JP4877027B2

JP4877027B2 - 車両用操舵装置

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Publication number: JP4877027B2
Application number: JP2007105836A
Authority: JP
Inventors: 康晴寺田; 亨高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-13
Filing date: 2007-04-13
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-04-13
Also published as: JP2008260462A

Description

本発明は、車輪を転舵操作するための操舵部材と、この操舵部材に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータと、前記操舵部材の転舵操作に応じて前記車輪を転舵可能な転舵アクチュエータを備えたステアバイワイヤ方式の車両用操舵装置に関する。

この種の車両用操舵装置において、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるエンド切換機構を有していて操舵システムの正常時には前記操舵部材の操作範囲を所定量に機械的に制限し操舵システムの異常時には前記操舵部材の操作範囲の機械的な制限を解除するメカエンドロック機構と、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるバックアップ切換機構を有していて操舵システムの正常時には前記操舵部材と前記車輪との機械的な連結を解除し操舵システムの異常時には前記操舵部材と前記車輪を機械的に連結するメカバックアップ機構を備えているものがあり、例えば、下記特許文献１に記載されている。
特開２００５−１８６８６１号公報

上記した特許文献１に記載されている車両用操舵装置では、メカエンドロック機構が有するエンド切換機構と、メカバックアップ機構が有するバックアップ切換機構が別個に構成されている。このため、各切換機構の駆動装置（例えば、電磁ソレノイド）を別個に設ける必要があり、当該車両用操舵装置が大型化するばかりか、コストアップの要因ともなっている。

本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、車輪を転舵操作するための操舵部材と、この操舵部材に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータと、前記操舵部材の転舵操作に応じて前記車輪を転舵可能な転舵アクチュエータを備えるとともに、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるエンド切換機構を有していて操舵システムの正常時には前記操舵部材の操作範囲を所定量に機械的に制限し操舵システムの異常時には前記操舵部材の操作範囲の機械的な制限を解除するメカエンドロック機構と、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるバックアップ切換機構を有していて操舵システムの正常時には前記操舵部材と前記車輪との機械的な連結を解除し操舵システムの異常時には前記操舵部材と前記車輪を機械的に連結するメカバックアップ機構を備えている車両用操舵装置において、前記メカエンドロック機構の前記エンド切換機構と前記メカバックアップ機構の前記バックアップ切換機構が機械的に連動可能に連結されていることに特徴がある。

この場合において、前記メカバックアップ機構は、前記操舵部材と前記車輪の機械的な動力伝達系に介装されて増速機構として機能する二つの遊星歯車機構と、操舵システムの正常時にはアンロック状態とされて前記各遊星歯車機構を動力伝達不能状態とし操舵システムの異常時にはロック状態とされて前記各遊星歯車機構を動力伝達可能状態とする二つのバックアップ切換機構を備えていて、これら二つのバックアップ切換機構の少なくとも一つと前記エンド切換機構が機械的に連動可能に連結されていることも可能である。

本発明による車両用操舵装置においては、メカエンドロック機構のエンド切換機構とメカバックアップ機構のバックアップ切換機構が機械的に連動可能に連結されているため、各切換機構の駆動装置を共通のものとして共用することが可能である。このため、当該車両用操舵装置にて必要な駆動装置の個数を減ずることができて、当該車両用操舵装置の小型化を図るとともに、コストダウンを図ることが可能である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を実施した車両用操舵装置の全体構成を概略的に示していて、この車両用操舵装置は、左右の車輪Ｗを転舵操作するための操舵部材すなわちステアリングホイール１０と、このステアリングホイール１０に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータ（電気モータ）２０と、ステアリングホイール１０の転舵操作に応じて左右の車輪Ｗを転舵可能な転舵アクチュエータ（電気モータ）３０を備えるとともに、メカエンドロック機構４０とメカバックアップ機構５０を備えている。

