JP2002002511A

JP2002002511A - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JP2002002511A
Application number: JP2000191667A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Nishizaki; 勝利西崎; Shiro Nakano; 史郎中野; Takanobu Takamatsu; 孝修高松; Masaya Segawa; 雅也瀬川; Ryohei Hayama; 良平葉山
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ステアバイワイヤシステムを採用した車両用操
舵装置において、操舵用アクチュエータの出力不足と応
答遅れを補うことができ、操作反力を付与することがで
きる機械的なフェールセーフ機構を提供する。【解決手段】操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチ
ュエータが制御される時、操作部材の操作に応じて回転
する入力シャフト10の回転角は、舵角変化により回転す
るよう車輪に機械的に連結される出力シャフトの回転角
よりも大きくされる。回転規制機構40における受け部41
ａ、41ｂと当たり部47ａ、47ｂとの、両シャフトの相対
回転量に応じた互いとの間隔変化を、弾性部材48ａ、48
ｂが付与する弾力により抑制する。両シャフトの相対回
転量が予め定めた一定量以上である時、その当たり部47
ａ、47ｂの受け部41ａ、41ｂに対する相対変位を受け部
41ａ、41ｂにより規制することで、両シャフトの相対回
転を阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるステアバ
イワイヤシステムを採用した車両用操舵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステアバイワイヤシステムを採用した車
両用操舵装置においては、操作部材の操作に応じて駆動
される操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を
車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するよう
にその車輪に伝達可能である。そのため、操舵用アクチ
ュエータの誤動作や制御系の故障時において、ドライバ
ーによる操舵を可能にするフェールセーフ機構が必要に
なる。

【０００３】そこで、操作部材に機械的に連結される入
力シャフトと、舵角の変化に応じて回転するように車輪
に機械的に連結される出力シャフトと、両シャフトの相
対回転量が一定量以上になった場合に両シャフトの相対
回転を阻止するクラッチとを設けるフェールセーフ機構
が提案されている（特開平４‐３６５６７３号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のステアバイワイ
ヤシステムにおいては、操舵用アクチュエータのみで舵
角を変化させるため、操舵用アクチュエータとして出力
が大きなものが必要で重量が増大する。さらに、ステア
バイワイヤシステムにおいては、操作部材を直進操舵位
置に復帰させる弾力を付与する機構が必要になり、構造
が複雑化するという問題がある。しかし、これら課題に
従来のフェールセーフ機構は何らの対処もなされていな
かった。

【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
る車両用操舵装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、操作部材の回
転操作に応じて制御される操舵用アクチュエータの動き
を、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、
舵角が変化するようにその車輪に伝達可能な車両用操舵
装置において、その操作部材の回転に応じて回転するよ
うに、その操作部材に機械的に連結される入力シャフト
と、その舵角の変化に応じて回転するように、その車輪
に機械的に連結される出力シャフトと、その入力シャフ
トと出力シャフトの相対回転量に応じて互いとの間隔が
変化する受け部と当たり部とを有する回転規制機構とを
備える。その操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチ
ュエータが制御される時、直進操舵位置からの入力シャ
フトの回転角は出力シャフトの回転角よりも大きくされ
る。両シャフトの相対回転量に応じた受け部と当たり部
との間隔変化を抑制する弾力を付与する弾性部材が設け
られる。その入力シャフトと出力シャフトの相対回転量
が予め定めた一定量以上である時、その当たり部の受け
部に対する相対変位を受け部により規制することで、両
シャフトの相対回転が阻止される。本発明の構成によれ
ば、操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチュエータ
が制御されている時は、入力シャフトの回転角が出力シ
ャフトの回転角よりも大きくなるので、両シャフトは相
対回転する。その操舵用アクチュエータの動きによる舵
角変化量の目標値からの誤差がない時や小さい時は、当
たり部の受け部に対する相対変位が受け部により規制さ
れることはない。その誤差の増大時に当たり部の受け部
に対する相対変位を受け部により規制することで、両シ
ャフトの相対回転を阻止し、ドライバーの操舵意思から
大きく反した舵角変化を防止できる。また、操舵時にお
ける両シャフトの相対回転量に応じた受け部と当たり部
との間隔変化は、弾性部材の弾力により抑制される。そ
の入力シャフトは操作部材に機械的に連結されているこ
とから、その弾力により操作部材を直進操舵位置に復帰
させる方向の操作反力を付与できる。さらに、出力シャ
フトは舵角の変化により回転するように車輪に機械的に
連結されるので、その弾力を操舵用アクチュエータの出
力に重畳して舵角を変化させ、操舵用アクチュエータの
出力不足と応答遅れを補うことができる。

