JP4983469B2 - 操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス等の車両に適用して好適な操舵装置に関する。

車両の操舵装置としては一般的には、操舵ハンドルに入力された運転者の操舵量をステアリングシャフトによりピニオンギアに伝達して、ピニオンギアにより車幅方向に延びるラックバーを車幅方向に動作させる形態の物が知られている。近年においては、ステアリングシャフトを省略して車両としての軽量化を図り、かつエンジンルーム内の各種車載機器のレイアウトの自由度を高める目的で、いわゆるステアバイワイヤと呼ばれる特許文献１に記載されているような操舵装置が提案されている。

このような操舵装置においては、操舵ハンドルにより運転者の入力した操舵量に基づいて転舵量を計算するステアリングＥＣＵ（Electronic Control Unit）とこのステアリングＥＣＵの指令に基づいて転舵を行うモータが備えられており、このステアリングＥＣＵの電源系統がフェール（ＯＦＦ故障を含む）した場合でも操舵ハンドルにより直接的に転舵を行うメカバックアップ機構が備えられている。この操舵装置においては、電気系統が正常時においてはメカバックアップ機構を操舵ハンドル側に対して解放し、電気系統がフェールした場合にはメカバックアップ機構を操舵ハンドル側に対して接続している。
特開２００６−１８２０５７号公報

ところが、このような操舵装置においては、ＩＧＯＦＦの場合においてはメカバックアップ機構が操舵ハンドル側に接続される構成となっており、ＩＧＯＦＦの場合においても転舵が可能となり、盗難防止の観点からは好ましくないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑み、より適切に盗難防止を図ることができる操舵装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、本発明に係る操舵装置は、
操舵量を入力する操舵量入力手段と、車輪の転舵を行う転舵手段と、前記操舵量に基づいて操舵量を演算して当該操舵量に基づいて前記転舵手段を制御する制御手段と、前記制御手段のフェール時に前記操舵量入力手段と前記転舵手段を機械的に接続する接続手段と、前記接続手段の接続を防止する接続防止手段とを有するとともに、前記接続手段が、リングギヤをロックするロックキーとバネとソレノイドを有する遊星ギヤクラッチであり、前記接続防止手段が、前記ロックキーのロック動作を阻害するシャフトと、前記シャフトを動作させるモータとギヤとを有することとし、前記制御手段は、車両のイグニッションキーがオフとされた場合に前記モータをオンとして前記シャフトを前記ロックキーのロック動作を阻害する位置に移動させた後、前記モータをオフとして前記シャフトを前記位置に保持した後、前記ソレノイドをオフとして前記接続手段による接続を解除する状態を保持することを特徴とする。

なお、前記操舵量入力手段とは具体的には運転者が操舵する操舵ハンドルであり、前記制御手段とはステアリングＥＣＵであり、前記転舵手段とは例えばラックバーを車幅方向に直接的に動作させる転舵モータ及びラックアンドピニオン機構である。

さらに、前記接続手段とは、操舵ハンドル側のプーリと、ラックアンドピニオン機構側のピニオンに接続されたプーリと、操舵ハンドル側のプーリとラックアンドピニオン機構側のプーリを接続するケーブルにより構成されるメカバックアップ機構の操舵ハンドル側のプーリと、前記操舵入力手段を構成する操舵ハンドルを前記制御手段の電源系統のフェール時に接続するものである。

また以下において、ＩＧＯＦＦ時とは車両のイグニッションキーがオフとされた場合とされた場合を指す。同様に、ＩＧＯＮ時とは車両のイグニッションキーがオンとされた場合を指す。

ここで、前記操舵装置においては、
前記接続手段が、リングギヤをロックするロックキーとバネとソレノイドを有する遊星ギヤクラッチであり、前記接続防止手段が、前記ロックキーのロック動作を阻害するシャフトであることを特徴としている。

これによれば、前記接続手段をより簡易に構成することができる。この場合において、前記遊星ギヤクラッチの入力側はサンギヤ又はキャリアであり、出力側はキャリア又はサンギヤである。いずれの場合においてもリングギヤがロックキーによりロックされている場合に、入力側から出力側に前記操舵量に基づいた駆動力が伝達される。