また、図１に示した車両用操舵装置は、上記した反力アクチュエータ２０、転舵アクチュエータ３０、メカエンドロック機構４０、メカバックアップ機構５０の各作動を制御するとともに、上記した各構成機器を含む当該操舵システムの正常・異常（電気制御系の異常）を判定する電気制御装置ＥＣＵを備えている。

反力アクチュエータ２０は、操舵角と車速に応じた操舵反力をステアリングホイール１０に付与するものであり、反力アクチュエータ駆動回路Ｃ１を介して電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、操舵システムの正常時には、操舵角センサＳ１によって検出されるステアリングホイール１０の操舵角（転舵操作量）と、車速センサＳ２によって検出される車速に応じて、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されて出力し、操舵システムの異常時には、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されて出力しないように構成されている。なお、反力アクチュエータ２０の出力は、ステアリングホイール１０に操舵反力として伝達されるように構成されている。

転舵アクチュエータ３０は、転舵アクチュエータ駆動回路Ｃ２を介して電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、操舵システムの正常時には、操舵角センサＳ１によって検出されるステアリングホイール１０の操舵角と、車速センサＳ２によって検出される車速と、絶対角センサＳ３によって検出される絶対角（転舵アクチュエータ３０の作動状態を示す角度）に応じて、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されて出力し、操舵システムの異常時には、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されて出力しないように構成されている。なお、転舵アクチュエータ３０の出力は、ピニオンギヤシャフト８１、ラックバー８２、ナックル８３，８３等からなるステアリングリンク機構８０に伝達されて、左右の両車輪Ｗに伝達されるように構成されている。

メカエンドロック機構４０は、操舵システムの正常時にステアリングホイール１０の操作範囲を所定量（例えば、直進状態から±１．５〜３回転程度）に機械的に制限し、操舵システムの異常時にステアリングホイール１０の操作範囲の機械的な制限を解除する機能（ステアリングホイール１０を直進状態から何回転でも回転可能とする機能）を有している。

このメカエンドロック機構４０は、図１および図２に示したように、反力アクチュエータ２０とメカバックアップ機構５０間に配置されてメカバックアップ機構５０のバックアップハウジング５９に組付けられたエンドロックハウジング４１と、このエンドロックハウジング４１内に設けたボールねじ４２、ボールナット４３、複数個の圧縮コイルばね４４，４５、複数個のストッパピン４６，４７と、エンドロックハウジング４１外に設けたエンド切換機構４８を備えている。

エンドロックハウジング４１は、メカバックアップ機構５０のバックアップハウジング５９に対してボールねじ４２の回転方向にて回転可能かつボールねじ４２の軸方向にて移動不能に組付けられている。このエンドロックハウジング４１は、エンド切換機構４８によりバックアップハウジング５９に対して固定・解除可能とされていて、固定時にはアップハウジング５９に対して回転不能とされ、解除時にはアップハウジング５９に対して回転可能とされる。

ボールねじ４２は、エンドロックハウジング４１に対して回転可能かつ軸方向にて移動不能に組付けられていて、反力アクチュエータ２０を介してステアリングホイール１０に常に動力伝達可能に連結されるとともに、図２および図５に示したように、メカバックアップ機構５０における入力側遊星歯車機構５１のキャリア５１ａに常に動力伝達可能に連結されている。

ボールナット４３は、複数個のガイドシャフト４９によりエンドロックハウジング４１に対してボールねじ４２の回転方向にて回転不能かつボールねじ４２の軸方向にて移動可能に組付けられていて、エンドロックハウジング４１がメカバックアップ機構５０のバックアップハウジング５９に対して回転不能であるときには、ボールねじ４２が回転するとボールねじ４２の軸方向に移動し、エンドロックハウジング４１がメカバックアップ機構５０のバックアップハウジング５９に対して回転可能でボールねじ４２とともに回転するときには、ボールねじ４２が回転してもボールねじ４２の軸方向に移動しないように構成されている。

