JP4635887B2

JP4635887B2 - ステアリング装置

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Publication number: JP4635887B2
Application number: JP2006023354A
Authority: JP
Inventors: 徹鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP2007203826A

Description

本発明は、ステアリング装置に関し、特に伝達比可変ユニットを備えるステアリング装置に関する。

車両には、盗難防止のためステアリングホイールの回転をロックするステアリングロック機構が設けられている。ステアリングホイールはステアリングシャフトを介して車輪を転舵する転舵ユニットに連結されており、ステアリングロック機構は通常このステアリングシャフトに設けられる。たとえば被転舵輪である前輪の一方が転舵されたまま縁石などに乗り上げた場合や、下り坂前下がり駐車の際に前輪を左折方向に転舵させて縁石に当て止めした場合、車輪には転舵方向に外力が与えられる。この外力はステアリングシャフトを介してステアリングロック機構に伝達され、ステアリングロック機構に負荷が与えられる。このようにステアリングロック機構に負荷が与えられることによって、ロックの円滑性を向上させることが困難となる。

このため、たとえば特許文献１では、イグニッションキーの挿入直後に、ハンドルの回動操作をアシストする電動モータを作動させてステアリングシャフトを回動することにより、ロックバーのロック溝からの引き抜きを補助する電動パワーステアリング装置が提案されている。また、たとえば特許文献２では、キーの挿入を検知するセンサからキーの検知信号を入力すると、電動パワーステアリング装置の制御を開始する車両のステアリングロック装置が提案されている。また、たとえば特許文献３では、予め設定された駆動条件が発生した場合に、ステアリングホイールがアクチュエータの駆動によって所定位置へ移動される操舵装置が提案されている。
特開２００１−１７１５３４号公報特開２００２−２１１４１９号公報特開平９−２０２２５０号公報

たとえば上述したように前輪の一方が転舵されたまま縁石などに乗り上げた場合にステアリングロックを円滑に解除させるために上述の特許文献で提案される技術を適用すると、電動パワーステアリング装置によってさらに縁石に乗り上げる方向に車輪を転舵させなければならない。このため、電動パワーステアリング装置による消費電力は大きなものとなる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両停車中において車輪からステアリングシャフトを介して伝達される負荷による影響を低い消費電力で抑制することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトの回転をロックするステアリングロック機構と、ステアリングシャフトと、車輪を転舵する転舵ユニットに連結される出力軸との間に回転方向の差動を発生させる伝達比可変ユニットと、を備える。前記伝達比可変ユニットは、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、アクチュエータを作動させてステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させる。

この態様によれば、ステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように差動を発生させるため、低い消費電力で、車輪から伝達される力によるロック機構などへの影響を抑制することができる。また、ロックを解除する以前にステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクを低減することができるため、長期間ロック機構などに負荷が与えられることを抑制することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明のある態様のステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトの回転をロックするステアリングロック機構と、ステアリングシャフトと、車輪を転舵する転舵ユニットに連結される出力軸との間に回転方向の差動を発生させる伝達比可変ユニットと、を備える。前記伝達比可変ユニットは、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトと出力軸との間の回転方向の差動の規制を解除することによりステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させる。

この態様によれば、差動の規制を解除するという簡易な制御によってロック機構などに与えられる負荷を低減することができる。

前記伝達比可変ユニットは、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトまたは出力軸に所定のトルクより大きいトルクが与えられた場合に、ステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、ステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させてもよい。この態様によれば、ステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低い場合にはステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させる機会を低減することができ、消費電力を低減させることができる。

本発明のステアリング装置によれば、車両停車中において車輪からステアリングシャフトを介して伝達される負荷による影響を低い消費電力で抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るステアリングシステム１０Ａの全体構成図である。ステアリングシステム１０Ａは、車両においてステアリングホイール１２の回転を前輪５４の転舵に変換するシステムである。本図は、ステアリングシステム１０Ａを車両上方から下方に向かって見た図である。ステアリングシステム１０Ａは、ステアリング装置８０Ａおよび転舵ユニット４０を有する。

