JP4349103B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、機械的に切り離された操作入力手段と操向輪とを連結するクラッチ機構を備えた、いわゆる、ステア・バイ・ワイヤ方式による車両用操舵装置の技術分野に属する。

ステアリングホイールの反力トルクと操向輪の転舵角を自由に設定可能である従来のステア・バイ・ワイヤ方式による車両用操舵装置において、ステアリングホイールと操向輪を連結するコラムシャフトの間に、システム故障（異常）が発生した場合に安全性を確保するため、機械式のバックアップを設けることが一般的に知られている。

しかし、機械式バックアップとしてコラムシャフトやコラムシャフトに類するシャフトを用いると、ステア・バイ・ワイヤ方式によるステアリングシステムのメリットである、コックピット配置の自由度を確保できない。

そこで、コックピット配置の自由度を確保するために、機械的バックアップとして比較的配置の自由度を持たせることができるケーブル式バックアップ機構を用いたステア・バイ・ワイヤ方式によるステアリングシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２２５７３３号公報。

しかしながら、従来の車両用操舵装置にあっては、ステアリングホイールとケーブル式バックアップ機構とが常に結合され、ケーブル式バックアップ機構と操向輪との間の位置にクラッチ機構を配置する構成となっていたため、クラッチ機構の締結時において操舵系伝達トルクが過大となり、クラッチ機構が滑ると操向輪の転舵角（＝タイヤの切れ角）に対しケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量が不足し、操向輪の転舵角が不足するという問題があった。

また、ケーブル式バックアップ機構に、ステアリングホイールとコラムシャフトが常に結合されている構成になっていたため、ステアリングホイールの回転と共にケーブルも常に回転することになり、インナーケーブルとアウターチューブが常に擦れることで、ケーブル式バックアップ機構の耐久性が悪化する。また、ケーブル式バックアップ機構のインナーケーブルとアウターチューブの擦れによるフリクションにより、操舵フィーリングを悪化させるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、クラッチ締結時に操舵系に入力されるトルクが限界伝達トルクを超えることにより摩擦式クラッチ機構が滑っても操向輪の転舵角不足を解消することが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、本発明では、操作入力手段を有する操作部と、操向輪を転舵する転舵部と、機械的に切り離された前記操作入力手段と前記操向輪とを連結するクラッチ機構と、前記操作部と前記転舵部との間に湾曲して設けられるとともに互いにスライド可能なインナーケーブルとアウターチューブとからなるケーブルを有し、前記クラッチ機構が締結されたとき、前記操作入力手段からの操舵トルクを、前記ケーブルを介して前記操向輪へ伝達するケーブル式バックアップ機構と、を備えた車両用操舵装置において、前記クラッチ機構を、少なくとも前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設け、摩擦トルクによりトルクを伝達させる摩擦式クラッチ機構とし、前記摩擦式クラッチ機構の伝達トルク容量を、前記インナーケーブルの軸方向降伏点および前記アウターチューブの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定した。

よって、本発明の車両用操舵装置にあっては、摩擦トルクによりトルクを伝達させる摩擦式クラッチ機構を、操作入力手段とケーブル式バックアップ機構との間に設けたため、クラッチ締結時に操舵系に入力される外力が限界伝達トルクを超えることにより摩擦式クラッチ機構が滑っても、ケーブル式バックアップ機構と転舵部の操向輪の動作量は１：１の関係が保たれ、操向輪の転舵角不足を解消することができる。加えて、摩擦式クラッチ機構が解放されているシステム正常時には、ステアリングホイールとケーブル式バックアップ機構とが常に切り離されているため、ケーブル式バックアップ機構の耐久性を向上させることができるし、操舵フィーリングの悪化も防止することができる。さらに、摩擦式クラッチ機構の伝達トルク容量を、インナーケーブルの軸方向降伏点およびアウターチューブの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、摩擦クラッチ機構が締結されている時、インナーケーブルに永久歪みが発生せず、インナーケーブルのスムーズなスライドを確保することができる。

