JP5957302B2 - 車両操向装置および車両操向制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両操向装置および車両操向制御システムに関し、より詳しくは、操向軸の操作力を補助し、操向軸の長さおよび角度を調節する車両操向装置および車両操向制御システムに関する。

一般に車両の動力操向装置は、軽く、迅速な操向操作のために別途の油圧またはモータの動力を利用して操向軸の操作を補助することができるようにしている。このような動力操向装置は、油圧を利用する油圧方式が主流であったが、最近はモータの動力を利用する電動方式が適用される傾向にある〔例えば、特許文献１参照〕。

電動式操向装置（ＭＤＰＳ；Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）は、車速センサーおよび操向トルクセンサーなどで感知した車両の運行条件により電子制御ユニット（ＥＣＵ）がモータを駆動させて、低速運転区間では操作が容易な、軽い操向力を与え、高速運転区間では重い操向力で方向安全性を与えている。

また、電動式操向装置の操向軸には、便宜のために操向軸の角度および長さを調節する可変操向装置であるチルト（Ｔｉｌｔ）装置と、テレスコピック（Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ）装置が装着される〔特許文献２、３〕。

チルト装置は、運転者の体形により操向ハンドルの上下位置を調節してより便利に運転することができるようにし、テレスコピック装置は、操向軸の長さ方向に対して操向ハンドルの位置を調節することができるようにする。チルト装置およびテレスコピック装置も電動式操向装置と同様にモータにより駆動され、電動式操向装置を駆動させるモータとは別途にモータが備えられる。

一般に電動式操向装置は車両の走行中に使用されるが、チルト装置およびテレスコピック装置は、走行中には使用されない。従って、それぞれの装置に使用されるモータが別途に備えられる必要はない。それにもかかわらず、それぞれの装置にモータが別途に備えられることがあり、車体の構造が複雑になり、車体の重量を増すことになり、車体の製造コストを上げることにもなる。

特開２００５−３１９９９９号公報 特開２００７−３０２２３１号公報 特開２００７−３２６５６９号公報

上記問題点を解決するための本発明の目的は、一つのモータにより操向軸の操作力を補助すると共に、操向軸の角度および長さを調節することができる車両操向装置および車両操向制御システムを提供することにある。

上記問題点を解決するためになされた本発明に係る車両操向装置は、モータと、モータに連結されてモータの動力を伝達するモータ軸と、モータ軸からモータの動力が伝達されて操向軸に伝達する動力伝達軸と、操向軸に連結されて操向軸の角度および長さを調節する可変操向部と、モータの動力を可変操向部に伝達する連結部と、モータの動力を動力伝達軸と連結部のいずれか一方に選択的に伝達する第１切換部と、を有して、第１切換部は、モータ軸に動力伝達軸を結合または分離させるモータクラッチと、モータ軸に連結され、モータクラッチによりモータ軸と動力伝達軸が分離されたときに、モータの動力を連結部に伝達する伝達部材と、を有して構成される。

モータクラッチは、電磁石クラッチであることができる。このとき、好ましい形態として、モータクラッチは、モータ軸に結合された第１クラッチプレートと、第１クラッチプレートに対応するように動力伝達軸に結合された第２クラッチプレートと、第１クラッチプレートに隣接して配置され、電流により磁化される電磁石と、第１クラッチプレートを弾性移動させる弾性部材と、を有して、電磁石に電流が供給されているか否かによって、第１クラッチプレートと第２クラッチプレートが結合または分離するようにする。

伝達部材は、第１クラッチプレートと電磁石の間で、モータ軸とは離れて配置され、電磁石に電流が供給されているか否かによって、第１クラッチプレートと伝達部材が結合または分離されるようにする。

第１クラッチプレートと第２クラッチプレート、および第１クラッチプレートと伝達部材は、それぞれ互いに当接する面に歯を形成して、結合力と回転伝達力を向上させることができる。

連結部は、伝達部材と連結する第１連結部材と、可変操向部と連結する第２連結部材と、第１連結部材と第２連結部材を連結する連結軸と、を有して構成することができる。

モータ軸と連結軸は、離れて平行に配置され、伝達部材と第１連結部材は、スパーギヤで互いに噛合わせることができる。

動力伝達軸と操向軸は、互いに直角に配置されて、動力伝達軸と操向軸のうちの一つには、ウォームが形成され、動力伝達軸と操向軸のうちの他の一つには、ウォームに対応するウォームホイールを形成させるのが好ましい。

本発明に係る車両操向制御システムは、モータと、モータの動力を伝達するモータ軸と、モータ軸からモータの動力が伝達されて、操向ハンドルの操作力を補助するように操向軸に伝達する動力伝達軸と、モータ軸からモータの動力が伝達されて、操向軸の角度および長さを調節する可変操向部に伝達する連結部と、モータ軸に動力伝達軸を結合または分離させるモータクラッチと、モータ軸に連結され、モータクラッチによりモータ軸と動力伝達軸が分離されたとき、モータの動力を連結部に伝達する伝達部材と、モータの作動およびモータクラッチの作動を調節する制御部と、を有して構成される。

好ましい形態として、制御部は、操向ハンドルの操作が感知されると、モータが駆動するようにモータに制御信号を送信し、操向ハンドルの操作力を補助する場合には、モータ軸と動力伝達軸が結合するように制御信号をモータクラッチに送信し、操向ハンドルの角度または長さを変更しようとする場合には、モータ軸と動力伝達軸が分離するように制御信号をモータクラッチに送信する。