入力側の各圧縮コイルばね４４は、ガイドシャフト４９の外周に組付けられた状態でエンドロックハウジング４１の入力側端壁とボールナット４３間に自由状態（圧縮されていない状態）で介装されていて、操舵システムの正常状態でステアリングホイール１０が例えば時計方向に回転されてボールナット４３がボールねじ４２の入力側に移動するとき、エンドロックハウジング４１の入力側端壁とボールナット４３間で圧縮されて、ステアリングホイール１０に作用するばね反力をステアリングホイール１０の回転量に応じて増大させるように構成されている。

出力側の各圧縮コイルばね４５は、ガイドシャフト４９の外周に組付けられた状態でエンドロックハウジング４１の出力側端壁とボールナット４３間に自由状態で介装されていて、操舵システムの正常状態でステアリングホイール１０が例えば反時計方向に回転されてボールナット４３がボールねじ４２の出力側に移動するとき、エンドロックハウジング４１の出力側端壁とボールナット４３間で圧縮されて、ステアリングホイール１０に作用するばね反力をステアリングホイール１０の回転量に応じて増大させるように構成されている。

入力側の各ストッパピン４６は、ボールナット４３に対向するようにしてエンドロックハウジング４１の入力側端壁に固着されていて、ボールナット４３との当接によってボールナット４３の入力側への軸方向移動を規制するように構成されている。出力側のストッパピン４７は、ボールナット４３に対向するようにしてエンドロックハウジング４１の出力側端壁に固着されていて、ボールナット４３との当接によってボールナット４３の出力側への軸方向移動を規制するように構成されている。

エンド切換機構４８は、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられて、エンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して固定・解除するためのものであり、エンドロックレバー４８ａを備えている。エンドロックレバー４８ａは、図２および図３に示したように、バックアップハウジング５９に一体的に組付けた支持シャフト５８に対して傾動可能に組付けられていて、メカバックアップ機構５０における入力側のバックアップ切換機構５３と機械的に連動可能に連結されている。

このエンドロックレバー４８ａは、その先端に形成したフック４８ａ１にてエンドロックハウジング４１の外周に周方向にて等間隔に形成した複数（８個）の凹部４１ａに係合・離脱可能であり、操舵システムの正常時に、メカバックアップ機構５０における入力側のバックアップ切換機構５３の作動に連動して、フック４８ａ１がエンドロックハウジング４１の凹部４１ａに係合することにより、エンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して回転不能に固定する。

また、エンドロックレバー４８ａは、操舵システムの異常時に、メカバックアップ機構５０における入力側のバックアップ切換機構５３の作動に連動して、フック４８ａ１がエンドロックハウジング４１の凹部４１ａから離脱することにより、エンドロックハウジング４１のバックアップハウジング５９に対する固定を解除し、エンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して回転可能とするように設定されている。なお、エンドロックレバー４８ａと支持シャフト５８間には、フック４８ａ１がエンドロックハウジング４１の凹部４１ａから離脱する方向にエンドロックレバー４８ａを付勢するステアリングが介装されている。

かかる構成のメカエンドロック機構４０では、操舵システムの正常時、エンドロックレバー４８ａがエンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して回転不能に固定するため、メカエンドロック機構４０のストッパ機能（ボールナット４３の軸方向移動を所定量で規制する機能）が有効とされて、ステアリングホイール１０の操作範囲が所定量に機械的に制限される。また、操舵システムの異常時、エンドロックレバー４８ａがエンドロックハウジング４１のバックアップハウジング５９に対する固定を解除してエンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して回転可能とするため、メカエンドロック機構４０のストッパ機能が無効とされて、上記したステアリングホイール１０の操作範囲制限が解除される。

メカバックアップ機構５０は、操舵システムの正常時にステアリングホイール１０と車輪Ｗとの機械的な連結を解除（遮断）し、操舵システムの異常時にステアリングホイール１０と車輪Ｗを機械的に連結するものであり、図１に示したように、バックアップ駆動回路Ｃ３を介して電気制御装置ＥＣＵに接続されていて、電気制御装置ＥＣＵにて判定される操舵システムの正常・異常に応じて、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されるように構成されている。