ステアリング装置８０Ａは、ステアリングホイール１２、ステアリングシャフト１４、舵角センサ１６、イグニッションセンサ１８、ステアリングロック機構２０、出力軸１５、トルクセンサ２４、電動パワーステアリング機構３２、連結軸１７、伝達比可変ユニットＥＣＵ（ＥＣＵ：電子制御ユニット）１００、およびＥＰＳＥＣＵ（ＥＰＳ：Electric Power Steering）１５０を有する。

ステアリングホイール１２は、車両室内に設けられ、運転者によって回転操作される。ステアリングシャフト１４は、ステアリングホイール１２と共に回転するように一端がステアリングホイール１２に連結される。

舵角センサ１６はステアリングシャフト１４に設けられ、ステアリングホイール１２の操舵角および操舵方向を検出する。舵角センサ１６は伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０に接続されている。舵角センサ１６の検出結果は、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０に出力される。

イグニッションセンサ１８は、ユーザによるイグニッションキーのオンおよびオフの操作を検出する。イグニッションセンサ１８は伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０に接続されている。イグニッションセンサ１８の検出結果は、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０に出力される。

ステアリングロック機構２０は、ロックバー（図示せず）およびロックホルダ（図示せず）を有する。ロックホルダは円環状に設けられ、ステアリングシャフト１４に同軸に嵌着され固定される。ロックホルダの外周には、径方向外向きに突出する複数の歯部が形成されている。ロックバーは、棒状または平板状に形成され、車両のキーが挿入されるキーシリンダと連結されている。

ユーザによってキーと共にキーシリンダがイグニッションキーがオフとなる位置まで回転されると、ロックバーがロックホルダの歯部の間に進出する。この状態でステアリングホイール１２を回転させようとするとロックバーの側面がロックホルダの歯部の側面に当接する。このため、イグニッションキーがオフにされている間は、ステアリングロック機構２０によってステアリングホイール１２の回転が規制される。

キーシリンダにキーが挿入され、キーとともにキーシリンダがイグニッションキーがオンとなる位置まで回転されると、ロックバーがロックホルダの歯部の間から退出する。このため、イグニッションキーがオンにされている間は、ステアリングロック機構２０によるステアリングホイール１２の回転の規制が解除される。

伝達比可変ユニット２２は、後述する差動発生機構および差動ロック機構を有する。伝達比可変ユニット２２は、ステアリングロック機構２０の後述する転舵ユニット側に設けられ、同軸に配置されたステアリングシャフト１４の他端および出力軸１５の一端に連結される。差動発生機構は、モータ（図示せず）、波動発生器（図示せず）、フレクスプライン（図示せず）、ドリブンギヤ（図示せず）、およびステータギヤ（図示せず）を含む。

波動発生器は、プラグ（図示せず）および可撓性ベアリング（図示せず）により構成される。プラグは外周が楕円形状の板状に形成される。プラグの楕円形状の中心はモータ軸に固定される。プラグの外周には可撓性を有する可撓性ベアリングが取り付けられる。ドリブンギヤとステータギヤは同一のピッチ円および異なる歯数を有する内歯として形成される。ステータギヤは、ステアリングシャフト１４と共に回転するようにステアリングシャフト１４に連結される。ドリブンギヤは、出力軸１５と共に回転するように出力軸１５に連結される。ドリブンギヤとステータギヤは同軸に隣接して設けられる。

フレクスプラインは、可撓性のある材料によって円筒状に成形される。フレクスプラインは外周に外歯としてのギヤ部を有する。フレクスプラインはドリブンギヤおよびステータギヤの内部に配置される。波動発生器は円筒形のフレクスプラインの内部に配置される。波動発生器がフレクスプラインの内部に配置されることによりフレクスプラインの一部が撓められ、フレクスプラインのギヤの一部とステータギヤおよびドリブンギヤの一部が噛合する。この状態でモータによって波動発生器が駆動されると、フレクスプラインのギヤとステータギヤおよびドリブンギヤが噛合する箇所が周方向に移動する。上述したようにステータギヤとドリブンギヤとは歯数が異なるため、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に回転方向の差動が発生する。このように、差動発生機構は、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に回転方向の差動を発生させるアクチュエータとして機能する。