モータクラッチは、電磁石を利用したクラッチであり、制御部は、電磁石の電流供給を調節してモータクラッチの作動を調節する、ようにすることができる。

また、好ましい形態として、モータクラッチは、モータ軸に結合された第１クラッチプレートと、第１クラッチプレートに対応するように動力伝達軸に結合された第２クラッチプレートと、第１クラッチプレートに隣接して配置され、電流により磁化される電磁石と、第１クラッチプレートを弾性移動させる弾性部材と、を有して、制御部の制御信号により電流が電磁石に供給されないとき、第１クラッチプレートと第２クラッチプレートは弾性部材により互いに当接して結合し、制御部の制御信号により電流が電磁石に供給されると、電磁石が第１クラッチプレートを引き寄せて第１クラッチプレートと第２クラッチプレートを分離させるようにする。

本発明によれば、一つのモータで、操向軸の操作力を補助することと、操向軸の角度および長さを調節することができる。また、操向軸の操作力を補助するモータの動力を操向軸の角度および長さを調節する可変操向装置に効果的に伝達することができる。これにより、車体の重量を減少させ、車両の製造費用を減少させることができる。

本発明に係る車両操向装置の一実施形態によるブロック図である。 本発明に係る車両操向装置の概略図である。 本発明に係る車両操向装置の第１システムおよび第１切換部の概略図である。 本発明に係る車両操向装置の第１切換部の作動を示す概略図である。 本発明に係る車両操向装置の第１切換部の作動を示す概略図である。 本発明に係る車両操向装置の第２システムおよび第２切換部の概略図である。 本発明の実施形態による第２切換部の作動を示すための概略図である。 本発明の実施形態による第２切換部の作動を示すための概略図である。 本発明の実施形態による第１切換部と第２切換部を含む車両操向装置を概略的に示す簡略図である。 本発明の実施形態による第１切換部と第２切換部を含む車両操向装置を概略的に示す簡略図である。 本発明の実施形態による第１切換部と第２切換部を含む車両操向装置を概略的に示す簡略図である。 本発明に係る車両操向制御システムによる一実施形態を示す概略図である。 本発明の実施形態において、時間により電磁石クラッチに供給される電流を示したグラフである。 電磁石クラッチに電流を供給する方法のフローチャートである。 電磁石クラッチに電流を供給する方法のフローチャートである。

以下、本発明に係る車両操向装置、および制御システムを、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。以下、実施形態を挙げて説明するが、本発明は、以下の実施形態に制約されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が多様に異なる形態で実施することができる。

図１は、本発明車両操向装置の一実施形態によるブロック図であり、図２は、車両操向装置の概略図である。図１および図２に示すように、車両操向装置１は、一つのモータ１２を利用して、操向ハンドル４（図９参照）の操作力を補助し、操向ハンドル４に結合された操向軸５の角度および長さを調節する。具体的に、この実施形態における車両操向装置１は、操向ハンドル４の操作力を補助するために使用されるモータ１２を操向軸５の角度および長さを調節するにも使用することができるようになっている。

車両操向装置１は、モータ１２とモータ軸１４でなるモータ駆動部１０、操向ハンドル４の操作力を補助するためにモータ１２の動力を操向軸５に伝達する動力伝達部２０、およびモータ１２の動力が伝達されて操向軸５の角度および長さを調節する可変操向部３０を有して構成されている。

また、車両操向装置１は、モータ１２の動力を可変操向部３０に伝達する連結部３００、モータ１２の動力を動力伝達部２０と連結部３００のいずれか一方に選択的に伝達する第１切換部１００、およびモータ１２の動力を可変操向部３０のチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に選択的に伝達する第２切換部２００を有して構成されている。

モータ駆動部１０は、車両操向装置１を作動させる回転動力を発生させるモータ１２と、モータ１２に結合されてモータ１２の動力を伝達するモータ軸１４とからなっている。モータ軸１４は、第１切換部１００と連結して、モータ１２の動力を第１切換部１００を通じて動力伝達部２０または連結部３００に伝達する。

動力伝達部２０は、モータ駆動部１０と操向軸５の間にあり、動力伝達軸２２とギヤ２４でなっている。ギヤ２４は、操向軸５に結合されたギヤ７と噛み合って、モータ軸１４から伝達されたモータ１２の動力を、操向軸５に伝達する。

動力伝達軸２２に結合されたギヤ２４と操向軸５に結合されたギヤ７は、多様な形態で実施ができる。一例を挙げると、動力伝達軸２２と操向軸５が互いに直角に配置されている場合、動力伝達軸２２に結合されたギヤ２４と操向軸５に結合されたギヤ７は、ウォームギアであることができる。すなわち、動力伝達軸２２に結合されたギヤ２４はウォームであり、操向軸５に結合されたギヤ７はウォームホイールとする。この場合、モータ１２の動力が減速されて操向軸５に伝達するようにでき、操向ハンドル４の操作力を軽くすることが可能になる。つまり、モータ１２の動力が第１切換部１００を通じて動力伝達部２０に伝達され、動力伝達部２０と操向軸５を連結するウォームギアを通じて操向軸５に伝達することによって、操向ハンドル４の操作力を補助するようになる。

第１切換部１００は、モータクラッチ１１０と第１伝達部材１３０でなり、モータクラッチ１１０を利用してモータ１２の動力を動力伝達部２０または連結部３００に伝達する。
モータ駆動部１０のモータ軸１４は、モータクラッチ１１０によって動力伝達部２０の動力伝達軸２２に連結または分離される。モータクラッチ１１０は、多様なクラッチが使用可能であり、例えば、電磁石を利用したクラッチ、機械式クラッチがある。

モータ軸１４と動力伝達軸２２が連結されると、モータ１２の動力はモータ軸１４から動力伝達軸２２に伝達され、モータ軸１４と動力伝達軸２２が分離されると、モータ１２の動力はモータ軸１４から第１伝達部材１３０を通じて連結部３００に伝達される。