このメカバックアップ機構５０は、図１、図２および図５にて示したように、車体の一部（図示省略）に回転不能かつ軸方向に移動不能に組付けられるバックアップハウジング５９と、ステアリングホイール１０と車輪Ｗの機械的な動力伝達系に介装されて増速機構として機能する２個（複数）の遊星歯車機構５１，５２と、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されてロック・アンロック可能でありロック状態では各遊星歯車機構５１，５２を動力伝達可能状態としアンロック状態では各遊星歯車機構５１，５２を動力伝達不能状態とするバックアップ切換機構５３，５４を備えている。

入力側の遊星歯車機構５１は、キャリア５１ａ、複数個のピニオンギヤ５１ｂ、リングギヤ５１ｃ、サンギヤ５１ｄ等を構成要素とし、キャリア５１ａを入力要素としサンギヤ５１ｄを出力要素としリングギヤ５１ｃを固定要素とするものであり、バックアップハウジング５９内に組付けられている。なお、キャリア５１ａはメカエンドロック機構４０のボールねじ４２に動力伝達可能に連結されていて、ボールねじ４２と反力アクチュエータ２０を介してステアリングホイール１０に常に動力伝達可能に連結されている。また、各ピニオンギヤ５１ｂは、キャリア５１ａの支持軸に対して回転可能に組付けられていて、リングギヤ５１ｃの内歯とサンギヤ５１ｄの外歯に常に噛合している。

出力側の遊星歯車機構５２は、キャリア５２ａ、複数個のピニオンギヤ５２ｂ、リングギヤ５２ｃ、サンギヤ５２ｄ等を構成要素とし、キャリア５２ａを入力要素としサンギヤ５２ｄを出力要素としリングギヤ５２ｃを固定要素とするものであり、バックアップハウジング５９内に組付けられている。なお、キャリア５２ａは入力側の遊星歯車機構５１のサンギヤ５１ｄに常に動力伝達可能に連結されている。また、各ピニオンギヤ５２ｂは、キャリア５２ａの支持軸に対して回転可能に組付けられていて、リングギヤ５２ｃの内歯とサンギヤ５２ｄの外歯に常に噛合している。また、サンギヤ５２ｄはバックアップケーブル６０と増速機７０と転舵アクチュエータ３０を介してステアリングリンク機構８０のピニオンギヤシャフト８１に常に動力伝達可能に連結されている（図１参照）。

入力側のバックアップ切換機構５３は、バックアップハウジング５９に組付けられて入力側のリングギヤ５１ｃに対して係合・離脱可能なロックレバー５３ａを有している。ロックレバー５３ａは、図２および図４に示したように、バックアップハウジング５９に一体的に組付けた支持シャフト５８に対して傾動可能に組付けられていて、その先端に形成したフック５３ａ１にてリングギヤ５１ｃの外周に周方向にて等間隔に形成した複数（８個）の凹部５１ｃ１に係合・離脱可能であり、支持シャフト５８上に回転可能に組付けた連結スリーブＣＳを介してメカエンドロック機構４０におけるエンド切換機構４８のエンドロックレバー４８ａに一体的に連結されている。

このロックレバー５３ａは、操舵システムの正常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される電磁ソレノイド５３ｂにより入力側のリングギヤ５１ｃの凹部５１ｃ１から離脱するアンロック位置に移動されて、入力側のリングギヤ５１ｃをバックアップハウジング５９に対して回転可能とし、入力側の遊星歯車機構５１を動力伝達不能状態とする（図５の（ａ）参照）。また、ロックレバー５３ａは、操舵システムの異常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される電磁ソレノイド５３ｂにより入力側のリングギヤ５１ｃの凹部５１ｃ１と係合するロック位置に移動されて、入力側のリングギヤ５１ｃをバックアップハウジング５９に対して回転不能とし、入力側の遊星歯車機構５１を動力伝達可能状態とする（図５の（ｂ）参照）。