差動ロック機構は、ソレノイド（図示せず）、ロックピン（図示せず）、およびロックホルダ（図示せず）を有する。ロックホルダは円環状に形成され、伝達比可変ユニット２２のモータ軸に嵌着され固定される。ロックホルダの外周には、径方向外向きに突出する複数の歯部が形成されている。ロックバーは、棒状または平板状に形成され、ソレノイドと連結している。ソレノイドが作動すると、ロックピンはロックホルダの歯部の間に進出し、モータ軸の回転が規制される。差動ロック機構は、こうしてステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動を規制する。ソレノイドの作動が停止すると、ロックピンはバネの付勢力などによってロックホルダの歯部の間から退出し、モータ軸の回転の規制が解除される。差動ロック機構は、こうしてステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動の規制を解除する。

トルクセンサ２４は、出力軸１５に設けられ、出力軸１５に与えられるトルクを検出する。トルクセンサ２４にはトーションバーが設けられている。トルクセンサ２４は、トーションバーの捻れ角度を検出することによって出力軸１５に与えられるトルクを検出する。トルクセンサ２４は、伝達比可変ユニット２２の転舵ユニット側に設けられる。トルクセンサ２４は伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０に接続されている。トルクセンサ２４の検出結果は、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０に出力される。

電動パワーステアリング機構３２は、トルクセンサ２４の転舵ユニット側に設けられる。電動パワーステアリング機構３２は、モータ２８、減速機構２６、および角度センサ３０を有する。モータ２８のモータ軸は減速機構２６に接続される。減速機構２６にはギヤが設けられ、出力軸１５に設けられたギヤ部と噛合する。モータ２８が作動すると、その回転運動が減速機構２６によって減速され、出力軸１５が回転駆動される。角度センサ３０はモータ２８の回転角度を検出する。角度センサ３０はＥＰＳＥＣＵ１５０に接続される。角度センサ３０による検出結果はＥＰＳＥＣＵ１５０に入力される。

出力軸１５の他端は、ユニバーサルジョイント３４を介して連結軸１７の一端に連結される。連結軸１７の他端にはピニオンギヤ（図示せず）が設けられている。

転舵ユニット４０は、ギヤボックス４４、操舵軸４６、タイロッド４８、ナックルアーム５０を含む。ギヤボックス４４は略円筒形状に形成され、軸方向が車両左右方向と平行となるように配置される。ギヤボックス４４の内部には操舵軸４６が挿通される。操舵軸４６は、両端がギヤボックス４４から突出するよう配置される。操舵軸４６にはラックギヤが設けられている。連結軸１７のピニオンギヤと操舵軸４６のラックギヤがギヤボックス４４内部において噛合し、ラックアンドピニオン機構４２が構成される。ラックアンドピニオン機構４２によって、ステアリングホイール１２の回転が操舵軸４６の軸方向の推進に変換される。

操舵軸４６の端部にはそれぞれタイロッド４８の一端が連結される。タイロッド４８の他端は、前輪５４を支持するナックルアーム５０に連結される。ナックルアーム５０は、キングピン５２を中心に回動可能に車両に取り付けられる。操舵軸４６が軸方向に推進すると、タイロッド４８を介してナックルアーム５０が回動され、前輪５４が転舵される。

ＥＰＳＥＣＵ１５０は、舵角センサ１６およびトルクセンサ２４の検出結果を利用して、出力軸１５を駆動する目標アシストトルクを算出する。ＥＰＳＥＣＵ１５０は、算出した目標アシストトルクを発生させるための電流をモータ２８に供給するよう、制御電流を駆動回路１５２に出力する。駆動回路１５２は、ＥＰＳＥＣＵ１５０から供給された制御電流に応じた電流をバッテリ９０からモータ２８に供給し、モータ２８を作動させる。ＥＰＳＥＣＵ１５０は、このように操舵角やトルクに応じてユーザによるステアリングホイール１２の操舵をアシストする。ＥＰＳＥＣＵ１５０は、イグニッションセンサ１８によってイグニッションキーがオンにされたと検出されてからオフにされたと検出されるまでの間、ユーザによるステアリングホイール１２の操舵をアシストする操舵アシスト制御を実行する。

伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、ユーザによる操舵の操作性を向上させるため、伝達比可変ユニット２２を作動させてステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に回転方向の差動を発生させる。以下、図２を参照して伝達比可変ユニットＥＣＵ１００について詳細に説明する。