可変操向部３０は、操向軸５の角度を調節するチルト装置４０、操向軸５の長さを調節するテレスコピック装置５０、そして第２切換部２００でなっていて、操向ハンドル４に結合された操向軸５の角度および長さを調節して、操向ハンドル４の位置を変化させる。

チルト装置４０とテレスコピック装置５０は、多様な形態が可能である。以下に、例を挙げて説明する。
チルト装置４０は、モータ１２の動力により回転するチルト回転部材４１と、チルト回転部材４１と操向軸５を連結させるチルト連結部材４３でなっていて、モータ１２の動力により回転しながら操向軸５の角度を変化させる。

チルト連結部材４３は、チルト回転部材４１の回転運動を操向軸５の上下方向の直線運動に変える。モータ１２の動力が連結部３００と第２切換部２００を通じてチルト回転部材４１に伝達されると、チルト回転部材４１とチルト連結部材４３は、モータ１２の動力を操向軸５に伝達することによって操向軸５の角度を調節する。

テレスコピック装置５０は、モータ１２の動力により回転するテレスコピック回転部材５１と、テレスコピック回転部材５１と操向軸５を連結させるテレスコピック連結部材５３でなっていて、モータ１２の動力により回転しながら操向軸５の長さを変化させる。
テレスコピック連結部材５３は、テレスコピック回転部材５１の回転運動を操向軸５の長さ方向の直線運動に変える。つまり、モータ１２の動力が連結部３００と第２切換部２００を通じてテレスコピック回転部材５１に伝達されると、テレスコピック回転部材５１とテレスコピック連結部材５３は、モータ１２の動力を操向軸５に伝達することによって操向軸５の長さを調節する。

第２切換部２００は、可変操向クラッチ２１０と第２伝達部材２３０でなっていて、可変操向クラッチ２１０を利用してモータ１２の動力をチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に伝達する。

連結部３００から伝達されたモータ１２の動力は、第２伝達部材２３０を通じて可変操向クラッチ２１０に伝達される。可変操向クラッチ２１０は、チルト装置４０またはテレスコピック装置５０に選択的に結合して、第２伝達部材２３０を通じて伝達されたモータ１２の動力をチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に伝達する。

連結部３００は、第１切換部１００と可変操向部３０を連結する。具体的に説明すれば、連結部３００は、第１切換部１００の第１伝達部材１３０と連結する第１連結部材３１０、第２切換部２００の第２伝達部材２３０に連結する第２連結部材３２０、そして第１連結部材３１０と第２連結部材３２０を連結する連結軸３３０でなっていて、第１切換部１００の第１伝達部材１３０と第２切換部２００の第２伝達部材２３０を連結する。

モータ１２の動力は、モータ軸１４に連結された第１伝達部材１３０を通じて第１連結部材３１０に、次いで第１連結部材３１０に連結された連結軸３３０により第２連結部材３２０に、そして第２切換部２００の第２伝達部材２３０に伝達される。

第１連結部材３１０は、第１伝達部材１３０とギヤ結合する。また、モータ軸１４と連結軸３３０は平行に配置され、第１連結部材３１０と第１伝達部材１３０はスパーギヤで実施できる。しかし、これに限定されず、第１連結部材３１０と第１伝達部材１３０は、モータ軸１４と連結軸３３０の位置によって多様なギヤ形態で実現でき、第１連結部材３１０と第１伝達部材１３０が離隔したまま別途の部材（図示せず）により連結することもできる。

第２連結部材３２０は、第２伝達部材２３０とギヤ結合する。また、第２連結部材３２０の軸と第２伝達部材２３０の軸は直角に配置され、これによって、第２連結部材３２０と第２伝達部材２３０はウォームギヤで実施できる。例えば、第２連結部材３２０がウォームで提供され、第２伝達部材２３０がウォームホイールで実施される。しかし、これに限定されず、第２連結部材３２０と第２伝達部材２３０は、これらの軸の位置によって多様なギヤ形態で実施可能であり、第２連結部材３２０と第２伝達部材２３０が離隔したまま別途の部材（図示していない）により連結することもできる。

上記したように、車両操向装置１は、動力伝達部２０、チルト装置４０またはテレスコピック装置５０に選択的にモータ１２の動力を伝達する。具体的に、車両操向装置１は、第１切換部１００と第２切換部２００を利用してモータ１２の動力をチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に伝達する。

次に、第１切換部１００と第２切換部２００をより詳しく説明する。以下、第１切換部１００の作動と関連した車両操向装置１を第１システム、第２切換部２００の作動と関連した車両操向装置１を第２システムとする。
図３は、車両操向装置の第１システムおよび第１切換部の概略図であり、図４と図５は、第１切換部の作動を示す概略図である。図４と図５において、点線はモータ１２の動力伝達方向を示し、太い矢印はモータクラッチ１１０の第１クラッチプレート１１２の作動方向を示している。

車両操向装置１の第１システムは、モータ駆動部１０、動力伝達部２０、第１切換部１００、連結部３００そして可変操向部３０でなっていて、第１切換部１００を利用してモータ１２の動力を動力伝達部２０または可変操向部３０に伝達するシステムである。

モータ駆動部１０、動力伝達部２０、連結部３００そして可変操向部３０の構成および作動は上述した構成および作動と同じであるので、ここではその説明を省略する。
第１切換部１００は、モータクラッチ１１０を利用して動力伝達部２０と連結部３０のいずれか一方にモータ１２の動力を伝達する。具体的に、第１切換部１００は、モータ駆動部１０、動力伝達部２０そして連結部３００にそれぞれ連結され、これによって、モータ１２の動力はモータクラッチ１１０の作動によりモータ駆動部１０から動力伝達部２０または連結部３００に伝達される。

