホイール３３の回転に対する制限を完全に解除して、ステアリングホイール３３を３６０°以上回転できるようにする必要がある。

一方、図示は省略してあるが本実施形態の車両では、操舵角センサ３４及び操舵トルクセンサ３５と操舵モータ２４との間に２つの電気系統が設けられている。従って、一方の電気系統が故障した場合は、他方の電気系統の働きにより操舵角センサ３４及び操舵トルクセンサ３５の検出値に基づいてＥＣＵ５０が操舵モータ２４を回転制御する。一般的に、２つの電気系統が共に故障するおそれは極めて低いので、本実施形態の車両では、操舵角センサ３４及び操舵トルクセンサ３５の検出値に基づいてＥＣＵ５０が操舵モータ２４を回転制御できなくなる可能性は極めて低い。そのため本実施形態の車両は上記連結装置を具備していない。さらに本実施形態の車両では、２つの電気系統の状態に拘らず、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態になると、コラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０が回転範囲制限状態になる。即ち、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれの状態にある場合も、操舵アクチュエータ２４が作動可能な状態にあるか否かに拘らず、ステアリングホイール３３の回転に対する制限が完全に解除されることがない。換言すると、コラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０が実現可能な状態は回転禁止状態及び回転範囲制限状態のみである。

続いて、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替れられた場合のステアリング装置１０の動作について説明する。この場合は、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替れられたときに、ＥＣＵ５０の制御によりバッテリの電力がスライド部材用モータ４５に供給され、スライド部材用モータ４５が所定量だけ逆転する。

このときアッパーシャフト３２及び固定部材３６が図４に示す回転方向位置にある場合を想定する。この場合は、図４に示すように、スライド部材４３の係合部４３ａがロック用突起３８Ａとロック用突起３８Ｂとの間の溝３６ａに位置し、且つ、圧縮コイルバネ４６によって左側に付勢されているスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右端面に接触することによりスライド部材４３のそれ以上の左側への移動が規制される。従って、アッパーシャフト３２及び固定部材３６の軸線３２Ｘまわりの回転が係合部４３ａ及びロック用突起３８Ａ、３８Ｂによって禁止される。

次に、アッパーシャフト３２及び固定部材３６が図６に示す回転方向位置にあるときにＩＧ−ＳＷがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替れられた場合を想定する。なお、図６に示すアッパーシャフト３２及び固定部材３６の回転方向位置は、図４に示す位置から時計方向に僅かに回転した位置である。この場合は、スライド部材用モータ４５が逆転したときに係合部４３ａがロック用突起３８Ａの外周面に接触し、ロック用突起３８Ａによってスライド部材４３のそれ以上の左側への移動が規制される。そのためスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右端面から右側へ所定量だけ離間する。

アッパーシャフト３２及び固定部材３６が図６の状態にある場合に運転者がステアリングホイール３３を反時計方向に所定量だけ回転させると、ロック用突起３８Ａとロック用突起３８Ｂとの間の溝３６ａと係合部４３ａとが左右方向に対向する。すると圧縮コイルバネ４６よって左側に移動付勢されている係合部４３ａがこの溝３６ａに進入する。さらにスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右端面に接触することによりスライド部材４３のそれ以上の左側への移動が規制される。即ち、コラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０が図４の状態になる。

以上説明したように本実施形態によれば、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態にあるときはコラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０が回転範囲制限状態となり、ＩＧ−ＳＷがＯＦＦ状態にあるときはコラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０が回転禁止状態になる。換言すると、ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれにある場合も、ステアリングホイール３３の回転に対する制限が完全に解除されることはなく、そのため上記ケーブルに過大な負荷が掛かるおそれはない。

さらにＩＧ−ＳＷがＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれにある場合も、コラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０はこれら２つの状態にのみ変化する。換言すると、操舵アクチュエータ２４が作動可能な状態にあるか否かに拘らず、ステアリングホイール３３の回転に対する制限が完全に解除されることがない。従って、この２つの状態を実現するための部材であるスライド部材４３を移動させるための動力源であるスライド部材用アクチュエータ４５を１つにすることが可能である。さらにラック部材４４、スライド部材用アクチュエータ４５及び圧縮コイルバネ４６を有するスライド部材４３を動作させるための駆動機構の構造を、コラムユニット３０及び回転範囲制御装置４０が３つの状態に変化する場合と比べて簡単にすることが可能である。

さらに、スライド部材４３が第１係合位置と第２係合位置との間を移動することにより、ロック用突起３８と回転範囲制限用突起３９とに選択的に係合する。従って、ロック用突起３８に係合する部材と回転範囲制限用突起３９に係合する部材とが互いに異なる場合と比べて、本実施形態のステアリング装置１０は構造が簡単である。

以上、本発明を上記実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

図７は本発明の変形例のステアリング装置１０を示している。本変形例のラック部材４４は、スライド部材用モータ４５の回転力を受けることにより実線で示す第１位置と仮想線で示す第２位置との間を左右方向に移動する。但し、この第１位置は上記実施形態の第１位置と同じ位置であるのに対し、この第２位置は上記実施形態の第２位置よりも右側に位置する。ラック部材４４が第１位置に位置し且つスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右側面に接触するとき、スライド部材４３は実線で示す上記第１係合位置に対応する係合位置に位置する。一方、ラック部材４４が第２位置に位置し且つスライドストッパ４３ｂがラック部材４４の右側面に接触するとき、スライド部材４３は仮想線で示す非係合位置に位置する。図７中に示した仮想円３８ａは回転範囲制限用突起３９の外周面の回転軌跡を表しており、非係合位置に位置するスライド部材４３の係合部４３ａは仮想円３８ａより外周側に位置する。