【０００７】その入力シャフトと出力シャフトの相対回
転量が予め定めた一定量以上か否かの検知装置と、その
相対回転量が予め定めた一定量以上である時、その操舵
用アクチュエータへの電力供給を遮断する遮断回路とを
備え、その電力供給の遮断時に、その入力シャフトの回
転を前記弾性部材を介して出力シャフトに伝達すること
で舵角を変化させることが可能とされているのが好まし
い。この構成によれば、入力シャフトと出力シャフトの
相対回転量に基づき、操舵用アクチュエータの制御量が
異常か否かを確実に判断し、異常である場合は操舵用ア
クチュエータへの電力供給を遮断できる。その電力供給
の遮断時に、入力シャフトの回転を弾性部材を介して出
力シャフトに伝達することで舵角を変化させることによ
り、フェール時においても操舵反力を付与できる。

【０００８】本発明の車両用操舵装置は、オーバーステ
ア時に操舵方向を反転し、アンダーステア時に操舵量が
増大するように前記操舵用アクチュエータを制御可能な
制御装置を備えるのが好ましい。オーバーステア状態で
は正常操舵状態に比べて、入力シャフトと出力シャフト
との相対回転量が大きいことから弾性部材の弾力による
操作部材の操作反力が大きい。よって、操舵方向を反転
するための操作部材の操作をドライバーに促すことがで
きるので、オーバーステア時に操舵方向を反転するため
の操舵用アクチュエータの制御と相まって、車両挙動の
安定化を図ることができる。アンダーステア状態では正
常操舵状態に比べて、入力シャフトと出力シャフトとの
相対回転量が小さいことから弾性部材の弾力による操作
部材の操作反力が小さい。よって、操舵量を増大するた
めの操作部材の操作をドライバーに促すことができるの
で、アンダーステア時に操舵量を増大するための操舵用
アクチュエータの制御と相まって、車両挙動の安定化を
図ることができる。

【０００９】その入力シャフトと出力シャフトとは互い
に同軸に配置され、その受け部として、シャフト周方向
において並列する第１受け部と第２受け部とが入力シャ
フト側に設けられ、その当たり部として、シャフト周方
向において並列する第１当たり部と第２当たり部とが出
力シャフト側に設けられ、その第１受け部と第１当たり
部とは、操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチュエ
ータが制御される状態では、右操舵時に拡大すると共に
左操舵時に縮小するシャフト周方向の間隔をおいて対向
するように相対配置され、その第２受け部と第２当たり
部とは、操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチュエ
ータが制御される状態では、右操舵時に縮小すると共に
左操舵時に拡大するシャフト周方向の間隔をおいて対向
するように相対配置され、その第１受け部と第１当たり
部との間と、その第２受け部と第２当たり部との間に、
前記弾性部材が配置されるのが好ましい。あるいは、そ
の入力シャフトと出力シャフトとは互いに同軸に配置さ
れ、前記回転規制機構は、その入力シャフトにシャフト
軸心をネジ軸心としてねじ合わされる連動部材を有し、
その出力シャフトは、その連動部材に同行回転可能かつ
シャフト軸方向に相対移動可能に連結され、その当たり
部として、シャフト軸方向において並列する第１当たり
部と第２当たり部とが、その連動部材に対してシャフト
軸方向に相対移動可能に設けられ、その受け部として、
シャフト軸方向において並列する第１受け部と第２受け
部とが車体側部材に設けられ、両受け部の間に両当たり
部が配置され、その第１当たり部と第２当たり部との間
に前記弾性部材が配置され、その第１当たり部は、車体
側部材に対するシャフト軸方向一方への移動が阻止さ
れ、シャフト軸方向他方への移動は弾性部材の弾力によ
り抑制され、その第２当たり部は、車体側部材に対する
シャフト軸方向他方への移動が阻止され、シャフト軸方
向一方への移動は弾性部材の弾力により抑制され、その
操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチュエータが制
御される状態では、その第１当たり部は左操舵時に連動
部材とシャフト軸方向に同行移動可能とされると共に右
操舵時に連動部材に対してシャフト軸方向に相対移動可
能とされ、その第２当たり部は左操舵時に連動部材に対
してシャフト軸方向に相対移動可能とされると共に右操
舵時に連動部材とシャフト軸方向に同行移動可能とさ
れ、その第１受け部と第１当たり部とは、左操舵時に拡
大すると共に右操舵時に変化しないシャフト軸方向の間
隔をおいて相対配置され、その第２受け部と第２当たり
部とは、右操舵時に拡大すると共に左操舵時に変化しな
いシャフト軸方向の間隔をおいて相対配置されるのが好
ましい。これにより、本発明をシンプルな構造で実用化
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に示す車両用操舵装置は、ス
テアリングホイール（操作部材）１の回転操作に応じて
駆動される操舵用アクチュエータ２の動きを、そのステ
アリングホイール１を車輪４に機械的に連結することな
く、舵角が変化するようにステアリングギヤ３を介して
車輪４に伝達する。