モータクラッチ１１０は、モータ軸１４と動力伝達軸２２の間にあって、モータ軸１４を動力伝達軸２２に連結または分離させる。モータクラッチ１１０は、第１クラッチプレート１１２、第２クラッチプレート１１４、第１電磁石１１６、そして第１弾性部材１１８でなっている。

第１クラッチプレート１１２はモータ軸１４に結合され、第２クラッチプレート１１４は第１クラッチプレート１１２に対応するように動力伝達軸２２に結合される。これによって、モータクラッチ１１０は、第１クラッチプレート１１２と第２クラッチプレート１１４を結合または分離させてモータ軸１４と動力伝達軸２２を結合または分離する。

第１電磁石１１６と第１弾性部材１１８は、第１クラッチプレート１１２または第２クラッチプレート１１４を移動させてモータ軸１４と動力伝達軸２２を結合または分離させる。つまり、第１電磁石１１６と第１弾性部材１１８の配置により第１クラッチプレート１１２が移動したり第２クラッチプレート１１４が移動したりする。

一例を挙げれば、図３〜図５に示すように、第１電磁石１１６と第１弾性部材１１８は第１クラッチプレート１１２に隣接するようにする。つまり、第１電磁石１１６と第１弾性部材１１８は、第１クラッチプレート１１２を移動させてモータ軸１４と動力伝達軸２２を結合または分離させる。

第１電磁石１１６は、第１クラッチプレート１１２とモータ１２の間に配置され、第１電磁石１１６に電流が供給されて磁化されると、第１クラッチプレート１１２は第１電磁石１１６に向かって移動する。
第１弾性部材１１８は、第１クラッチプレート１１２に結合されていて、第１クラッチプレート１１２を弾性力に移動させる。第１電磁石１１６に電流が供給されていないとき、つまり、第１電磁石１１６が磁化されていないときには、第１クラッチプレート１１２は第１弾性部材１１８の弾性力により第２クラッチプレート１１４に向かって移動する。
このように、第１クラッチプレート１１２は、第１電磁石１１６と第１弾性部材１１８により移動することで、第２クラッチプレート１１４に結合または分離される。

第１伝達部材１３０は、第１クラッチプレート１１２と第１電磁石１１６の間にあり、モータ軸１４に選択的に連結される。つまり、第１伝達部材１３０は、モータ軸１４と離れて配置され、モータクラッチ１１０の作動により選択的にモータ軸１４に連結される。

モータクラッチ１１０によりモータ軸１４と動力伝達軸２２が離れると、第１伝達部材１３０は、モータ軸１４に連結してモータ１２の動力を連結部３００に伝達する。具体的に説明すれば、第１クラッチプレート１１２が磁力により第１電磁石１１６に引き寄せられると、第２クラッチプレート１１４と離れ、第１伝達部材１３０が第１クラッチプレート１１２に結合してモータ軸１４と共に回転する。

第１クラッチプレート１１２、第２クラッチプレート１１４および第１伝達部材１３０それぞれの対応面には、歯（ｔｏｏｔｈ）が形成されるのが好ましい。具体的に、第１クラッチプレート１１２と第２クラッチプレート１１４が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯（ｔｏｏｔｈ）が形成され、第１クラッチプレート１１２と第１伝達部材１３０が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯（ｔｏｏｔｈ）が形成される。これによって、結合力と回転伝達力を向上することができる。

第１切換部１００は、第１電磁石１１６の磁力によりモータ軸１４と動力伝達軸２２を結合または分離させ、これによって、モータ１２の動力を動力伝達部２０または連結部３００に伝達する。

従って、車両操向装置１の第１システムは、モータ１２の動力を動力伝達部２０または連結部３００に伝達するようになっている。次に、第１システムの作動を詳しく説明する。
第１電磁石１１６に電流が供給されないとき、第１弾性部材１１８の弾性力により第１クラッチプレート１１２と第２クラッチプレート１１４が結合され、モータ１２の動力がモータ軸１４から動力伝達軸２２に伝達される。動力伝達軸２２に伝達されたモータ１２の動力は操向軸５に伝達されて操向ハンドル４の操作力を補助する。

第１電磁石１１６に電流が供給されて磁化されたとき、第１クラッチプレート１１２が第２クラッチプレート１１４から離れ、第１伝達部材１３０に結合する。この場合、モータ１２の動力が第１伝達部材１３０と第１連結部材３１０を通じて可変操向部３０に伝達される。従って、可変操向部３０に伝達されたモータ１２の動力は操向軸５の角度および長さを調節するのに使用される。

図６は、車両操向装置の第２システムおよび第２切換部の概略図であり、図７、図８は、第２切換部の作動を示すための概略図である。図７、図８において、点線はモータ１２の動力の伝達方向を示し、太い矢印は可変操向クラッチ２１０の連結クラッチプレート２１２の作動方向を示している。

車両操向装置１の第２システムは、可変操向部３０に伝達されたモータ１２の動力を第２切換部２００によりチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に伝達する。
モータ駆動部１０と連結部３００の構成および作動は、上記した構成および作動と同じであるので、ここでは説明を省略する。
第１伝達部材１３０は、モータ軸１４に連結されてモータ１２の動力をモータ軸１４から連結部３００に伝達する。第１伝達部材１３０としては、多様な実施形態が可能であるが、以下、例を挙げて説明する。

第２切換部２００は、図６に示すように、可変操向クラッチ２１０を使用してチルト装置４０またはテレスコピック装置５０にモータ１２の動力を伝達する。
具体的に、第２切換部２００は、チルト装置４０、テレスコピック装置５０、そして連結部３００それぞれに連結され、連結部３００から伝達されたモータ１２の動力が、可変操向クラッチ２１０の作動によりチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に伝達される。第２切換部２００は、連結部３００に連結された状態でチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に選択的に結合される。