出力側のバックアップ切換機構５４は、バックアップハウジング５９に組付けられて出力側のリングギヤ５２ｃに対して係合・離脱可能なロックレバー５４ａを有している。ロックレバー５４ａは、図２に示したように、バックアップハウジング５９に一体的に組付けた支持シャフト５８に対して傾動可能に組付けられていて、その先端に形成したフック（図示省略）にてリングギヤ５２ｃの外周に周方向にて等間隔に形成した複数（８個）の凹部５２ｃ１に係合・離脱可能である。

このロックレバー５４ａは、操舵システムの正常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される電磁ソレノイド５４ｂにより出力側のリングギヤ５２ｃの凹部５２ｃ１から離脱するアンロック位置に移動されて、出力側のリングギヤ５２ｃをバックアップハウジング５９に対して回転可能とし、出力側の遊星歯車機構５２を動力伝達不能状態とする（図５の（ａ）参照）。また、ロックレバー５４ａは、操舵システムの異常時に電気制御装置ＥＣＵによって作動を制御される電磁ソレノイド５４ｂにより出力側のリングギヤ５２ｃの凹部５２ｃ１と係合するロック位置に移動されて、出力側のリングギヤ５２ｃをバックアップハウジング５９に対して回転不能とし、出力側の遊星歯車機構５２を動力伝達可能状態とする（図５の（ｂ）参照）。

かかる構成のメカバックアップ機構５０では、操舵システムの正常時、各ロックレバー５３ａ，５４ａが各リングギヤ５１ｃ，５２ｃをバックアップハウジング５９に対して回転可能とするため、メカバックアップ機構５０の動力伝達機能が無効とされていて、ステアリングホイール１０からステアリングリンク機構８０への機械的な動力伝達が不能である。また、操舵システムの異常時、各ロックレバー５３ａ，５４ａが各リングギヤ５１ｃ，５２ｃをバックアップハウジング５９に対して回転不能とするため、メカバックアップ機構５０の動力伝達機能が有効とされて、ステアリングホイール１０からステアリングリンク機構８０への機械的な動力伝達が可能となる。

上記のように構成したこの実施形態の車両用操舵装置においては、操舵システムの正常時、メカエンドロック機構４０において、エンドロックレバー４８ａがエンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して回転不能に固定するため、メカエンドロック機構４０のストッパ機能が有効とされて、ステアリングホイール１０の操作範囲が所定量に機械的に制限される。また、メカバックアップ機構５０において、各ロックレバー５３ａ，５４ａが各リングギヤ５１ｃ，５２ｃをバックアップハウジング５９に対して回転可能とするため、メカバックアップ機構５０の動力伝達機能が無効とされていて、ステアリングホイール１０からステアリングリンク機構８０への機械的な動力伝達が不能である。

したがって、操舵システムの正常時には、ステアリングホイール１０の操作範囲がメカエンドロック機構４０により所定量に機械的に制限されるとともに、ステアリングホイール１０からステアリングリンク機構８０への機械的な動力伝達がメカバックアップ機構５０によって不能とされた状態で、ステアリングホイール１０の転舵操作に応じて車輪Ｗ，Ｗが転舵アクチュエータ３０により転舵される。

また、操舵システムの異常時、メカエンドロック機構４０において、エンドロックレバー４８ａがエンドロックハウジング４１のバックアップハウジング５９に対する固定を解除してエンドロックハウジング４１をバックアップハウジング５９に対して回転可能とするため、メカエンドロック機構４０のストッパ機能が無効とされて、上記したステアリングホイール１０の操作範囲制限が解除される。また、メカバックアップ機構５０において、各ロックレバー５３ａ，５４ａが各リングギヤ５１ｃ，５２ｃをバックアップハウジング５９に対して回転不能とするため、メカバックアップ機構５０の動力伝達機能が有効とされて、ステアリングホイール１０からステアリングリンク機構８０への機械的な動力伝達が可能となる。また、このときには、反力アクチュエータ２０と転舵アクチュエータ３０が出力しないように制御される。