以下、本発明の車両用操舵装置を実現する実施の形態を、図面に示す実施例１，実施例２，実施例３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図であり、この実施例１は、フェイルセーフのため転舵アクチュエータを２重系としたステア・バイ・ワイヤシステム（以下、ＳＢＷシステムという。）の例である。

実施例１の車両用操舵装置は、図１に示すように、ステアリングホイール１（操作入力手段）、操作部２、操向輪３、転舵部４、第１摩擦式クラッチ機構５、操舵角センサ７、反力アクチュエータ８、第１コラムシャフト９、第２コラムシャフト１０、第１転舵アクチュエータ１１、第２転舵アクチュエータ１２、ピニオン角センサ１３、ピニオンシャフト１４、ステアリング機構１６、ケーブル式バックアップ機構１７（バックアップ機構）、車速センサ１８、ステア・バイ・ワイヤコントローラ１９、反力アクチュエータ駆動回路２０、クラッチ駆動回路２１、第１転舵アクチュエータ駆動回路２２、第２転舵アクチュエータ駆動回路２３、を備えている。

前記操作部２には、上端部から順にステアリングホイール１、第１コラムシャフト９、第１摩擦式クラッチ機構５、第２コラムシャフト１０が設けられている。そして、第１コラムシャフト９には、操舵角センサ７及び反力アクチュエータ８が設けられている。前記第２コラムシャフト１０とピニオンシャフト１４との間には、ケーブル式バックアップ機構１７が設けられている。前記転舵部４には、ピニオンシャフト１４が設けられ、該ピニオンシャフト１４の下端部には、ラック&ピニオン式によるステアリング機構１６が連結され、該ステアリング機構１６の両側には、ラックギヤ軸の移動により転舵角が変えられる操向輪３，３が設けられている。前記ピニオンシャフト１４には、第１転舵アクチュエータ１１、第２転舵アクチュエータ１２、ピニオン角センサ１３が設けられている。なお、両転舵アクチュエータは、ＤＣモータを用いているが、これはＡＣモータ等の他のモータを用いても良い。また、操舵角センサ７及びピニオン角センサ１３としては、レゾルバ式角度センサを用いているが、これはエンコーダ式角度センサ等を用いても良い。

前記操作部２は、操作入力手段としてのステアリングホイール１を有し、前記転舵部４は、操向輪３，３を転舵する。前記第１摩擦式クラッチ機構５は、フェイル時等の必要時に機械的に切り離されたステアリングホイール１と操向輪３，３とを連結するために設けられている。

前記第１摩擦式クラッチ機構５は、摩擦トルクにより操舵トルクを伝達させる電磁クラッチであり、前記ステアリングホイール１と前記ケーブル式バックアップ機構１７との間、つまり、第１コラムシャフト９と第２コラムシャフト１０との間に設けている。そして、前記第１摩擦式クラッチ機構５が締結している状態で滑りを開始する限界伝達トルクを、前記ケーブル式バックアップ機構１７が降伏点に達する降伏トルクよりも低く設定している。

前記ケーブル式バックアップ機構１７は、前記操作部２と転舵部４との間に設けられ、前記第１摩擦式クラッチ機構５が締結されたとき、ステアリングホイール１からの操舵トルク及び操向輪３，３からの反力トルクを伝達する。

前記ステア・バイ・ワイヤコントローラ１９は、操舵角センサ７とピニオン角センサ１３と車速センサ１８等からのセンサ信号を入力し、前記操作部２に設けられた反力アクチュエータ８及び第１摩擦式クラッチ機構５を制御すると共に、前記転舵部４に設けられた第１転舵アクチュエータ１１及び第２転舵アクチュエータ１２を制御する。

このステア・バイ・ワイヤコントローラ１９のクラッチ制御部は、例えば、ＳＢＷシステムの電源が投入されると電源OFFにて接続されている第１摩擦式クラッチ機構５を解放する指令を出力し、その後、ＳＢＷシステムが正常であると判断される限り第１摩擦式クラッチ機構５の解放を維持し、ＳＢＷシステムに故障が発生したと判断されると解放されている第１摩擦式クラッチ機構５を接続する指令を出力する。