第２切換部２００は、連結部３００の第２連結部材３２０に連結された第２伝達部材２３０と、第２伝達部材２３０からモータ１２の動力を伝達される可変操向クラッチ２１０でなっている。そして、可変操向クラッチ２１０は、第２伝達部材２３０と結合した連結クラッチプレート２１２、チルト回転部材４１と結合した第１接触プレート２１４、テレスコピック回転部材５１と結合した第２接触プレート２１６、第２電磁石２１８、そして第２弾性部材２１９で構成されている。

連結クラッチプレート２１２は、第１接触プレート２１４と第２接触プレート２１６の間で移動して、連結部３００とチルト装置４０またはテレスコピック装置５０を結合または分離させる。
具体的に、第２電磁石２１８と第２弾性部材２１９が連結クラッチプレート２１２を移動させ、連結クラッチプレート２１２が第１接触プレート２１４と結合すると第２接触プレート２１６と分離され、連結クラッチプレート２１２が第１接触プレート２１４と分離すると第２接触プレート２１６と結合される。

次に、図６〜図８を参照して本発明のチルト装置４０、テレスコピック装置５０、可変操向クラッチ２１０、そして第２伝達部材２３０を具体的に説明する。
チルト装置４０は、パイプ本体４５および作動プレート４７でなっている。パイプ本体４５は、その一端に第１接触プレート２１４が結合されて連結クラッチプレート２１２によって回転することができる。パイプ本体４５の外周面には第１ねじ山４９が形成され、パイプ本体４５が回転する時、作動プレート４７が第１ねじ山４９に沿って移動しながら操向軸５の角度を変化させる。作動プレート４７は、パイプ本体４５と操向軸５にそれぞれ連結され、多様な形態で実施できる。

テレスコピック装置５０は、シャフト本体５５、ナット部材５７そして移動部材５９でなっている。シャフト本体５５は、チルト装置４０のパイプ本体４５内に一部が挿入され、パイプ本体４５に挿入されない残りの部分の外周面に第２ねじ山５６が形成されて、ナット部材５７の第３ねじ山５８とでねじ結合する。

ナット部材５７の一端には第２接触プレート２１６が結合され、連結クラッチプレート２１２と第２接触プレート２１６が結合して回転するとナット部材５７も回転する。これによって、シャフト本体５５は、ナット部材５７の第３ねじ山５８に沿って回転しながら長さ方向に移動する。シャフト本体５５と操向軸５を連結する移動部材５９は、シャフト本体５５が移動する時、操向軸５も共に移動させる。

可変操向クラッチ２１０の連結クラッチプレート２１２は、テレスコピック装置５０のシャフト本体５５に挿入されて第１接触プレート２１４と第２接触プレート２１６の間に位置する。第２伝達部材２３０は、連結クラッチプレート２１２の外周面に結合され、連結部３００の第２連結部材３２０と噛み合って結合される。

可変操向クラッチ２１０の第２電磁石２１８は、第２接触プレート２１６に隣接するように配置され、第２弾性部材２１９は、テレスコピック装置５０のシャフト本体５５に挿入されて連結クラッチプレート２１２に結合される。
第２電磁石２１８に電流が供給されないとき、つまり、第２電磁石２１８が磁化されない場合には、連結クラッチプレート２１２は第２弾性部材２１９により第１接触プレート２１４に結合される。

第２電磁石２１８に電流が供給される、つまり、第２電磁石２１８が磁化されると、第２電磁石２１８は連結クラッチプレート２１２を第２接触プレート２１６に向かって引き寄せ、これによって、連結クラッチプレート２１２は第１接触プレート２１４から分離されて第２接触プレート２１６と結合する。

連結クラッチプレート２１２、第１接触プレート２１４、第２接触プレート２１６のそれぞれの対応面には、歯（ｔｏｏｔｈ）が形成されてもよい。具体的には、第１接触プレート２１４と連結クラッチプレート２１２が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯（ｔｏｏｔｈ）を形成し、第２接触プレート２１６と連結クラッチプレート２１２が当接するそれぞれの面には、互いに噛合可能な歯（ｔｏｏｔｈ）を形成する。これによって、結合力と回転伝達力を向上させることができる。

車両操向装置１の第２システムは、モータ１２の動力をチルト装置４０またはテレスコピック装置５０に伝達するようになっている。次に、この第２システムの作動を詳しく説明する。
第２電磁石２１８に電流が供給されていないときには、第２弾性部材２１９の弾性力により連結クラッチプレート２１２と第１接触プレート２１４が結合する。従って、モータ１２の動力が第１伝達部材１３０と連結部３００を経て第２伝達部材２３０に伝達され、第２伝達部材２３０の回転により連結クラッチプレート２１２および第１接触プレート２１４が回転する。チルト装置４０のパイプ本体４５は第１接触プレート２１４により回転し、操向軸５はチルト装置４０の作動プレート４７により角度が調節される。

第２電磁石２１８に電流が供給されると、連結クラッチプレート２１２と第２接触プレート２１６が結合する。すると、モータ１２の動力が第１伝達部材１３０と連結部３００を経て第２伝達部材２３０に伝達され、第２伝達部材２３０の回転により連結クラッチプレート２１２と第２接触プレート２１６が回転する。テレスコピック装置５０のシャフト本体５５は、第２接触プレート２１６とナット部材５７により回転し、操向軸５はテレスコピック装置５０の移動部材５９により長さが調節される。

図９〜図１１は、本発明の実施形態による第１切換部と第２切換部を含む車両操向装置を概略的に示す簡略図である。これらの図９で、点線はモータ１２の動力の伝達方向を示している。
車両操向装置１は、第１切換部１００の第１電磁石１１６および／または第２切換部２００の第２電磁石２１８に電流を供給して、モータ１２の動力を動力伝達部２０、チルト装置４０およびテレスコピック装置５０のうちのいずれか一つに伝達する。