さらに本変形例の収納ケース４１の接続用凸部４２ａの固定部材３６との対向面には、この対向面から軸線３２Ｘ側に向かって延びるストッパ４２ｃが固定されている。ストッパ４２ｃの軸線３２Ｘ方向の位置はスライド部材４３と同一である。ストッパ４２ｃの先端部である係合部４２ｃ１のアッパーシャフト３２の径方向位置は被係合部３９ａと同一である。

続いて本変形例のステアリング装置１０の動作について説明する。

ＩＧ−ＳＷがＯＦＦ状態にあるとき、ラック部材４４が図７に実線で示す第１位置に位置し且つスライド部材４３が係合位置に位置する。従って、アッパーシャフト３２及び固定部材３６の軸線３２Ｘまわりの回転がロック用突起３８Ａ、ロック用突起３８Ｂ及びスライド部材４３によって実質的に禁止される。

ＩＧ−ＳＷがＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わると、スライド部材用モータ４５が所定量だけ正転するので、ラック部材４４が図７に仮想線で示す第２位置まで移動する。するとラック部材４４の右端面がスライドストッパ４３ｂを右側に押圧するので、スライド部材４３が圧縮コイルバネ４６の付勢力に抗して図７に仮想線で示す非係合位置へ移動する。従って、係合部４３ａはロック用突起３８及び回転範囲制限用突起３９と係合不能になる。しかし係合部４２ｃ１のアッパーシャフト３２の径方向位置が常に被係合部３９ａと同一である。従って、例えば運転者がステアリングホイール３３を時計方向に所定角度だけ回転させると、図７に仮想線で示すように被係合部３９ａの第２ストッパ面３９ａ２が係合部４２ｃ１に接触するので、ステアリングホイール３３の時計方向へのそれ以上の回転が禁止される。

ＩＧ−ＳＷがＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替れられるとスライド部材用モータ４５が所定量だけ逆転するので、上記実施形態と同様にスライド部材４３が係合位置へ移動する。

このように本変形例では、ロック用突起３８が係合する部材であるスライド部材４３と、回転範囲制限用突起３９が係合する部材であるストッパ４２ｃと、が互いに異なる。そのため、スライド部材４３がロック用突起３８と係合する回数及びストッパ４２ｃが回転範囲制限用突起３９と係合する回数が少ないので、スライド部材４３及びストッパ４２ｃが劣化し難い。

ハウジング３１に、スライド部材４３をスライド可能に支持する孔を形成してもよい。

ハウジング３１の内周部にストッパ４２ｃを固定してもよい。

さらに、ステアリングホイール３３を回転させたときに操舵輪が路面から受ける反力の大きさを推定（演算）し且つこの反力に相当する力をアッパーシャフト３２に付与する周知の路面反力付与機構をステアリング装置１０に設けてもよい。

本発明を内燃機関及び電動モータを駆動源として備えるハイブリッド車両、燃料電池車両（ＦＣ車両）並びに／又はＥＶ車両（電気自動車）に適用してもよい。なお、例えば本発明をＥＶ車両に適用する場合は、車両の駆動源である電動モータを回転可能状態と回転不能状態とに切り換える駆動源スイッチはレディスイッチである。

１０・・・ステアリング装置、２０・・・ラックアンドピニオン機構、２４・・・操舵モータ、３０・・・コラムユニット、３２・・・アッパーシャフト、３６・・・固定部材、３８・・・ロック用突起、３８Ａ、３８Ｂ・・・ロック用突起、３９・・・回転範囲制限用突起、３９ａ・・・被係合部、４０・・・回転範囲制御装置、４２ｃ・・・ストッパ、４３・・・スライド部材、４３ｂ・・・スライドストッパ、４５・・・スライド部材用モータ。

Claims

ステアリングホイールと一緒に回転するアッパーシャフトと、
操舵アクチュエータを含み当該操舵アクチュエータが発生する力により操舵輪の操舵角を変更可能に構成され且つ前記アッパーシャフトと機械的に連結されていない操舵角変更装置と、
前記アッパーシャフトの回転方向に並ぶように前記アッパーシャフトに固定され且つ前記アッパーシャフトの径方向に沿って外周側に突出する複数のロック用突起と、
前記アッパーシャフトに固定され且つ前記ロック用突起の外周側端部より外周側に位置する被係合部を有する回転範囲制限用突起と、
前記アッパーシャフトの軸線方向における位置が前記ロック用突起と同一且つ前記径方向に沿って移動可能であり、車両の駆動源を動作可能にするＯＮ状態と動作不能にするＯＦＦ状態とに切り換える駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときは前記ロック用突起より外周側に位置し且つ前記駆動源スイッチが前記ＯＦＦ状態にあるときは少なくとも一部の前記径方向の位置が前記ロック用突起と同一になる可動式ロック部材と、
前記軸線方向における位置が前記回転範囲制限用突起と同一であり、且つ、少なくとも前記駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときは、前記操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず、少なくとも一部の前記径方向の位置が前記被係合部と同一になる回転範囲制限部材と、
を備える、
ステアリング装置。
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときに、前記操舵アクチュエータが作動可能な状態にあるか否かに拘らず、前記回転範囲制限部材である前記可動式ロック部材の前記径方向の位置が前記被係合部と同一になる、
ステアリング装置。
請求項１に記載のステアリング装置において、
前記回転範囲制限部材が前記可動式ロック部材とは別体であり、且つ、前記回転範囲制限部材の前記径方向の位置が常に前記被係合部と同一であり、
前記可動式ロック部材が、前記駆動源スイッチが前記ＯＮ状態にあるときに前記被係合部より外周側に位置するように構成された、
ステアリング装置。