加えて、前記接続防止手段を前記ロックキーのロック動作を阻害するシャフトとすることにより、前記接続防止手段をより簡易に構成することができる。

さらに、前記接続防止手段においては、前記シャフトを動作させるモータとギヤとを有することを特徴としている。

これによれば、前記接続防止手段をより簡易に構成することができる。いずれにおいても、車両のイグニッションキーがオフとされた場合において、前記接続手段を構成するロックキーのロック動作を、前記接続防止手段を構成するシャフトの前記モータのオンに基づく前記阻害する位置への移動と前記モータのオフに基づく前記位置への保持により阻害して、前記ロックキーにより前記接続手段を構成するリングギヤがロックされることを防止して、前記接続手段により前記操舵量入力手段を構成する操舵ハンドルと、前記転舵手段を構成するラックアンドピニオン機構とが接続されることを防止することができ、より適切に盗難防止を図ることができる。

本発明によれば、より適切に盗難防止を図ることができる操舵装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係わる操舵装置の一実施形態を示す模式図である。図２は、本発明に係わる操舵装置の一実施形態の一部を中心軸線を含む断面にて示す模式図である。図３は、本発明に係わる操舵装置の一実施形態の一部を図２のＡＡ断面において示す模式図である。

操舵装置１は、操舵ハンドル２と、操舵回転角センサ３と、操舵反力モータ４と、ステアリングＥＣＵ５と、転舵モータ６と、転舵位置センサ７と、タイヤ８と、ラックアンドピニオン機構９と、メカバックアップ機構１０と、遊星ギヤクラッチ１１とを備えて構成される。ステアリングＥＣＵ５と、操舵回転角センサ３と、転舵モータ６と、転舵位置センサ７と、操舵反力モータ４とはＣＡＮ（Controller Area Network）の通信規格を介して接続される。

操舵ハンドル２は、車室内の運転席側に配置されて運転者が操舵量を入力する操舵量入力手段を構成するものであり、この操舵ハンドル２にはギヤを介して操舵回転角センサ３が接続される。

操舵回転角センサ３は、運転者が入力した操舵量としての操舵ハンドル２の回転角を検出し、この検出値をステアリングＥＣＵ５に対して出力するものである。

操舵反力モータ４は、ステアリングＥＣＵ５の制御に基づいて、操舵回転角センサ３の検出した操舵ハンドル２の回転角に応じた操舵反力を運転者に感応させるための反力を操舵ハンドル２に作用させるものである。

ステアリングＥＣＵ５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを相互に接続するデータバスから構成され、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、運転者が入力した操舵量としての操舵ハンドル２の回転角を検出し、この操舵量に基づいた転舵量を演算して、この転舵量に基づいて、転舵モータ６を制御してタイヤ８を転舵する制御を行う制御手段として機能するものである。

転舵モータ６は、ステアリングＥＣＵ５の制御に基づいて、ここでは図示しないタイヤ８にタイロッドを介して連結される車幅方向に延びるラックバーを車幅方向に動作させる転舵手段を構成するものである。

転舵位置センサ７は、転舵手段を構成するラックアンドピニオン機構９のピニオンの回転角を検出して、この検出値をステアリングＥＣＵ５に対して出力するものである。

メカバックアップ機構１０は、操舵ハンドル２側のプーリ１２と、ラックアンドピニオン機構９側のプーリ１３と、これらのプーリ１２、１３にその両端をそれぞれ逆方向に巻回されて接続するケーブル１４により構成されるものである。

遊星ギヤクラッチ１１は、接続手段を構成するものであり、操舵ハンドル２側のプーリ１２と、操舵入力手段を構成する操舵ハンドル２をステアリングＥＣＵ５のフェール時に接続するものである。