以下、第１摩擦式クラッチ機構５と、ケーブル式バックアップ機構１７の詳しい構成を説明する。図２は第１摩擦式クラッチ機構５を示す断面図であり、実施例１では電磁クラッチを用いている。第１摩擦式クラッチ機構５は、第２コラムシャフト１０に設けられたボス５ａと、該ボス５ａを介して第２コラムシャフト１０の周囲に設けられたフランジを有するロータ５ｂと、該ロータ５ｂと同一軸線上に設けられた第１コラムシャフト９にスプライン嵌合されたフランジを有するアーマチュアハブ５ｃと、該アーマチュアハブ５ｃのフランジより半径方向外側に配設されると共に、フランジに板ばね５ｄを介して固定されたアーマチュア５ｅと、前記ロータ５ｂの周囲に設けられ、図外のコラムハウジングあるいは固定用ハウジングに固定される電磁コイル５ｆを内蔵するヨーク５ｇと、を有して構成されている。なお、前記アーマチュア５ｅは、ロータ５ｂのフランジの吸着面に対向配置されている。また、前記板ばね５ｄは、アーマチュアハブ５ｃのフランジにピン固定された環状の基部と、該基部に対し放射状に延在するブリッジ部と、アーマチュア５ｅにピン固定された環状の自由端部と、により構成されている。

このように構成された電磁クラッチにおいては、電磁コイル５ｆに通電されると、磁束Φが発生する。このとき、アーマチュア５ｅが板ばね５ｄの復帰力に抗してロータ５ｄのフランジに吸着されるから、第１コラムシャフト９と第２コラムシャフト１０はトルク伝達可能に連結される。また、電磁コイル５ｆへの通電を解除すると、磁束Φが消滅してアーマチュア５ｅが板ばね５ｄの復帰力によってロータ５ｄのフランジから離間する。この電磁クラッチの伝達トルク容量は、電磁コイル５ｆで発生できる磁束Φを変えることで吸着力が変化するので、任意に設定することができる。

図３はケーブル式バックアップ機構１７を示す概略斜視図、図４はケーブル式バックアップ機構１７を示す横断面図及び縦断面図、図５はケーブル式バックアップ機構１７のケーブル構造を示す斜視図である。

前記ケーブル式バックアップ機構１７は、第２コラムシャフト１０の端部に設けられた第１ケーブルリール１７ａと、ピニオンシャフト１４の端部に設けられた第２ケーブルリール１７ｂと、両ケーブルリール１７ａ，１７ｂのそれぞれに互いに逆方向に巻き付けられた状態で連結する２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈと、を有する。

ここで、ケーブル式バックアップ機構１７の構成を、図３及び図４に基づいて、さらに詳しく説明する。前記第２コラムシャフト１０の端部に設けられた第１ケーブルリール１７ａは、第１リールケース１７ｅ内に収納され、リール外周には２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈの端部がそれぞれ固定されると共に、２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。

前記ピニオンシャフト１４の端部に設けられた第２ケーブルリール１７ｂは、第２リールケース１７ｆ内に収納され、リール外周には２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈの端部がそれぞれ固定されると共に、２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈのうち、一方のケーブルを巻き込み案内し、他方のケーブルを巻き戻し案内するケーブル溝が形成されている。

前記２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈは、前記第１ケーブルリール１７ａと前記第２ケーブルリール１７ｂのケーブル溝に巻き付けられた２本のインナーケーブル１７ｃ，１７ｄと、前記第１リールケース１７ｅと第２リールケース１７ｆとを連結する２本の可撓性を有するアウターチューブ１７ｇ，１７ｈと、により構成されている。