図２は、第１の実施形態に係る伝達比可変ユニットＥＣＵ１００の機能ブロック図である。伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、差動ロック制御部１０４、差動制御部１０６、記憶部１０８、およびタイマ１１０を有する。差動ロック制御部１０４は、差動ロック機構６０による差動発生機構６２のロックを制御する。差動制御部１０６は、差動発生機構６２によるステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動の発生を制御する。記憶部１０８には、経過時間の閾値や出力軸１５に与えられるトルクの閾値などが格納されている。タイマ１１０は時間を計測する。

伝達比可変ユニット２２のモータには、回転センサ（図示せず）が設けられている。回転センサは伝達比可変ユニットＥＣＵ１００に接続されており、回転センサの検出結果は伝達比可変ユニットＥＣＵ１００に出力される。差動ロック制御部１０４は、回転センサの検出結果を利用して、たとえば伝達比可変ユニット２２にフェールが発生したと判定されるための条件など、伝達比可変ユニット２２による差動をロックする必要があると認められる所定の条件を満たすか否かを判断する。検出結果が所定の条件を満たす場合、差動ロック制御部１０４は、差動ロック機構６０のソレノイドへ電力を供給するよう、駆動回路１０２に制御電流を供給する。駆動回路１０２は、差動ロック機構６０のソレノイドに電力を供給し、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動をロックする。たとえば伝達比可変ユニット２２にフェールが生じた場合、このようにステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動がロックされることにより、運転者はその後固定された伝達比によって確実に車輪を転舵することが可能となる。

差動制御部１０６は、舵角センサ１６、トルクセンサ２４、および車輪の回転速度を検出する車輪速センサ３６の検出結果を利用して、ステアリングシャフト１４と出力軸１５の間の相対的な目標差動角度を算出する。差動制御部１０６は、算出した目標差動角度に応じた電流をモータに供給するよう、制御電流を駆動回路１０２に出力する。駆動回路１０２は、供給された制御電流に応じた電流をバッテリ９０からモータに供給する。差動制御部１０６は、このように操舵角、トルクおよび車輪速に応じてステアリングシャフト１４と出力軸１５の間に回転方向の差動を発生させる。

伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、イグニッションセンサ１８によってイグニッションキーがオンにされたと検出されてからオフにされたと検出されるまでの間、ステアリングシャフト１４と出力軸１５の間に回転方向の差動を発生させる伝達比可変制御を実行する。

図１に戻って、たとえば前輪５４の一方が転舵されたまま縁石などに乗り上げた場合、前輪５４には転舵方向への力が作用する。本実施形態に係るステアリング装置８０Ａでは、ステアリングホイール１２から転舵ユニット４０に向かって、ステアリングロック機構２０、伝達比可変ユニット２２、トルクセンサ２４、減速機構２６という順にそれぞれが配置される。したがって、ステアリングロック機構２０から転舵ユニット４０までに配置される、ステアリングロック機構２０、伝達比可変ユニット２２、トルクセンサ２４、および電動パワーステアリング機構３２には前輪５４の転舵方向に作用する力が伝達される。

このため前輪５４の転舵方向に作用する力はステアリングロック機構２０に伝達され、ステアリングロック機構２０におけるロックバーの側面とロックホルダの歯部の側面とが強く押圧される。これによって、ロックバーの側面とロックホルダの歯部の側面との摩擦力が増加する。このような摩擦力の増加を考慮して、引き抜き力の強いステアリングロック機構２０の採用するとコストアップに繋がる。

また、たとえば前輪５４の一方が転舵されたまま縁石などに乗り上げた状態が長時間継続した場合、ロックバーの側面およびロックホルダの歯部の側面に長時間強い押圧力が与えられる。このような長時間の押圧力を考慮してロックバーおよびロックホルダの強度を上げると、ステアリングロック機構２０の大型化などに繋がる。

また、トルクセンサ２４は、トーションバーの所定角度以上の捻れを規制する規制部材を有する。ステアリングロック機構２０によってステアリングシャフト１４の回転がロックされた状態で前輪５４に転舵する方向の力が与えられると、前輪５４出力軸１５に大きなトルクが与えられる。これによってトーションバーが所定角度捻れた場合、規制部材によってそれ以上の角度の捻れが規制される。この状態が長時間継続することによるトーションバーや規制部材の変形などを抑制するために、トーションバーや規制部材の強度を上げると、トルクセンサ２４の大型化などに繋がる。