遊星ギヤクラッチ１１は、周知の遊星歯車機構を構成するものであり、リングギヤ１５と、キャリア２３と、サンギヤ２４とを備えるものである。さらに、遊星ギヤクラッチ１１は、図２に示すように、リングギヤ１５と、リングギヤ１５の外周側に揺動軸を有してリングギヤ１５をロックするロックキー１６と、ロックキー１６の揺動軸に設けられてロックキー１６を常時ロック方向に付勢するバネ１７と、ロックキー１６をステアリングＥＣＵ５の電源系統がフェールしていない場合にアンロック方向に付勢するソレノイド１８を備える。

加えて、遊星ギヤクラッチ１１は、ＩＧＯＦＦ時においてロックキー１６によるリングギヤ１５のロックを阻害するシャフト１９と、シャフト１９の中間部に形成されたギヤ部１９ａに螺合されてシャフト１９を図２中左方向又は右方向に動作させるギヤ２０と、ギヤ２０に螺合されるウォームギヤ２１と、ウォームギヤ２１をステアリングＥＣＵ５の制御のもとに動作させるモータ２２を備えて構成される。

シャフト１９はリングギヤ１５の外周側に位置して、図２中右方向に移動させた場合に、ロックキー１６の先端の嵌合部と揺動軸とのほぼ中間部分において、ロックキー１６が図３中実線で示すアンロック位置から二点鎖線で示すロック位置に移動することを阻害するように、リングギヤ１５の軸方向に移動可能に軸受により支持されて設けられている。

ステアリングＥＣＵ５の電源系統がフェールしていない場合において、ソレノイド１８のＯＮに基づいてロックキー１６によるリングギヤ１５のロックが解放されると、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２との接続が解除されて、入力側のキャリア２３から出力側のサンギヤ２４に駆動力は伝達されなくなる。

また、ステアリングＥＣＵ５の電源系統がフェールした場合には、ソレノイド１８はＯＦＦとされ、これにより、ロックキー１６の先端の嵌合部はバネ１７の付勢力に基づいてリングギヤ１５の外周面に周上等間隔に設けられた凹状の被嵌合部に図２中二点鎖線で示すように嵌合して、ロックキー１６はリングギヤ１５を周方向にロックする。

これにより、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２とが接続されて、入力側のキャリア２３から出力側のサンギヤ２４に駆動力は伝達されて、ラックアンドピニオン機構９により図示しないラックバーが車幅方向に動作されて、フェール時においても操舵ハンドル２の操舵によるタイヤ８の転舵が可能となる。

さらに、ＩＧＯＦＦ時においては、予めシャフト１９を図２中右方向に移動させておくことにより、ステアリングＥＣＵ５の制御手段がソレノイド１８をＯＦＦとしても、ロックキー１６はシャフト１９により、リングギヤ１５をロックする方向への移動すなわちロック動作が阻害されるため、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２とは接続されない。つまり、ＩＧＯＦＦ時においては操舵ハンドル２とラックアンドピニオン機構９とは機械的に接続されず、操舵ハンドル２の操舵によるタイヤ８の転舵は不能である。

以下に以上述べた操舵装置１の制御内容を、フローチャートと図を用いて説明する。図４は、本発明に係わる操舵装置１の制御内容を示すフローチャートである。

Ｓ１において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段は、ＩＧＯＮかどうかを判定し、肯定の場合にはＳ２にすすみ、否定の場合には制御を終了する。

Ｓ２において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段は、シャフト１９を図２中左方向に移動させるように、モータ２２を制御する。つづいて、Ｓ３においてステアリングＥＣＵ５の制御手段はソレノイド１８をＯＮとして、これにより、ロックキー１６はリングギヤ１５のロックを解放して、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２との接続が解除される。

つづいて、Ｓ４において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段は、電源系統のフェールが発生しているかどうかを判定し、肯定の場合にはＳ５にすすみ、否定の場合にはＳ１０にすすむ。

Ｓ５において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段はソレノイド１８をＯＦＦとし、これにより、ロックキー１６の先端の嵌合部はバネ１７の付勢力に基づいてリングギヤ１５の外周面に設けられた被嵌合部に嵌合して、ロックキー１６はリングギヤ１５をロックする。これにより、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２とが接続される。