操向ハンドル４の操作力を補助しようとする場合には、図９に示したように、第１電磁石１１６と第２電磁石２１８の両方に電流を供給しない。これによって、第１クラッチプレート１１２は、第１弾性部材１１８により第２クラッチプレート１１４と結合してモータ１２の動力を動力伝達軸２２を通じて操向軸５に伝達する。この時、連結クラッチプレート２１２も第２弾性部材２１９により第１接触プレート２１４と結合される。

操向ハンドル４の角度を調節しようとする場合には、図１０に示したように、第１電磁石１１６に電流を供給し、第２電磁石２１８には電流を供給しない。これによって、第１クラッチプレート１１２は、第１伝達部材１３０と結合してモータ１２の動力を連結部３００に伝達する。第１接触プレート２１４と結合した連結クラッチプレート２１２は、連結部３００から伝達されたモータ１２の動力をチルト装置４０に伝達して操向軸５の角度を調節する。

操向ハンドル４の長さを調節しようとする場合には、図１１に示したように、第１電磁石１１６と第２電磁石２１８の両方に電流を供給する。これによって、第１クラッチプレート１１２は、第１伝達部材１３０と結合してモータ１２の動力を連結部３００に伝達する。第２接触プレート２１６と結合された連結クラッチプレート２１２は、連結部３００から伝達されたモータ１２の動力をテレスコピック装置５０に伝達して操向軸５の長さを調節する。

図１２は、本発明の実施形態による車両操向制御システムを示す概略図である。図１２を参照すると、車両操向制御システム２は、一つの制御部４００を利用して車両操向装置１を制御する。
制御部４００は、モータ１２、第１切換部１００のモータクラッチ１１０、そして第２切換部２００の可変操向クラッチ２１０を制御する。具体的に、制御部４００は、モータ１２の駆動信号、モータクラッチ１１０の作動信号、そして可変操向クラッチ２１０の作動信号を送信する。

制御部４００は、操向ハンドル４の操作が感知されたとき、つまり、運転時に操向ハンドル４が操作されたり操向ハンドル４の角度または長さの調節のためのスイッチ、つまり、可変操向スイッチ４１０が作動された場合にモータ１２に駆動信号を送信する。
また、制御部４００は、モータクラッチ１１０に作動信号を送信してモータ軸１４と動力伝達軸２２の結合または分離を制御する。これによって、制御部４００は、操向ハンドル４の操作力を補助する場合には、モータ軸１４と動力伝達軸２２が結合するように作動信号を送信し、操向ハンドル４の角度または長さを調節する場合には、モータ軸１４と動力伝達軸２２が分離するように作動信号を送信する。

また、制御部４００は、可変操向クラッチ２１０に作動信号を送信して可変操向クラッチ２１０がチルト装置４０とテレスコピック装置５０のいずれか一方に結合するように制御する。これによって、制御部４００は、車両操向装置１の操向ハンドル４の角度を調節する場合には、チルト装置４０に可変操向クラッチ２１０が結合するように作動信号を送信し、車両操向装置１の操向ハンドル４の長さを調節する場合には、テレスコピック装置５０に可変操向クラッチ２１０が結合するように作動信号を送信する。

車両操向制御システム２の作動を、図３および図６に示した第１切換部と第２切換部と関連して具体的に説明する。
制御部４００は、操向ハンドル４の操作を感知すると、モータ１２に駆動信号を送信してモータ１２を駆動させる。特に、運転中に操向ハンドル４を操作する場合、制御部４００はモータ１２に駆動信号を送信し、これによってモータ１２の動力がモータ軸１４と結合した動力伝達軸２２を通じて操向軸５に伝達される。

可変操向スイッチ４１０がスイッチオンされると、制御部４００は、モータ１２に駆動信号を送信し、かつモータクラッチ１１０の第１電磁石１１６に電流を供給する作動信号を送信する。これによって、モータクラッチ１１０の第１電磁石１１６が磁化して、モータ軸１４と動力伝達軸２２が分離され、モータ１２の動力がモータ軸１４と連結された連結部３００を通じて可変操向部３０に伝達される。

チルト装置４０のスイッチ４１２がスイッチオンされると、制御部４００は、モータ１２の動力が可変操向クラッチ２１０の連結クラッチプレート２１２と結合されたチルト装置４０を通じて操向軸５に伝達される。

テレスコピック装置５０のスイッチ４１４がスイッチオンされると、制御部４００は、モータ１２に駆動信号を送信し、かつモータクラッチ１１０の第１電磁石１１６に電流を供給する作動信号および可変操向クラッチ２１０の第２電磁石２１８に電流を供給する作動信号を送信する。これによって、第２電磁石２１８が磁化され、連結クラッチプレート２１２がテレスコピック装置５０に結合する。この場合、モータ１２の動力がモータ軸１４と連結された連結部３００を通じて可変操向部３０の連結クラッチプレート２１２に伝達され、テレスコピック装置５０を通じて操向軸５に伝達される。

図１３は、本発明の実施形態において、時間により電磁石クラッチに供給される電流を示したグラフであり、図１４および図１５は、電磁石クラッチに電流を供給する方法のフローチャートである。
図１３を参照すると、制御部４００は、第１電磁石１１６と第２電磁石２１８に供給される電流の極が順次変わるように制御する。つまり、制御部４００は、以前に供給した電流の極と異なる極の電流をそれぞれの電磁石に供給するように制御する。
具体的に説明すれば、最初に可変操向スイッチ４１０、つまり、チルト装置４０のスイッチ４１２またはテレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンにされたとき、制御部４００は、第１電磁石１１６と第２電磁石２１８に陽極（＋）の電流を供給するように作動信号を送出する。その後、再びチルト装置４０のスイッチ４１２またはテレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンにされたとき、制御部４００は、第１電磁石１１６と第２電磁石２１８に陰極（−）の電流を供給するように作動信号を送る。