したがって、操舵システムの異常時には、メカエンドロック機構４０による上記したステアリングホイール１０の操作範囲制限が解除されるとともに、ステアリングホイール１０からステアリングリンク機構８０への機械的な動力伝達がメカバックアップ機構５０によって可能とされた状態で、ステアリングホイール１０の転舵操作に応じて車輪Ｗ，Ｗが転舵される。

ところで、この実施形態の車両用操舵装置においては、メカエンドロック機構４０におけるエンド切換機構４８のエンドロックレバー４８ａと、メカバックアップ機構５０における入力側のバックアップ切換機構５３のロックレバー５３ａが、連結スリーブＣＳを介して一体的に連結されていて、機械的に連動可能に連結されているため、各切換機構４８，５３の駆動装置すなわち電磁ソレノイド５３ｂを共通のものとして共用することが可能である。このため、当該車両用操舵装置にて必要な駆動装置の個数を減ずることができて、当該車両用操舵装置の小型化を図るとともに、コストダウンを図ることが可能である。

図１〜図５に示した上記実施形態においては、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるエンド切換機構を有していて操舵システムの正常時には操舵部材（ステアリングホイール１０）の操作範囲を所定量に機械的に制限し操舵システムの異常時には前記操舵部材の操作範囲の機械的な制限を解除するメカエンドロック機構として、図２および図３に示したメカエンドロック機構４０を採用して本発明を実施したが、これに代えて、図６〜図８に示したメカエンドロック機構１４０を採用して本発明を実施することも可能である。

図６〜図８に示したメカエンドロック機構１４０は、大径のベベルギヤ１４１、ロックプレート１４２、ロックピン１４３、ピン支持プレート１４４、エンド切換機構１４５を備えていて、エンド切換機構１４５はメカバックアップ機構１５０における入力側のバックアップ切換機構１５３と機械的に連動可能に連結されている。なお、メカエンドロック機構１４０とメカバックアップ機構１５０のハウジング１９０は、車体の一部（図示省略）に回転不能かつ軸方向に移動不能に組付けられるものであり、一体化されていて共用されている。

大径のベベルギヤ１４１は、ハウジング１９０に回転可能かつその軸方向に移動不能に組付けられていて、ステアリングホイール１１０と一体的に回転するメインシャフト１１１に一体的に組付けた小径のベベルギヤ１１２と常に噛合するとともに、反力アクチュエータ（電気モータ）１２０の回転軸１２１に一体的に組付けた小径のベベルギヤ１２２と常に噛合している。なお、メインシャフト１１１は、ハウジング１９０に回転可能かつその軸方向に移動不能に組付けられている。

ロックプレート１４２は、ベベルギヤ１４１の背面に一体的に固着されていて、ベベルギヤ１４１と一体的に回転可能であり、ベベルギヤ１４１の外径より大径でＣ字状の溝１４２ａが形成されている。溝１４２ａは、ロックプレート１４２を貫通するようにして形成されていて、ロック位置にあるロックピン１４３に対して摺動可能に係合している。

ロックピン１４３は、ピン支持プレート１４４によって支持されていて、ロックプレート１４２の溝１４２ａに対して嵌合離脱可能であり、溝１４２ａに嵌合しているロック位置では、溝１４２ａの各端部にてロックプレート１４２と係合（当接）してベベルギヤ１４１の回転、すなわち、ステアリングホイール１１０の回転を機械的に制限し、溝１４２ａから離脱しているアンロック位置では、ベベルギヤ１４１の回転を許容して、ステアリングホイール１１０の上記した制限を解除するように構成されている。

ピン支持プレート１４４は、ロックピン１４３の一端に固着されていて、ハウジング１９０に対してベベルギヤ１４１の軸方向にて移動可能に組付けられている。なお、ピン支持プレート１４４は、ハウジング１９０間に介装したスプリング（図示省略）によって、ロックピン１４３がロックプレート１４２の溝１４２ａから離脱する方向（図８の下方）に付勢されている。