このため、本実施形態に係るステアリング装置８０Ａにおいて、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、ステアリングロック機構２０によりステアリングシャフト１４がロックされた後、ステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、ステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させるよう、伝達比可変ユニット２２を制御する。以下、この制御手順について、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。

図３は、第１の実施形態に係るステアリング装置８０Ａの動作手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、イグニッションキーがオンにされたときに開始する。

伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、イグニッションセンサ１８の検出結果を利用してイグニッションキーがオフにされたか否かを判定することにより（Ｓ１１）、ステアリングロック機構２０によってステアリングシャフト１４の回転がロックされているか否かを判定する。このため、イグニッションセンサ１８は、ステアリングロック機構２０によってステアリングシャフト１４の回転がロックされているか否かを検出するロック状態検出手段として機能し、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、ステアリングロック機構２０によってステアリングシャフト１４の回転がロックされているか否かを判定するロック状態判定部として機能する。

イグニッションキーがオフにされていないと判定された場合（Ｓ１１のＮ）、ステアリングロック機構２０によってステアリングシャフト１４の回転はロックされていないと判定し、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、引き続きイグニッションキーがオフにされたか否かを所定時間毎に判定する。イグニッションキーがオフにされたと判定された場合（Ｓ１１のＹ）、ステアリングロック機構２０によってステアリングシャフト１４の回転はロックされ車両が駐車された判定し、タイマ１１０は、イグニッションキーがオフにされてから経過した経過時間ｔの計測を開始する（Ｓ１２）。

時間の計測が開始されると、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、所定時間毎に経過時間ｔが所定時間ｔ_１に達したか否かを判定する（Ｓ１３）。経過時間ｔが所定時間ｔ_１より小さいと判定された場合（Ｓ１３のＮ）、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、引き続き経過時間ｔが所定時間ｔ_１に達したか否かを所定時間毎に判定する。

経過時間ｔが所定時間ｔ_１以上と判定された場合（Ｓ１３のＹ）、トルクセンサ２４の検出結果から出力軸１５に与えられるトルクＴを算出する。伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、記憶部１０８に格納された第１所定トルクＴ_１を参照し、出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が第１所定トルクＴ_１以上か否かを判定する（Ｓ１４）。このときの第１所定トルクＴ_１は、そのトルクが与えられて所定時間ｔ_１を経過しても、ステアリングロック機構２０によるロックの解除やトルクセンサ２４のトーションバーなどに与える影響が低い値に設定される。

出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が第１所定トルクＴ_１より小さいと判定された場合（Ｓ１４のＮ）、ステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４に与えられるトルクを低減する必要性は低いため、再びＳ１２の処理に戻る。このように所定時間毎にステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４に与えられるトルクが所定の値を越えているかを判定することによって、トルクを低減するための処理を実行する頻度が抑制され消費電力が低減される。また所定の値を超えていない場合にこのトルクを低減する処理を実施しないことによって、ステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４に与えられるトルクを低減する必要性が低い場合にトルクを低減する処理を実施することが抑制され、消費電力が低減される。

出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が第１所定トルクＴ_１以上と判定された場合（Ｓ１４のＹ）、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、ステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４に与えられるトルクを低減する必要があると判定する。このため、これらに与えられるトルクを低減するトルク低減処理を実行する。

このトルク低減処理において、まず差動制御部１０６は、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に発生させるべき目標差動角度を算出する（Ｓ１５）。記憶部１０８には、トルクセンサ２４の検出結果により得られる出力軸１５に与えられるトルクと、ステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４への影響が低いとされる値までこのトルクを低減させるために必要な差動角度が対応付けられたマップが格納されている。差動制御部１０６は、このマップを参照して目標差動角度を算出する。

差動ロック制御部１０４は、差動ロック機構６０のソレノイドに供給している電力を停止させてロックピンをロックホルダから退出させ、ステアリングシャフト１４と出力軸１５の間の差動のロックを解除する（Ｓ１６）。差動のロックが解除されると、差動制御部１０６は、差動発生機構６２に供給する電流を制御して、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に目標角度の差動が発生するまで差動発生機構６２を作動させる（Ｓ１７）。