前記アウターチューブ１７ｇ，１７ｈは、図５に示すように、摩擦抵抗の小さい合成樹脂製パイプ材よりなるライナー１７０ｇ，１７０ｈの外周に沿って多数の金属線材１７１ｇ，１７１ｈを軸方向に配置し、その外周に金属帯材１７２ｇ，１７２ｈを螺旋状に巻き付け、さらに、外周を合成樹脂製の被覆材１７３ｇ，１７３ｈで被覆した構造を有している。そして、前記アウターチューブ１７ｇ，１７ｈの内部に、ステンレス鋼やアルミ等の金属縒り線で構成したインナーケーブル１７ｃ，１７ｄがスライド自在に収納される。したがって、前記アウターチューブ１７ｇ，１７ｈは、軸方向に作用する引張力を多数の金属線材１７１ｇ，１７１ｈにより支持して伸び変形の発生を防止すると共に、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄを屈曲させたときに金属線材１７１ｇ，１７１ｈがばらばらになるのを金属帯材１７２ｇ，１７２ｈで抑え、かつ、金属帯材１７２ｇ，１７２ｈを螺旋状に巻き付けたことにより、アウターチューブ１７ｇ，１７ｈの屈曲を可能にしている。

すなわち、ケーブル式バックアップ機構１７は、第２コラムシャフト１０の端部とピニオンシャフト１４の端部とに設けられた２つのケーブルリール１７ａ，１７ｂを、各ケーブルリール１７ａ，１７ｂに対し互いに逆方向に巻き付けられた２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈにより繋ぐ構成であり、ステアリングホイール１を一方向に回転させると、２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈのうち、一方のケーブルがドライバーから入力される操舵トルクを伝達し、他方のケーブルが操向輪３，３から入力される反力トルクを伝達することで、コラムシャフトと同等の機能を発揮するようになっている。

さらに、前記第１摩擦式クラッチ機構５が締結している状態で滑りを開始する限界伝達トルクを、前記ケーブル式バックアップ機構１７が降伏点に達する降伏トルクよりも低く設定している。すなわち、第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構１７の２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈを構成するインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの軸方向降伏点（または耐力）およびアウターチューブ１７ｇ，１７ｈの軸方向降伏点（または耐力）の何れか低い方に達しない範囲に設定している。

次に、作用を説明する。

［従来技術の課題］

まず、従来のＳＢＷシステムにおいて、バックアップ機構として用いられるケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量は有限である。そして、従来のＳＢＷシステムの場合、ケーブル式バックアップ機構の転舵部側シャフトであるピニオンシャフトの途中にクラッチ機構を設け、ＳＢＷシステムの正常作動時にはクラッチ機構を解放とし、ＳＢＷシステムの異常時にはクラッチ機構を締結して使用する。

この場合、クラッチ機構の締結後、外力等の大きなトルクによりクラッチ機構に滑りが生じると、ケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量は有限であるため、ステアリングホイールを操舵したときに一方の操舵回転方向の操舵角が減少し、操向輪に切れ角を与えることができない場合が生じるという問題がある。

この問題を解決するためには、クラッチ機構の締結後、いかなる入力においても操向輪の切れ角回転の左右何れの方向に対してもケーブル式バックアップ機構のケーブルストローク量を充分に確保する必要がある。これを実現するには、クラッチ機構の伝達トルクを大きくする必要があるが、この場合、クラッチ機構が大きくなってしまうという問題があり、また、大きすぎるトルク（ケーブルの弾性変形域を超える）をケーブルに伝えることはケーブルの耐久性に悪影響を与える。

また、ステアリングホイールの回転と共にケーブル式バックアップ機構のケーブルも常に回転するため、インナーケーブルとアウターチューブが常に擦れることになり、ケーブル式バックアップ機構の耐久性が悪化する問題がある。さらに、ケーブルの擦れによるフリクションが操舵フィーリングに悪影響を与える。

［実施例１での操舵作用］

上記従来技術に対し、実施例１では、第１摩擦式クラッチ機構５をステアリングホイール１とケーブル式バックアップ機構１７との間に設けたため、第１摩擦式クラッチ機構５の滑りによるステアリング機構１６のステアリングラックストロークに対するケーブル式バックアップ機構１７のケーブルストローク不足を無くすことができる。したがって、ケーブル式バックアップ機構１７を採用した操舵系で、第１摩擦式クラッチ機構５の締結時、ケーブル式バックアップ機構１７のケーブルストローク量は有限であるというストローク偏りを原因とする操向輪３，３の切れ角減少を解消することができる。