つづいて、Ｓ６において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段はＩＧＯＦＦであるかどうかを判定し、肯定の場合はＳ７にすすみ、否定の場合には制御を終了する。

Ｓ７において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段は、ソレノイド１８を一旦ＯＮとした後、Ｓ８にすすみ、Ｓ８においてシャフト１９を図２中右方向に移動させるように、モータ２２を制御する。このように、ＩＧＯＦＦ時においてシャフト１９を図２中右方向に移動させておくことにより、Ｓ９において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段がソレノイド１８をＯＦＦとしても、ロックキー１６はシャフト１９により、リングギヤ１５をロックする方向への移動すなわちロック動作が阻害されるため、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２とは接続されない。

Ｓ４において否定の場合、つまりは電源系統のフェールがない場合においては、Ｓ１０にすすみ、ステアリングＥＣＵ５の制御手段はＩＧＯＦＦであるかどうかを判定し、肯定の場合はＳ１１にすすみ、否定の場合には制御を終了する。

Ｓ１１において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段は、シャフト１９を図２中右方向に移動させるように、モータ２２を制御する。このように、ＩＧＯＦＦ時においてシャフト１９を図２中右方向に移動させておくことにより、Ｓ１２において、ステアリングＥＣＵ５の制御手段がソレノイド１８をＯＦＦとしても、ロックキー１６はシャフト１９により、リングギヤ１５をロックする方向への移動すなわちロック動作が阻害されるため、操舵ハンドル２とメカバックアップ機構１０を構成する操舵ハンドル２側のプーリ１２とは接続されない。

なお、上述したように、同じＩＧＯＦＦ時でも、電源系統のフェールが有った場合のＳ６以降と、電源系統のフェールがない場合のＳ１０以降においては処理内容を変更する必要が生じる。

つまり、Ｓ４において電源系統のフェールが発生している場合には、Ｓ５において一旦ソレノイド１８がＯＦＦとなり、ロックキー１６によりリングギヤ１５のロック動作がなされてしまうので、この状態で単にシャフト１９を右方向に移動させてもロック動作を阻害することができない。

そこで、Ｓ６においてＩＧＯＦＦであると判定した後、一旦ソレノイド１８をＯＮとして、ロックキー１６によるリングギヤ１５のロックを解除して、その後Ｓ８においてシャフト１９を図２中右方向に移動させて、Ｓ９においてソレノイド１８をＯＦＦとすればよい。これによってシャフト１９によりロックキー１６によるリングギヤ１５のロック動作を阻害することができる。

これらの制御内容により実現される本実施例の操舵装置１によれば、以下のような作用効果を得ることができる。

すなわち、ＩＧＯＦＦ時において、接続手段を構成するロックキー１６のロック動作を、接続防止手段を構成するシャフト１９が阻害して、ロックキー１６により接続手段を構成するリングギヤ１５がロックキー１６によりロックされることを防止して、接続手段を構成する遊星ギヤクラッチ１１により操舵量入力手段を構成する操舵ハンドル２と、転舵手段を構成するラックアンドピニオン機構９とが機械的に接続されることを防止することができる。これにより、ＩＧＯＦＦ時において操舵ハンドル２の操舵によりタイヤ８を転舵することを不能として、より適切に盗難防止を図ることができる。

また、接続手段が、リングギヤ１５をロックするロックキー１６とバネ１７とソレノイド１８を有する遊星ギヤクラッチ１１であり、接続防止手段を、ＩＧＯＦＦ時にロックキー１６のロック動作を阻害するシャフト１９とすることにより、接続手段をより簡易に構成することができる。

この場合において、遊星ギヤクラッチ１１の入力側はキャリア２３であり、出力側はサンギヤ２４である。この場合においてもリングギヤ１５がロックキー１６によりロックされている場合に、入力側のキャリア２３から出力側のサンギヤ２４に操舵量に基づいた駆動力が伝達される。