目標角度まで差動が発生すると、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が第２所定トルクＴ_２以下まで低下したか否かを判定する（Ｓ１８）。第２所定トルクは、長時間そのトルクがステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４に与えられてもステアリングロック機構２０によるロックの解除やトルクセンサ２４のトーションバーなどに与える影響が充分に低い値に設定される。なお、第２所定トルクＴ_２がゼロに設定されてもよいことは勿論である。

出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が、まだ第２所定トルクＴ_２より大きいと判定された場合（Ｓ１８のＮ）、Ｓ１５の処理に戻る。伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が第２所定トルクＴ_２以下となるまでこの処理を繰り返す。

出力軸１５に与えられるトルクＴの絶対値が第２所定トルクＴ_２以下と判定された場合（Ｓ１８のＹ）、差動ロック制御部１０４は、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動をロックするよう差動ロック機構６０を作動させる（Ｓ１９）。これによって前輪５４の転舵が抑制される。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係るステアリングシステム１０Ｂに含まれるステアリング装置８０Ｂの動作手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るステアリングシステム１０Ｂおよびこれに含まれるステアリング装置８０Ｂの構成は、第１の実施形態に係るステアリングシステム１０Ａおよびこれに含まれるステアリング装置８０Ａの構成と同様であることから説明を省略する。本フローチャートにおける処理は、イグニッションキーがオンにされたときに開始する。なお、Ｓ３１、Ｓ３２、およびＳ３３は、図３におけるＳ１１、Ｓ１２、およびＳ１３と同様であることから説明を省略する。

経過時間ｔが所定時間ｔ_１より小さいと判定された場合（Ｓ３３のＮ）、伝達比可変ユニットＥＣＵ１００は、引き続き経過時間ｔが所定時間ｔ_１に達したか否かを所定時間毎に判定する。

経過時間ｔが所定時間ｔ_１以上と判定された場合（Ｓ３３のＹ）、ステアリングシャフト１４または出力軸１５に与えられるトルクにかかわらず、差動ロック制御部１０４は、差動ロック機構６０のソレノイドに供給している電力を停止させてロックピンをロックホルダから退出させ、ステアリングシャフト１４と出力軸１５の間の差動のロックを解除する（Ｓ３４）。これによって、伝達比可変ユニット２２にトルクが与えられている場合には、そのトルクによってステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に差動が発生し、ステアリングロック機構２０およびトルクセンサ２４に与えられるトルクを低減することができる。このため、伝達比可変ユニット２２を作動させる場合に比べ消費電力を低減することができる。差動のロックが解除されると、差動ロック制御部１０４は、差動をロックする（Ｓ３５）。これによって前輪５４の転舵が抑制される。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係るステアリングシステム１０Ｃの全体構成図である。なお、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｃを構成するイグニッションセンサ１８、伝達比可変ユニット２２、トルクセンサ２４、および電動パワーステアリング機構３２の伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０への接続状態は、第１の実施形態に係るステアリング装置８０Ａと同様であることから説明を省略する。また転舵ユニット４０についても第１の実施形態と同様であることから説明を省略する。

このように、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｃでは、ステアリングホイール１２から転舵ユニット４０に向かって、ステアリングロック機構２０、トルクセンサ２４、伝達比可変ユニット２２、電動パワーステアリング機構３２という順にそれぞれが配置される。したがって、ステアリングロック機構２０から転舵ユニット４０までに配置される、ステアリングロック機構２０、トルクセンサ２４、伝達比可変ユニット２２、および電動パワーステアリング機構３２には前輪５４の転舵方向に作用する力が伝達される。

本実施形態に係るステアリング装置８０Ｃの伝達比可変ユニットＥＣＵ１００も、図３のフローチャート、または図４のフローチャートに記載される処理を実施する。これによって、このような順序で各構成要素が配置されたステアリング装置８０Ｃにおいても、前輪５４の転舵方向に作用する力によるステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４への影響が低減される。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係るステアリングシステム１０Ｄの全体構成図である。なお、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｄを構成するイグニッションセンサ１８、伝達比可変ユニット２２、トルクセンサ２４、および電動パワーステアリング機構３２の伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０への接続状態は、第１の実施形態に係るステアリング装置８０Ａと同様であることから説明を省略する。また転舵ユニット４０についても第１の実施形態と同様であることから説明を省略する。