さらに、ケーブル式バックアップ機構１７のインナーケーブル１７ｃ，１７ｄに引張力が作用すると、アウターチューブ１７ｇ，１７ｈに圧縮力が作用し、逆に、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄに圧縮力が作用すると、アウターチューブ１７ｇ，１７ｈに引張力が作用する。また、２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈを曲げた状態で使用した場合には、曲げ方向外側のアウターチューブ１７ｇ，１７ｈに引張力が作用すると共に曲げ方向内側のアウターチューブ１７ｇ，１７ｈに圧縮力が作用することになる。したがって、前記２種類の引張力が同時に作用した場合や、前記２種類の圧縮力が作用した場合に、その荷重に耐えきれずに金属帯材１７２ｇ，１７２ｈが大きく変形することがあった。このように、金属帯材１７２ｇ，１７２ｈが大きく変形すると、その部分でアウターチューブ１７ｇ，１７ｈが急激に折れ曲がってインナーケーブル１７ｃ，１７ｄのスムーズなスライドが阻害される可能性がある。

これに対し、実施例１では、第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構１７の２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈを構成するインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの軸方向降伏点（または耐力）およびアウターチューブ１７ｇ，１７ｈの軸方向降伏点（または耐力）の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、クラッチ締結時は、上記のようなインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの永久歪みが発生せず、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄのスムーズなスライドが阻害されない。

また、クラッチ解放時には、ケーブル式バックアップ機構１７の２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈがステアリングホイール１と共に連れ回らないため、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄとアウターチューブ１７ｇ，１７ｈが常に擦れることでのケーブル式バックアップ機構１７の耐久性が悪化を解消できるし、操舵フィーリングの悪化も解消できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用操舵装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) ステアリングホイール１を有する操作部２と、操向輪３，３を転舵する転舵部４と、機械的に切り離された前記ステアリングホイール１と前記操向輪３，３とを連結するクラッチ機構と、前記操作部２と転舵部４との間に設けられ、前記クラッチ機構が締結されたとき、ステアリングホイール１からの操舵トルクを操向輪３，３へ伝達するケーブル式バックアップ機構１７と、を備えた車両用操舵装置において、前記クラッチ機構を、少なくとも前記ステアリングホイール１と前記ケーブル式バックアップ機構１７との間に設け、締結時に摩擦トルクによりトルクを伝達させる第１摩擦式クラッチ機構５としたため、クラッチ締結時に操舵系に入力されるトルクが限界伝達トルクを超えることにより第１摩擦式クラッチ機構５が滑っても操向輪３，３の転舵角不足を解消することができると共に、第１摩擦式クラッチ機構５が解放されている時には、ステアリングホイール１とケーブル式バックアップ機構１７とが常に切り離されているため、ケーブル式バックアップ機構１７の耐久性を向上させることができるし、操舵フィーリングの悪化も防止することができる。

(2) 前記クラッチ機構を、ステアリングホイール１とケーブル式バックアップ機構１７との間に設けた第１摩擦式クラッチ機構５とし、前記第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構１７の２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈを構成するインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの軸方向降伏点およびアウターチューブ１７ｇ，１７ｈの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、摩擦クラッチ機構５が締結されている時、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄに永久歪みが発生せず、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄのスムーズなスライドを確保することができる。

(3) 前記第１摩擦式クラッチ機構５を、電磁コイル５ｆへの通電により発生する磁束Φで入出力軸である第１コラムシャフト９と第２コラムシャフト１０とを磁気吸着により連結する電磁クラッチとしたため、電磁コイル５ｆへの通電により発生する磁束Φの調整により、容易に第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量を最適容量に設定することができる。