【００１１】その操舵用アクチュエータ２は、例えば公
知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成でき
る。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエ
ータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド
７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのス
テアリングロッド７の動きは、タイロッド８とナックル
アーム９を介して車輪４に伝達される。そのステアリン
グギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用ア
クチュエータ２の動きを車輪４のトー角の変化に変換で
きれば構成は限定されない。

【００１２】そのステアリングホイール１は、車体側に
より軸受（図示省略）を介して回転可能に支持される入
力シャフト１０に接続されている。本実施形態では、そ
のステアリングホイール１と入力シャフト１０とは一体
的に回転する。そのステアリングホイール１の操作に応
じて回転する入力シャフト１０に、トルクを付加する反
力アクチュエータ１９が設けられている。この反力アク
チュエータ１９により、ステアリングホイール１の操作
反力を付与できる。この反力アクチュエータ１９は、そ
の入力シャフト１０と一体の出力軸を有するブラシレス
モータ等の電動モータにより構成できる。

【００１３】そのステアリングホイール１の操作量とし
て、その入力シャフト１０の回転角に対応する操作角δ
ｈを検出する角度センサ１１が設けられている。また、
そのステアリングホイール１の操作トルクＴを検出する
トルクセンサ１２と、舵角に対応するステアリングロッ
ド７の動きを検出する舵角センサ１３が設けられてい
る。

【００１４】上記操舵用アクチュエータ２、反力アクチ
ュエータ１９、角度センサ１１、トルクセンサ１２、舵
角センサ１３は、コンピュータにより構成される制御装
置２０に接続される。その制御装置２０に、車両の横滑
り角に相関する変量として、車速ｖを検出する速度セン
サ１４と、車両の横加速度Ｇｙを検出する横加速度セン
サ１５と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセ
ンサ１６とが接続されている。