加えて、接続防止手段をロックキー１６の動作を阻害するシャフト１９とすることにより、接続防止手段をより簡易に構成することができる。

さらに、接続防止手段がＩＧＯＦＦ時においてシャフト１９を動作させるモータ２２とウォームギヤ２０とを有することにより、接続防止手段をより簡易に構成することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施例に制限されることなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形および置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例においては、シャフト１９を図２中左方向及び右方向に移動させるにあたりウォームギヤ２０を用いたが、ラックアンドピニオン機構を用いることも可能である。

また、シャフト１９をステアリングＥＣＵ５の電源系統がフェールしていない場合に、図２中左方向に付勢するソレノイドと、シャフト１９を常時図２中右方向に付勢するバネを備える構成としても良い。

この場合においては、電源系統のフェールが発生した場合に、ステアリングＥＣＵ５がソレノイドをＯＦＦとするタイミングを、ロックキー１６をアンロック方向に付勢しているソレノイド１８をＯＦＦとするタイミングよりも速くする必要がある。

さらに、上述した実施例においては、遊星ギヤクラッチ１１の入力側をキャリア２３とし、出力側をサンギヤ２４としたが、これは適宜変更することができ、入力側をサンギヤ２４とし、出力側をキャリア２３とすることもできる。

さらに、接続手段として上述した実施例においては遊星ギヤクラッチ１１を用いたが、電磁クラッチを用いることも可能であり、この場合においては、接続防止手段はＩＧＯＦＦ時においてステアリングＥＣＵ５の制御のもとに、電磁クラッチをＯＦＦとする構成とするなどの構成を適宜選択することが可能である。

また、上述した実施例と同様に接続手段として遊星ギヤクラッチを用いる場合において、リングギヤをロックする手段はロックキーに限られるものではなく、通常のブレーキ装置を用いることも可能である。この場合においてブレーキ装置によるリングギヤのロックを阻害する接続防止手段としては、例えばＩＧＯＦＦ時においてブレーキ装置の油圧を解放する手段とすることができる。

本発明は、より適切に盗難防止を図ることができる操舵装置に関するものであり、比較的軽微な変更により、所望の効果を得ることができるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用して有益なものである。

本発明に係る操舵装置の一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る操舵装置の一実施形態の一部を示す模式図である。 本発明に係る操舵装置の一実施形態の一部を示す模式図である。 本発明に係る操舵装置の一実施形態の制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 操舵装置
２ 操舵ハンドル
３ 操舵回転角センサ
４ 操舵反力モータ
５ ステアリングＥＣＵ
６ 転舵モータ
７ 転舵位置センサ
８ タイヤ
９ ラックアンドピニオン機構
１０ メカバックアップ機構
１１ 遊星ギヤクラッチ
１２ プーリ
１３ プーリ
１４ ケーブル
１５ リングギヤ
１６ ロックキー
１７ バネ
１８ ソレノイド
１９ シャフト
１９ａ ギヤ部分
２０ ウォームギヤ
２１ ギヤ
２２ モータ
２３ キャリア
２４ サンギヤ

Claims (1)

1. 操舵量を入力する操舵量入力手段と、車輪の転舵を行う転舵手段と、前記操舵量に基づいて操舵量を演算して当該操舵量に基づいて前記転舵手段を制御する制御手段と、前記制御手段のフェール時に前記操舵量入力手段と前記転舵手段を機械的に接続する接続手段と、前記接続手段の接続を防止する接続防止手段とを有するとともに、前記接続手段が、リングギヤをロックするロックキーとバネとソレノイドを有する遊星ギヤクラッチであり、前記接続防止手段が、前記ロックキーのロック動作を阻害するシャフトと、前記シャフトを動作させるモータとギヤとを有することとし、前記制御手段は、車両のイグニッションキーがオフとされた場合に前記モータをオンとして前記シャフトを前記ロックキーのロック動作を阻害する位置に移動させた後、前記モータをオフとして前記シャフトを前記位置に保持した後、前記ソレノイドをオフとして前記接続手段による接続を解除する状態を保持することを特徴とする操舵装置。

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