このように、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｄでは、ステアリングホイール１２から転舵ユニット４０に向かって、ステアリングロック機構２０、トルクセンサ２４、電動パワーステアリング機構３２、伝達比可変ユニット２２という順にそれぞれが配置される。したがって、ステアリングロック機構２０から転舵ユニット４０までに配置される、ステアリングロック機構２０、トルクセンサ２４、電動パワーステアリング機構３２、および伝達比可変ユニット２２には前輪５４の転舵方向に作用する力が伝達される。

本実施形態に係るステアリング装置８０Ｄの伝達比可変ユニットＥＣＵ１００も、図３のフローチャート、または図４のフローチャートに記載される処理を実施する。これによって、このような順序で各構成要素が配置されたステアリング装置８０Ｄにおいても、前輪５４の転舵方向に作用する力によるステアリングロック機構２０やトルクセンサ２４への影響が低減される。

（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に係るステアリングシステム１０Ｅの全体構成図である。なお、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｅを構成するイグニッションセンサ１８、伝達比可変ユニット２２、トルクセンサ２４、および電動パワーステアリング機構３２の伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０への接続状態は、第１の実施形態に係るステアリング装置８０Ａと同様であることから説明を省略する。また転舵ユニット４０についても第１の実施形態と同様であることから説明を省略する。

このように、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｅでは、ステアリングホイール１２から転舵ユニット４０に向かって、トルクセンサ２４、電動パワーステアリング機構３２、伝達比可変ユニット２２という順にそれぞれが配置される。また、ステアリングロック機構２０は、電動パワーステアリング機構３２の減速機構２６の回転をロックする。したがって、ステアリングロック機構２０から転舵ユニット４０までに配置される、ステアリングロック機構２０、電動パワーステアリング機構３２の減速機構２６、および伝達比可変ユニット２２には前輪５４の転舵方向に作用する力が伝達される。

本実施形態に係るステアリング装置８０Ｅの伝達比可変ユニットＥＣＵ１００も、図３のフローチャート、または図４のフローチャートに記載される処理を実施する。これによって、このような順序で各構成要素が配置されたステアリング装置８０Ｅにおいても、前輪５４の転舵方向に作用する力によるステアリングロック機構２０や電動パワーステアリング機構３２の減速機構２６への影響が低減される。

（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に係るステアリングシステム１０Ｆの全体構成図である。なお、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｆを構成するイグニッションセンサ１８、伝達比可変ユニット２２、トルクセンサ２４、および電動パワーステアリング機構３２の伝達比可変ユニットＥＣＵ１００およびＥＰＳＥＣＵ１５０への接続状態は、第１の実施形態に係るステアリング装置８０Ａと同様であることから説明を省略する。また転舵ユニット４０についても第１の実施形態と同様であることから説明を省略する。

このように、本実施形態に係るステアリング装置８０Ｆでは、ステアリングホイール１２から転舵ユニット４０に向かって、トルクセンサ２４、電動パワーステアリング機構３２、ステアリングロック機構２０、伝達比可変ユニット２２という順にそれぞれが配置される。したがって、ステアリングロック機構２０から転舵ユニット４０までに配置される、ステアリングロック機構２０および伝達比可変ユニット２２には前輪５４の転舵方向に作用する力が伝達される。

本実施形態に係るステアリング装置８０Ｆの伝達比可変ユニットＥＣＵ１００も、図３のフローチャート、または図４のフローチャートに記載される処理を実施する。これによって、このような順序で各構成要素が配置されたステアリング装置８０Ｆにおいても、前輪５４の転舵方向に作用する力によるステアリングロック機構２０への影響が低減される。

本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。

図３のＳ１１、または図４のＳ３１において、イグニッションキーがオフにされたか否かを判定する代わりに、差動ロック機構６０のロックピンがロックホルダに進出しているか否かを判定してもよい。この場合、差動ロック機構６０には、ロックピンのロックホルダへの進退を検出するロックセンサが設けられる。これによって、ステアリングシャフト１４がステアリングロック機構２０によってロックされているか否かを直接検出することができる。