【００１５】図２のフローチャートを参照して制御装置
２０による車両の姿勢制御手順を説明する。なお、以下
の説明において、舵角および車両の横滑り角は、車両の
直進方向に対して左右一方に向かう場合の符号を正、左
右他方に向かう場合の符号を負とする。まず、各センサ
による車速ｖ、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、舵角δに
対応するステアリングロッド７の作動量、操作角δｈ、
操作トルクＴの検出データが読み込まれる（ステップ
１）。次に、操作反力として目標操作トルクＴ^* が演算
される（ステップ２）。例えばＫ１をゲインとして、Ｔ
^* ＝Ｋ１・δｈにより目標操作トルクＴ^* を求める。そ
のゲインＫ１は予め定めて制御装置２０に記憶されてい
る。そのゲインＫ１に基づき検出操作角δｈに応じて定
まる目標操作トルクＴ^* から検出操作トルクＴを差し引
いた偏差が零になるように、反力アクチュエータ１９を
制御する。次に、車両がオーバーステア状態あるいはア
ンダーステア状態になることで、車両挙動が不安定状態
か否かが判断される（ステップ３）。この判断は、例え
ば車両の横滑り角に相関する検出変量に基づいて行うこ
とができ、車両の横滑り角の絶対値や車両の横滑り角の
変化速度の絶対値が予め定めた設定値以上か否かにより
判断すればよい。すなわち図３の（１）に示すように、
横滑りがない場合に車両１００が進行する破線で示す方
向と、オーバーステア状態の横滑りした車両１００の前
後方向に沿う１点鎖線で示す車体中心線とがなす車両の
横滑り角をβとすると、その横滑り角βが大きくなると
スピンするおそれがあり、図３の（２）に示すように、
車両の横滑りがない場合に車両１００が進行する破線で
示す方向と、アンダーステア状態の横滑りした車両１０
０の前後方向に沿う２点鎖線で示す車体中心線とがなす
車両の横滑り角をβとすると、その横滑り角βが大きく
なるとドリフトするおそれがある。そのようなスピンや
ドリフトが生じる前に車両挙動が不安定状態か否かを判
断できるように、その車両の横滑り角の絶対値や横滑り
角の変化速度の設定値を定め、その設定値と求めた横滑
り角βやその変化速度を比較すればよい。図４に示すよ
うに、矢印Ａで示す方向に車速ｖで旋回する車両１００
に横滑りが生じていない場合、矢印Ｂで示す方向に作用
する横加速度Ｇｙと矢印Ｃで示す方向に作用するヨーレ
ートγとの関係は、近似的にＧｙ＝γ・ｖである。その
矢印Ｃで示す方向のヨーレートγが車両の横滑りにより
減少するとオーバーステア状態になり、そのヨーレート
γが増加するとアンダーステア状態になる。その車両の
横滑り角βと変量Ｇｙ、γ、ｖとの関係が制御装置２０
に記憶され、その関係から車両の横滑り角βが求められ
る。例えば、その車両の横滑り角βは、予め設定した時
間におけるＧｙ／ｖ−γの時間積分値、∫（Ｇｙ／ｖ−
γ）ｄｔ＝βにより求められる。ステップ３において車
両挙動が不安定状態でない場合、ステアリングホイール
１の回転操作に応じて操舵用アクチュエータ２を制御す
る（ステップ４）。すなわち、舵角δを目標舵角δ^* に
することができるように、制御装置２０は上記操舵用ア
クチュエータ２をステアリングホイール１の操作角δｈ
に応じて制御する。例えばＫ２をゲインとして、δ^* ＝
Ｋ２・δｈにより目標舵角δ^* を求める。そのゲインＫ
２は予め定めて制御装置２０に記憶されている。そのゲ
インＫ２に基づき検出操作角δｈに応じて定まる目標舵
角δ^* から検出舵角δを差し引いた偏差が零になるよう
に、操舵用アクチュエータ２を制御する。また、そのゲ
インＫ２を車速の関数とし、ステアリングホイール１の
操作量に対する舵角δの割合を車速に応じて変更できる
ようにしてもよい。すなわち、操作角δｈに対する舵角
δの割合を車速が増加する程に小さくするように、その
操作角δｈに対する目標舵角δ^* の比率δ^* ／δｈを検
出車速ｖに応じて変更し、その比率δ^* ／δｈを車速ｖ
が増加する程に小さくする。これにより、ステアリング
ホイール１の操作角変化に対する舵角変化を車速が増加
する程に小さくし、低速での車両旋回性と高速での走行
安定性の向上を図ることができる。ステップ３において
車両挙動が不安定状態である場合、その車両の横滑り角
βを打ち消すように操舵用アクチュエータ２を制御する
（ステップ５）。すなわち、オーバーステア時に操舵方
向を反転し、アンダーステア時に操舵量が増大するよう
に操舵用アクチュエータ２を制御する。これにより、車
両挙動が不安定である時に安定化するように車両姿勢が
制御される。しかる後に、制御を終了するか否かを、例
えば車両のエンジン始動用キースイッチのオン・オフに
基づき判断し（ステップ６）、終了しない場合はステッ
プ１に戻る。