エンド切換機構１４５は、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられて、ピン支持プレート１４４をベベルギヤ１４１とロックプレート１４２に対してアップ・ダウンするためのものであり、エンドロックレバー１４５ａを備えている。エンドロックレバー１４５ａは、図７および図８に示したように、ハウジング１９０に一体的に組付けた支持シャフト１９１に傾動可能に組付けられていて、メカバックアップ機構１５０における入力側のバックアップ切換機構１５３と機械的に連動可能に連結されている。

このエンドロックレバー１４５ａは、操舵システムの正常時に、メカバックアップ機構１５０における入力側のバックアップ切換機構１５３の作動に連動して、ピン支持プレート１４４をベベルギヤ１４１とロックプレート１４２に対してアップさせて、ロックピン１４３をロックプレート１４２の溝１４２ａに嵌合させ、操舵システムの異常時に、メカバックアップ機構１５０における入力側のバックアップ切換機構１５３の作動に連動して、ピン支持プレート１４４をベベルギヤ１４１とロックプレート１４２に対してダウンさせて、ロックピン１４３をロックプレート１４２の溝１４２ａから離脱させるように設定されている。なお、入力側のバックアップ切換機構１５３は、エンドロックレバー１４５ａに連結スリーブＣＳを介して一体的に連結されたロックレバー１５３ａと、このロックレバー１５３ａを支持シャフト１９１上で傾動させる電磁ソレノイド１５３ｂを備えている。

かかる構成のメカエンドロック機構１４０では、操舵システムの正常時、エンドロックレバー１４５ａがピン支持プレート１４４をベベルギヤ１４１とロックプレート１４２に対してアップさせてロックピン１４３をロックプレート１４２の溝１４２ａに嵌合させるため、メカエンドロック機構１４０のストッパ機能（大径のベベルギヤ１４１の回転を所定量で規制する機能）が有効とされて、ステアリングホイール１１０の操作範囲が所定量に機械的に制限される。

また、メカエンドロック機構１４０では、操舵システムの異常時、エンドロックレバー１４５ａがピン支持プレート１４４をベベルギヤ１４１とロックプレート１４２に対してダウンさせてロックピン１４３をロックプレート１４２の溝１４２ａから離脱させるため、メカエンドロック機構１４０のストッパ機能が無効とされて、上記したステアリングホイール１１０の操作範囲制限が解除される。

なお、図６〜図８に示した実施形態の反力アクチュエータ（電気モータ）１２０は、図１〜図５に示した上記実施形態の反力アクチュエータ（電気モータ）２０と実質的に同様に機能するものであり、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されて、ベベルギヤ１２２、１４１、１１２等を介してステアリングホイール１１０に操舵反力を付与することが可能である。

また、図６〜図８に示した実施形態のメカバックアップ機構１５０は、図１〜図５に示した上記実施形態のメカバックアップ機構５０と実質的に同様に機能するものであり、ステアリングホイール１１０と車輪の機械的な動力伝達系に介装されて増速機構として機能する２個（複数）の遊星歯車機構１５１，１５２と、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されてロック・アンロック可能でありロック状態では各遊星歯車機構１５１，１５２を動力伝達可能状態としアンロック状態では各遊星歯車機構１５１，１５２を動力伝達不能状態とするバックアップ切換機構１５３，１５４を備えている。なお、遊星歯車機構１５１，１５２とバックアップ切換機構１５３，１５４の構成は、上記実施形態の遊星歯車機構５１，５２とバックアップ切換機構５３，５４の構成と実質的に同じであるため、説明は省略する。

上記した各実施形態においては、メカエンドロック機構（４０，１４０）のエンド切換機構（４８，１４５）とメカバックアップ機構（５０，１５０）における入力側のバックアップ切換機構（５３，１５３）が機械的に連動可能に連結されていて、入力側のバックアップ切換機構（５３，１５３）と出力側のバックアップ切換機構（５４，１５４）が別個に構成されている実施形態について説明したが、入力側のバックアップ切換機構（５３，１５３）と出力側のバックアップ切換機構（５４，１５４）の駆動装置すなわち電磁ソレノイドを共通のものとして共用する構成として本発明を実施することも可能である。