図３のＳ１１、または図４のＳ３１において、イグニッションキーがオフにされたか否かを判定する代わりに、キーがキーシリンダに無いか否かを判定してもよい。この場合、ステアリング装置８０には、キーシリンダにキーが挿入されているか否かを検出するキー有無検出センサが設けられる。これによっても、車両駐車時か否かを判定することができる。

ステアリングロック機構２０は、キーシリンダの回転と機械的に連動してステアリングシャフト１４の回転をロックするものではなく、電動でステアリングシャフト１４の回転をロックするものであってもよい。この場合、ロックバーにはモータまたはソレノイドなどの電動アクチュエータが連結される。イグニッションセンサ１８の検出結果を利用して、イグニッションキーがオフにされたと判定された場合に電動アクチュエータが作動されてステアリングシャフト１４の回転がロックされ、イグニッションキーがオンにされたと判定された場合に電動アクチュエータが逆に作動されてステアリングシャフト１４の回転のロックが解除される。このように電動でステアリングシャフト１４の回転をロックするステアリングロック機構２０が設けられたステアリング装置８０では、前輪５４の転舵方向に作用する力がステアリングロック機構２０に伝達されることを考慮してステアリングロック機構２０を大型化する必要性が低減され、コストを抑制することが可能となる。

差動ロック機構は、フレクスプラインと、ステータギヤまたはドリブンギヤとを噛合させ、または噛合を解除することによって、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動のロックおよびロックの解除を実施してもよい。たとえば、差動ロック機構は、波動発生機構と共にフレクスプラインをステータギヤ側またはドリブンギヤ側に移動することによって、フレクスプラインと、ドリブンギヤまたはステータギヤとの噛合を解除してもよい。また、差動ロック機構６０は、フレクスプラインをステータギヤおよびドリブンギヤの双方と噛合する位置に移動することによって、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間の差動をロックしてもよい。これによっても伝達比可変ユニット２２にトルクが与えられている場合に、ステアリングシャフト１４と出力軸１５との間に回転方向の差動を発生させることができ、ステアリングロック機構２０またはトルクセンサ２４に与えられるトルクを低減することができる。

第１の実施形態に係るステアリングシステムの全体構成図である。第１の実施形態に係る伝達比可変ユニットＥＣＵの機能ブロック図である。第１の実施形態に係るステアリングシステムに含まれるステアリング装置の動作手順を示すフローチャートである。第２の実施形態に係るステアリング装置の動作手順を示すフローチャートである。第３の実施形態に係るステアリングシステムの全体構成図である。第４の実施形態に係るステアリングシステムの全体構成図である。第５の実施形態に係るステアリングシステムの全体構成図である。第６の実施形態に係るステアリングシステムの全体構成図である。

符号の説明

１０Ａ及至Ｆステアリングシステム、１２ステアリングホイール、１４ステアリングシャフト、１５出力軸、１６舵角センサ、１８イグニッションセンサ、２０ステアリングロック機構、２２伝達比可変ユニット、２４トルクセンサ、３２電動パワーステアリング機構、８０Ａ及至Ｆステアリング装置、１００伝達比可変ユニットＥＣＵ、１５０ＥＰＳＥＣＵ。

Claims

ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトの回転をロックするステアリングロック機構と、
ステアリングシャフトと、車輪を転舵する転舵ユニットに連結される出力軸との間に回転方向の差動を発生させる伝達比可変ユニットと、を備え、
前記伝達比可変ユニットは、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、アクチュエータを作動させてステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させることを特徴とするステアリング装置。
ステアリングホイールに連結されるステアリングシャフトの回転をロックするステアリングロック機構と、
ステアリングシャフトと、車輪を転舵する転舵ユニットに連結される出力軸との間に回転方向の差動を発生させる伝達比可変ユニットと、を備え、
前記伝達比可変ユニットは、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトと出力軸との間の回転方向の差動の規制を解除することによりステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させることを特徴とするステアリング装置。
前記伝達比可変ユニットは、前記ステアリングロック機構によりステアリングシャフトがロックされた状態においてステアリングシャフトまたは出力軸に所定のトルクより大きいトルクが与えられた場合に、ステアリングシャフトまたは出力軸に与えられるトルクが低減するように、ステアリングシャフトと出力軸との間に回転方向の差動を発生させることを特徴とする請求項１または２に記載のステアリング装置。