実施例２は、摩擦式クラッチ機構をケーブル式バックアップ機構１７の両対位置に備えた例である。

すなわち、図６に示すように、実施例２では、摩擦式クラッチ機構を、ステアリングホイール１とケーブル式バックアップ機構１７との間に設けた第１摩擦式クラッチ機構５と、ケーブル式バックアップ機構１７と操向輪３，３との間に設けた第２摩擦式クラッチ機構６とにより構成している。

そして、前記両摩擦式クラッチ機構５，６が締結している状態で第１摩擦式クラッチ機構５が滑りを開始する限界伝達トルクを、第２摩擦式クラッチ機構６が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定している。詳しくは、第２摩擦式クラッチ機構６の伝達トルク容量は、少なくとも第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量にケーブル式バックアップ機構１７のケーブル部によるフリクションを加えた伝達トルク容量以上に設定している。

さらに、第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量を、前記ケーブル式バックアップ機構１７の２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈを構成するインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの軸方向降伏点およびアウターチューブ１７ｇ，１７ｈの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定している。ここで、前記第２摩擦式クラッチ機構６は、第１ピニオンシャフト１４と第２ピニオンシャフト１５との間の位置に設けられる。なお、第２摩擦式クラッチ機構６の構成は、実施例１の第１摩擦式クラッチ機構５と同様であり、また、ケーブル式バックアップ機構１７の構成も実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例２では、摩擦式クラッチ機構を、ケーブル式バックアップ機構１７の両端位置に設けた第１摩擦式クラッチ機構５と第２摩擦式クラッチ機構６とにより構成し、両摩擦式クラッチ機構５，６が締結している状態で第１摩擦式クラッチ機構５が滑りを開始する限界伝達トルクを、第２摩擦式クラッチ機構６が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定しているため、両摩擦式クラッチ機構５，６の締結時、大きな外力が入力されたときに、ステアリング機構１６側に設けられた第２摩擦式クラッチ機構６の滑りを防止し、ケーブル式バックアップ機構１７のストローク偏りを解消することができる。

また、両摩擦式クラッチ機構５，６の解放時には、ケーブル式バックアップ機構１７がステアリングホイール１及び操向輪３，３の両者から切り離された静止状態となるため、ケーブル式バックアップ機構１７の耐久性を向上させることができると共に、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄとアウターチューブ１７ｇ，１７ｈとの擦れによる操舵フィーリングへの影響を無くすことができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1),(3)の効果に加え、下記に列挙する効果を得ることができる。

(4) 摩擦式クラッチ機構を、ステアリングホイール１とケーブル式バックアップ機構１７との間に設けた第１摩擦式クラッチ機構５と、ケーブル式バックアップ機構１７と操向輪３，３との間に設けた第２摩擦式クラッチ機構６とにより構成し、両摩擦式クラッチ機構５，６が締結している状態で第１摩擦式クラッチ機構５が滑りを開始する限界伝達トルクを、第２摩擦式クラッチ機構６が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定したため、第１摩擦式クラッチ機構５が滑ることにより第２摩擦式クラッチ機構６の滑りを防止でき、ステアリング機構１６のステアリングラックストロークに対するケーブルストロークの不足を防止することができる。したがって、ケーブル式バックアップ機構１７のストローク偏りによるクラッチ締結時の操向輪３，３の切れ角減少を解消することができる。さらに、両摩擦式クラッチ機構５，６のクラッチ解放時には、ケーブルの連れ回りがないため、ケーブル式バックアップ機構１７の耐久性が向上し、かつ、ケーブルがステアリングホイール１に連れ回らないので、操舵フィーリングの悪化を解消できる。

(5) 第１摩擦式クラッチ機構５の伝達トルク容量を、ケーブル式バックアップ機構１７の２本のケーブル１７ｃ，１７ｇとケーブル１７ｄ，１７ｈを構成するインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの軸方向降伏点およびアウターチューブ１７ｇ，１７ｈの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したため、両摩擦式クラッチ機構５，６の締結時にもインナーケーブル１７ｃ，１７ｄの永久歪みが発生せず、伸びを解消することができる。あるいは、アウターチューブ１７ｇ，１７ｈの永久歪みが発生せず、インナーケーブル１７ｃ，１７ｄのスムーズなスライドを確保することができる。