チルト装置４０のスイッチ４１２がオンにされると、操向軸５の角度を調節するためにモータ１２の動力が可変操向部３０のチルト装置４０に伝達される。つまり、モータクラッチ１１０の第１電磁石１１６に電流が供給されると、第１クラッチプレート１１２は、第１電磁石１１６の磁力により第２クラッチプレート１１４と分離し、第１伝達部材１３０と結合する。この時、制御部４００は、第１電磁石１１６に、前に供給した電流と異なる極の電流を供給するように制御する。

テレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンにされると、操向軸５の長さを調節するために、モータ１２の動力が可変操向部３０のテレスコピック装置５０に伝達される。つまり、モータクラッチ１１０の第１電磁石１１６および可変操向クラッチ２１０の第２電磁石２１８に電流が供給されると、モータクラッチ１１０の第１クラッチプレート１１２は、第１電磁石１１６の磁力により第２クラッチプレート１１４から離れ、第１伝達部材１３０と結合し、可変操向クラッチ２１０の連結クラッチプレート２１２は、第２電磁石２１８の磁力により第１接触プレート２１４から離れ、第２接触プレート２１６と結合する。この時、制御部４００は、前に供給した電流と異なる極の電流がそれぞれの第１電磁石１１６と第２電磁石２１８に供給するように制御する。

次に、本発明の一実施形態によるそれぞれの第１電磁石１１６と第２電磁石２１８に電流を供給する方式を説明する。
図１４を参照すると、制御部４００は、可変操向スイッチ４１０がオンであるかを判断する（Ｓ１００）。可変操向スイッチ４１０がオンである場合、制御部４００は、カウント計算を行う（Ｓ１１０）。カウント計算は、可変操向スイッチ４１０がオンとされる度に行う。例えば、最初に可変操向スイッチ４１０がオンにされたとき、カウントを１にし、次に可変操向スイッチ４１０がオンにされたときには、カウントを２にする。カウントが奇数であるのか判断し（Ｓ１２０）、カウントが奇数または偶数であるかによってそれぞれの第１電磁石１１６と第２電磁石２１８に供給される電流の極を変える。一例によれば、カウントが奇数であるときには第１電磁石１１６と第２電磁石２１８それぞれに陽極の電流を供給し（Ｓ１３０）、カウントが偶数であるときには第１電磁石１１６と第２電磁石２１８それぞれに陰極の電流を供給する（Ｓ１４０）。しかし、これはあくまで例であって、これに限定されるものではない。

具体的に説明すれば、チルト装置４０のスイッチ４１２がオンされた場合とテレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンされた場合を分離してカウント計算をそれぞれ行う。
チルト装置４０のスイッチ４１２がオンされた場合は、モータクラッチ１１０の第１電磁石１１６に電流を供給するが、テレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンにされた場合は、第１電磁石１１６と第２電磁石２１８の両方に電流を供給する。従って、第１電磁石１１６に対するカウント計算と第２電磁石２１８に対するカウント計算を別々に行う。

図１５を参照すると、チルト装置４０またはテレスコピック装置５０の作動有無に関係なく可変操向スイッチ４１０がオンであるかを判断する（Ｓ２００）。可変操向スイッチ４１０がオンであると、保存されたその前の第１カウント値に１を加え（Ｓ２１０）、今の第１カウントを改めて保存する。その後、テレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンであるかを判断し（Ｓ２５０）、テレスコピック装置５０のスイッチ４１４がオンである場合、保存されていた前の第２カウント値に１を加え（Ｓ２６０）、今の第２カウントを改めて保存する。

今の第１カウント値と今の第２カウント値のそれぞれが奇数であるのか判断し（Ｓ２２０、Ｓ２７０）、今の第１カウント値が奇数であるとき、モータクラッチ１１０の第１電磁石１１６に陽極電流を供給し（Ｓ２３０）、第１カウント値が偶数であるとき、モータクラッチ１１０の第１電磁石１１６に陰極電流を供給する（Ｓ２４０）。また、第２カウント値が奇数であるとき、可変操向クラッチ２１０の第２電磁石２１８に陽極電流を供給し（Ｓ２８０）、第２カウント値が偶数であるとき、可変操向クラッチ２１０の第２電磁石２１８に陰極電流を供給する（Ｓ２９０）。

車両操向装置を作動させるスイッチ４１０、４１２、４１４は、運転者によりスイッチオン／オフされる手動式であっても、またはセンサーによりスイッチオン／オフされる自動式であってもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されず、当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により、本発明の実施形態から容易に変更されて均等であると認められる範囲の全ての変更を含むものである。

１；車両操向装置
２；車両操向制御システム
５；操向軸
７；（操向軸に結合した）ギヤ
１０；モータ駆動部
１２；モータ
１４；モータ軸
２０；動力伝達部
２２；動力伝達軸
２４；（動力伝達軸に結合した）ギヤ
３０；可変操向部
４０；チルト装置
４１；チルト回転部材
４３；チルト連結部材
４５；（チルト装置の）パイプ本体
４７；（チルト装置の）作動プレート
４９；（パイプ本体の外周面に形成された）第１ねじ山
５０ テレスコピック装置
５１；テレスコピック回転部材
５３；テレスコピック連結部材
５５；（テレスコピック装置の）シャフト本体
５６；（シャフト本体の外周面に形成された）第２ねじ山
５７；（テレスコピック装置の）ナット部材
５８；（ナット部材に形成された）第３ねじ山
５９；（シャフト本体と操向軸を連結する）移動部材
１００；第１切換部
１１０；モータクラッチ
１１２；第１クラッチプレート
１１４；第２クラッチプレート
１１６；第１電磁石
１１８；第１弾性部材
１３０；第１伝達部材
２００；第２切換部
２１０；可変操向クラッチ
２１２；（第２伝達部材と結合した）連結クラッチプレート
２１４；（チルト回転部材と結合した）第１接触プレート
２１６；（テレスコピック回転部材と結合した）第２接触プレート
２１８；第２電磁石
２１９；第２弾性部材
２３０；第２伝達部材
３００；連結部
３１０；（第１切換部の第１伝達部材に連結する）第１連結部材
３２０；（第２切換部の第２伝達部材に連結する）第２連結部材
３３０；（第１連結部材と第２連結部材を連結する）連結軸
４００；制御部
４１０；可変操向スイッチ
４１２；（チルト装置の）スイッチ
４１４；（テレスコピック装置の）スイッチ