【００１６】車体側により出力シャフト３１が軸受（図
示省略）を介して回転可能に支持されている。その出力
シャフト３１は、舵角の変化に応じて回転するように車
輪４に機械的に連結されている。本実施形態では、その
出力シャフト３１の一端にピニオン３２が取り付けら
れ、そのピニオン３２にかみ合うラック歯３３が上記ス
テアリングロッド７に形成されている。これにより、舵
角の変化によりステアリングロッド７が移動することで
出力シャフト３１が回転する。その入力シャフト１０と
出力シャフト３１とは互いに同軸心に配置されている。

【００１７】ステアリングホイール１の回転操作に応じ
て操舵用アクチュエータ２が制御される時、直進操舵位
置からの入力シャフト１０の回転角が出力シャフト３１
の回転角よりも大きくなるように、ピニオン３２とラッ
ク歯３３のギヤ比が設定されている。これにより、その
操舵時においては入力シャフト１０と出力シャフト３１
とは相対回転し、直進操舵位置からの出力シャフト３１
の最大回転角は入力シャフト１０の最大回転角よりも小
さくなる。例えば、入力シャフト１０の最大回転角が±
３６０°である時、出力シャフト３１の最大回転角は±
１００°とされる。

【００１８】その入力シャフト１０と出力シャフト３１
との間に回転規制機構４０が設けられている。図５、図
６に示すように、その回転規制機構４０は一対の受け部
４１ａ、４１ｂと一対の当たり部４７ａ、４７ｂとを有
する。すなわち、その入力シャフト１０の下端部に、シ
ャフト軸方向から視て扇形の突出部４１がシャフト外周
から径方向に突出するように一体成形され、また、その
突出部４１に入力シャフト１０を囲む円弧状の支持プレ
ート４２が溶接等により一体化される。その突出部４１
におけるシャフト径方向に沿う一対の面が、シャフト周
方向において並列すると共に入力シャフト１０と同行回
転する第１受け部４１ａと第２受け部４１ｂとを構成す
る。

【００１９】その出力シャフト３１の上端部に、シャフ
ト軸方向から視て扇形の延出部４３がシャフト外周から
軸方向に延び出るように一体成形されている。その延出
部４３におけるシャフト径方向に沿う一対の面が、シャ
フト周方向において並列すると共に出力シャフト３１と
同行回転する第１当たり部４７ａと第２当たり部４７ｂ
とを構成する。

【００２０】その延出部４３は、入力シャフト１０と支
持プレート４２との間の空間に挿入され、入力シャフト
１０に対してシャフト周方向に相対移動可能とされてい
る。これにより、入力シャフト側に設けられた第１受け
部４１ａと出力シャフト側に設けられた第１当たり部４
７ａとは、シャフト周方向の間隔をおいて対向するよう
に相対配置される。また、入力シャフト側に設けられた
第２受け部４１ｂと出力シャフト側に設けられた第２当
たり部４７ｂとは、シャフト周方向の間隔をおいて対向
するように相対配置され、図６に示す直進操舵状態にお
いて両間隔は互いに等しくされる。その第１受け部４１
ａと第１当たり部４７ａとのシャフト周方向の間隔は、
両シャフト１０、３１の相対回転量に応じて変化し、ス
テアリングホイール１の回転操作に応じて操舵用アクチ
ュエータ２が制御される状態では、その間隔は右操舵時
に拡大すると共に左操舵時に縮小する。また、その第２
受け部４１ｂと第２当たり部４７ｂとのシャフト周方向
の間隔は、両シャフト１０、３１の相対回転量に応じて
変化し、ステアリングホイール１の回転操作に応じて操
舵用アクチュエータ２が制御される状態では、その間隔
は右操舵時に縮小すると共に左操舵時に拡大する。