実施例３は、実施例１，２での電磁クラッチによる摩擦式クラッチ機構に代え、電磁式メカニカルクラッチによる摩擦式クラッチ機構を採用した例である。

すなわち、図７に示すように、実施例３の電磁式メカニカルクラッチ５０は、電磁石と２方向ローラクラッチとを組み合わせたユニットであり、電磁石への電流をON-OFF制御することにより、容易にしかも瞬時にローラクラッチの駆動と空転を切り替えることができるユニットである。

電磁式メカニカルクラッチ５０は、出力軸にスプライン嵌合され、多角形外周面が形成された内輪５０ａと、該内輪５０ａと同軸配置で入力軸が固定されるロータ５０ｂと、該ロータ５０ｂに掛止されると共に前記内輪５０ａの外周位置に配置され、円筒内周面が形成された外輪５０ｃと、前記内輪５０ａと外輪５０ｃとの間に介装されたローラ５０ｄと、該ローラ５０ｄを等間隔で保持する保持器５０ｅと、前記ロータ５０ｂに内蔵された電磁コイル５０ｆと、前記ロータ５０ｂと軸方向に対向する位置に配置されたアーマチュア５０ｇと、該アーマチュア５０ｇと前記保持器５０ｅとの間に介装されたスイッチばね５０ｈと、を有して構成されている。

この電磁式メカニカルクラッチ５０によれば、電磁コイル５０ｆに通電すれば保持器５０ｅを拘束することによりローラクラッチがロックし、どちらの方向にもトルク伝達ができる。一方、トルク伝達中に電磁コイル５０ｆへの通電を遮断すれば、トルクが無くなった時点で自然に空転に切り替えることができ、駆動・空転の切替りはスムーズである。また、電磁クラッチ等に比較して高トルク容量でコンパクトな設計ができる。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用操舵装置にあっては、実施例１の(1),(2)および実施例２の(4),(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(6) 摩擦式クラッチ機構を、電磁石と２方向ローラクラッチとを組み合わせた電磁式メカニカルクラッチユニット５０としたため、駆動・空転の切り替わりをスムーズに行えると共に、伝達トルク容量が同じ場合に電磁クラッチと比較してコンパクトに配置することができる。

以上、本発明の車両用操舵装置を実施例１，２，３に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１，２，３に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施例１，２では、摩擦式クラッチ機構として電磁クラッチを示し、実施例３では摩擦式クラッチ機構として電磁式メカニカルクラッチユニットを示したが、摩擦トルクによりトルク伝達するクラッチ機構であれば、実施例１，２，３に示した摩擦式クラッチ機構に限られることはない。

実施例１，２，３では、転舵アクチュエータを２重系とするＳＢＷシステムの例を示したが、例えば、ＳＢＷシステム（反力アクチュエータ＋転舵アクチュエータ）と油圧パワーステアリングシステムとを組み合わせたシステムや、ＳＢＷシステム（反力アクチュエータ＋転舵アクチュエータ）と電動パワーステアリングシステムとを組み合わせたシステムとしても良い。この組み合わせシステム例では、ＳＢＷシステムの故障発生時には、クラッチ機構を接続するだけで、油圧ＰＳシステムや電動ＰＳシステムによりアシスト力を付与することができるため、転舵アクチュエータを実施例１のように２重系にする必要性が低下し、転舵アクチュエータの数を削減することができる。

実施例１の車両用操舵装置を示す全体システム図である。 実施例１装置の電磁クラッチによる摩擦式クラッチ機構を示す断面図である。 実施例１装置のケーブル式バックアップ機構を示す斜視図である。 実施例１装置のケーブル式バックアップ機構を示す横断面図及びＡ方向矢視図である。 実施例１装置のケーブル式バックアップ機構のケーブルを示す斜視図である。 実施例２の車両用操舵装置を示す全体システム図である。 実施例３装置の電磁式メカニカルクラッチユニットによる摩擦式クラッチ機構を示す縦断面図とＺ−Ｚ線による断面図である。