また、上記した各実施形態においては、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるバックアップ切換機構を有していて操舵システムの正常時にはステアリングホイール（操舵部材）と車輪との機械的な連結を解除し操舵システムの異常時にはステアリングホイール（操舵部材）と車輪を機械的に連結するメカバックアップ機構として、２個の遊星歯車機構を備えたメカバックアップ機構（５０，１５０）を採用して本発明を実施したが、これに代えて、メカバックアップ機構（５０，１５０）とは異なる構成のメカバックアップ機構（例えば、特開２００５−１８６８６１号公報、特開２００５−１３２３２７号公報等に記載されているメカバックアップ機構）を採用して本発明を実施することも可能である。

本発明による車両用操舵装置の一実施形態を概略的に示した全体構成図である。図１に示した車両用操舵装置のメカエンドロック機構とメカバックアップ機構の関係を示す一部破断拡大側面図である。図２に示したメカエンドロック機構の３−３線における断面図である。図２に示したメカバックアップ機構の４−４線における断面図である。図２に示したメカバックアップ機構の作動説明図である。メカエンドロック機構の変形実施形態を示す一部破断平面図である。図６に示した変形実施形態の右側面図である。図６に示した変形実施形態の正面図である。

符号の説明

１０…ステアリングホイール（操舵部材）、２０…反力アクチュエータ、３０…転舵アクチュエータ、４０…メカエンドロック機構、４８…エンド切換機構、４８ａ…エンドロックレバー、ＣＳ…連結スリーブ、５０…メカバックアップ機構、５１…入力側の遊星歯車機構、５２…出力側の遊星歯車機構、５３…入力側のバックアップ切換機構、５３ａ…ロックレバー、５３ｂ…電磁ソレノイド、５４…出力側のバックアップ切換機構、５４ａ…ロックレバー、５４ｂ…電磁ソレノイド、６０…バックアップケーブル、７０…増速機、８０…ステアリングリンク機構、Ｓ１…操舵角センサ、Ｓ２…車速センサ、Ｓ３…絶対角センサ、Ｗ…車輪、Ｃ１…反力アクチュエータ駆動回路、Ｃ２…転舵アクチュエータ駆動回路、Ｃ３…バックアップ駆動回路、ＥＣＵ…電気制御装置

Claims

車輪を転舵操作するための操舵部材と、この操舵部材に操舵反力を付与可能な反力アクチュエータと、前記操舵部材の転舵操作に応じて前記車輪を転舵可能な転舵アクチュエータを備えるとともに、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるエンド切換機構を有していて操舵システムの正常時には前記操舵部材の操作範囲を所定量に機械的に制限し操舵システムの異常時には前記操舵部材の操作範囲の機械的な制限を解除するメカエンドロック機構と、操舵システムの正常・異常に応じて切り換えられるバックアップ切換機構を有していて操舵システムの正常時には前記操舵部材と前記車輪との機械的な連結を解除し操舵システムの異常時には前記操舵部材と前記車輪を機械的に連結するメカバックアップ機構を備えている車両用操舵装置において、前記メカエンドロック機構の前記エンド切換機構と前記メカバックアップ機構の前記バックアップ切換機構が機械的に連動可能に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１に記載の車両用操舵装置において、前記メカバックアップ機構は、前記操舵部材と前記車輪の機械的な動力伝達系に介装されて増速機構として機能する二つの遊星歯車機構と、操舵システムの正常時にはアンロック状態とされて前記各遊星歯車機構を動力伝達不能状態とし操舵システムの異常時にはロック状態とされて前記各遊星歯車機構を動力伝達可能状態とする二つのバックアップ切換機構を備えていて、これら二つのバックアップ切換機構の少なくとも一つと前記エンド切換機構が機械的に連動可能に連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。