Claims (9)

1. モータと、
   前記モータに連結されて前記モータの動力を伝達するモータ軸と、
   前記モータ軸から前記モータの動力が伝達されて操向軸に伝達する動力伝達軸と、
   前記操向軸に連結されて前記操向軸の角度および長さを調節する可変操向部と、
   前記モータの動力を可変操向部に伝達する連結部と、
   前記モータの動力を前記動力伝達軸と前記連結部のいずれか一方に選択的に伝達する第１切換部と、を有して、
   前記第１切換部は、
   前記モータ軸に前記動力伝達軸を結合または分離させるモータクラッチと、
   前記モータ軸に連結され、前記モータクラッチにより前記モータ軸と前記動力伝達軸が分離されたときに、前記モータの動力を前記連結部に伝達する伝達部材と、を有して構成され、
   前記モータクラッチは、電磁石クラッチであり、
   前記モータ軸に結合された第１クラッチプレートと、
   前記第１クラッチプレートに対応するように前記動力伝達軸に結合された第２クラッチプレートと、
   前記第１クラッチプレートに隣接して配置され、電流により磁化される電磁石と、
   前記第１クラッチプレートを弾性移動させる弾性部材と、を有して、
   前記電磁石に電流が供給されているか否かによって、前記第１クラッチプレートと前記第２クラッチプレートが結合または分離されることを特徴とする車両操向装置。
2. 前記伝達部材は、前記第１クラッチプレートと前記電磁石の間で、前記モータ軸と離れて配置され、
   前記電磁石に電流が供給されているか否かによって、前記第１クラッチプレートと前記伝達部材が結合または分離されることを特徴とする請求項１に記載の車両操向装置。
3. 前記第１クラッチプレートと前記第２クラッチプレートは、互いに当接する面に歯が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両操向装置。
4. 前記第１クラッチプレートと前記伝達部材は、互いに当接する面に歯が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両操向装置。
5. 前記連結部は、
   前記伝達部材と連結する第１連結部材と、
   前記可変操向部と連結する第２連結部材と、
   前記第１連結部材と前記第２連結部材を連結する連結軸と、
   を有して構成されることを特徴とする請求項２に記載の車両操向装置。
6. 前記モータ軸と前記連結軸は、離れて平行に配置され、
   前記伝達部材と前記第１連結部材は、スパーギヤで互いに噛合わせることを特徴とする請求項５に記載の車両操向装置。
7. 前記動力伝達軸と前記操向軸は、互いに直角に配置されて、前記動力伝達軸と前記操向軸のうちの一つにはウォームが形成され、
   前記動力伝達軸と前記操向軸のうちの他の一つには、前記ウォームに対応するウォームホイールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の車両操向装置。
8. モータと、
   前記モータの動力を伝達するモータ軸と、
   前記モータ軸から前記モータの動力が伝達されて、操向ハンドルの操作力を補助するように操向軸に伝達する動力伝達軸と、
   前記モータ軸から前記モータの動力が伝達されて、操向軸の角度および長さを調節する可変操向部に伝達する連結部と、
   前記モータ軸に前記動力伝達軸を結合または分離させるモータクラッチと、
   前記モータ軸に連結され、前記モータクラッチにより前記モータ軸と前記動力伝達軸が分離されたとき、前記モータの動力を前記連結部に伝達する伝達部材と、
   前記モータの作動および前記モータクラッチの作動を調節する制御部と、
   を有してなり、
   前記モータクラッチは、電磁石を利用したクラッチであり、
   前記制御部は、前記電磁石の電流供給を調節して前記モータクラッチの作動を調節し、
   前記モータクラッチは、
   前記モータ軸に結合された第１クラッチプレートと、
   前記第１クラッチプレートに対応するように前記動力伝達軸に結合された第２クラッチプレートと、
   前記第１クラッチプレートに隣接して配置され、電流により磁化される電磁石と、
   前記第１クラッチプレートを弾性移動させる弾性部材と、を有して、
   前記制御部の制御信号により電流が前記電磁石に供給されないとき、前記第１クラッチプレートと前記第２クラッチプレートは前記弾性部材により互いに当接して結合し、
   前記制御部の制御信号により電流が前記電磁石に供給されると、前記電磁石が前記第１クラッチプレートを引き寄せて前記第１クラッチプレートと前記第２クラッチプレートを分離させる、ことを特徴とする車両操向制御システム。
9. 前記制御部は、
   前記操向ハンドルの操作が感知されると、前記モータが駆動するように前記モータに制御信号を送信し、
   前記操向ハンドルの操作力を補助する場合には、前記モータ軸と前記動力伝達軸が結合するように制御信号を前記モータクラッチに送信し、
   前記操向ハンドルの角度または長さを変更しようとする場合には、前記モータ軸と前記動力伝達軸が分離するように制御信号を前記モータクラッチに送信することを特徴とする請求項８に記載の車両操向制御システム。

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