符号の説明

１ ステアリングホイール（操作入力手段）
２ 操作部
３ 操向輪
４ 転舵部
５ 第１摩擦式クラッチ機構
６ 第２摩擦式クラッチ機構
７ 操舵角センサ
８ 反力アクチュエータ
９ 第１コラムシャフト
１０ 第２コラムシャフト
１１ 第１転舵アクチュエータ
１２ 第２転舵アクチュエータ
１３ ピニオン角センサ
１４ ピニオンシャフト（第１ピニオンシャフト）
１５ 第２ピニオンシャフト
１６ ステアリング機構
１７ ケーブル式バックアップ機構
１８ 車速センサ
１９ ステア・バイ・ワイヤコントローラ
２０ 反力アクチュエータ駆動回路
２１ クラッチ駆動回路
２２ 第１転舵アクチュエータ駆動回路
２３ 第２転舵アクチュエータ駆動回路

Claims (4)

1. 操作入力手段を有する操作部と、
   操向輪を転舵する転舵部と、
   機械的に切り離された前記操作入力手段と前記操向輪とを連結するクラッチ機構と、
   前記操作部と前記転舵部との間に湾曲して設けられるとともに互いにスライド可能なインナーケーブルとアウターチューブとからなるケーブルを有し、前記クラッチ機構が締結されたとき、前記操作入力手段からの操舵トルクを、前記ケーブルを介して前記操向輪へ伝達するケーブル式バックアップ機構と、
   を備えた車両用操舵装置において、
   前記クラッチ機構を、少なくとも前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設け、締結時に摩擦トルクによりトルクを伝達させる摩擦式クラッチ機構とし、
   前記摩擦式クラッチ機構の伝達トルク容量を、前記インナーケーブルの軸方向降伏点および前記アウターチューブの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したことを特徴とする車両用操舵装置。
2. 請求項１に記載された車両用操舵装置において、
   前記摩擦式クラッチ機構を、前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設けた第１摩擦式クラッチ機構と、前記ケーブル式バックアップ機構と前記転舵部との間に設けた第２摩擦式クラッチ機構とにより構成し、
   前記両摩擦式クラッチ機構が締結している状態で第１摩擦式クラッチ機構が滑りを開始する限界伝達トルクを、第２摩擦式クラッチ機構が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定したことを特徴とする車両用操舵装置。
3. 操作入力手段を有する操作部と、
   操向輪を転舵する転舵部と、
   機械的に切り離された前記操作入力手段と前記操向輪とを連結するクラッチ機構と、
   前記操作部と前記転舵部との間に設けられ、前記クラッチ機構が締結されたとき、前記操作入力手段からの操舵トルクを前記操向輪へ伝達するケーブル式バックアップ機構と、
   を備えた車両用操舵装置において、
   前記クラッチ機構を、前記操作入力手段と前記ケーブル式バックアップ機構との間に設けた第１摩擦式クラッチ機構と、前記ケーブル式バックアップ機構と前記転舵部との間に設けた第２摩擦式クラッチ機構とにより構成し、
   前記両摩擦式クラッチ機構が締結している状態で第１摩擦式クラッチ機構が滑りを開始する限界伝達トルクを、第２摩擦式クラッチ機構が滑りを開始する限界伝達トルクよりも低く設定したことを特徴とする車両用操舵装置。
4. 請求項３に記載された車両用操舵装置において、
   前記ケーブル式バックアップ機構は、前記操作部と前記転舵部との間に湾曲して設けられたアウターチューブと、該アウターチューブの内部にスライド自在に収納されたインナーケーブルとを有し、
   前記第１摩擦式クラッチ機構の伝達トルク容量を、前記インナーケーブルの軸方向降伏点および前記アウターチューブの軸方向降伏点の何れか低い方に達しない範囲に設定したことを特徴とする車両用操舵装置。

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