【００２１】その第１受け部４１ａと第１当たり部４７
ａとの間にバネにより構成される第１弾性部材４８ａが
配置され、その第２受け部４１ｂと第２当たり部４７ｂ
との間にバネにより構成される第２弾性部材４８ｂが配
置される。その第１弾性部材４８ａの一端は第１受け部
４１ａに連結され、他端は第１ガイド片４９ａに連結さ
れ、その第１ガイド片４９ａは第１弾性部材４８ａの弾
力により第１当たり部４７ａに押し付けられる。その第
２弾性部材４８ｂの一端は第２受け部４１ｂに連結さ
れ、他端は第２ガイド片４９ｂに連結され、その第２ガ
イド片４９ｂは第２弾性部材４８ｂの弾力により第２当
たり部４７ｂに押し付けられる。各ガイド片４９ａ、４
９ｂは、入力シャフト１０の外周と支持プレート４２の
内周とに形成されたシャフト周方向に沿う溝１０′、４
２′に、シャフト周方向に相対摺動可能に嵌め合わされ
ている。

【００２２】左操舵時に両シャフト１０、３１の相対回
転量に応じて第１受け部４１ａと第１当たり部４７ａと
の間隔が縮小することで、第１弾性部材４８ａが弾性的
に圧縮されることにより、その間隔変化を抑制する弾力
が付与される。また、右操舵時に両シャフト１０、３１
の相対回転量に応じて第２受け部４１ｂと第２当たり部
４７ｂとの間隔が縮小することで、第２弾性部材４８ｂ
が弾性的に圧縮されることにより、その間隔変化を抑制
する弾力が付与される。

【００２３】その入力シャフト１０と出力シャフト３１
の相対回転量が予め定めた一定量以上である時、その第
１当たり部４７ａの第１受け部４１ａに対する相対変位
を第１受け部４１ａにより第１ガイド片４９ａと第１弾
性部材４８ａとを介して規制することで、あるいは、そ
の第２当たり部４７ｂの第２受け部４１ｂに対する相対
変位を第２受け部４１ｂにより第２ガイド片４９ｂと第
２弾性部材４８ｂとを介して規制することで、両シャフ
ト１０、３１の相対回転が阻止される。

【００２４】その入力シャフト１０と出力シャフト３１
の相対回転量が予め定めた一定量以上か否かの検知装置
として、第１受け部４１ａに第１ガイド片４９ａの近接
を検知する第１近接スイッチ５１ａが取り付けられ、第
２受け部４１ｂに第２ガイド片４９ｂの近接を検知する
第２近接スイッチ５１ｂが取り付けられている。図７に
示すように、各近接スイッチ５１ａ、５１ｂは常開とさ
れ、両シャフト１０、３１の相対回転量が予め定めた一
定量以上である時、操舵用アクチュエータ２への電力供
給を遮断する遮断回路を構成する。すなわち、両シャフ
ト１０、３１の相対回転量が一定量以上である時、両近
接スイッチ５１ａ、５１ｂの中の何れかが閉じることで
リレー５３が励磁され、操舵用アクチュエータ２への電
源５２からの電力供給路におけるリレースイッチ５４
が、バネ５５の弾力に抗して開かれる。これにより、入
力シャフト１０と出力シャフト３１の相対回転量に基づ
き、操舵用アクチュエータ２の制御量が異常か否かを確
実に判断し、異常である場合は操舵用アクチュエータ２
への電力供給を遮断できる。その電力供給の遮断時に、
入力シャフト１０の回転を両受け部４１ａ、４１ｂの中
の何れかと、両弾性部材４８ａ、４８ｂの中の何れか
と、両当たり部４７ａ、４７ｂの中の何れかとを介して
出力シャフト３１に伝達することで舵角を変化させるこ
とにより、フェール時においても操舵反力を付与でき
る。

【００２５】上記構成によれば、ステアリングホイール
１の回転操作に応じて操舵用アクチュエータ２が制御さ
れている時は、入力シャフト１０の回転角が出力シャフ
ト３１の回転角よりも大きくなるので、両シャフト１
０、３１は相対回転する。その操舵用アクチュエータ２
の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や
小さい時は、当たり部４７ａ、４７ｂの受け部４１ａ、
４１ｂに対するシャフト周方向の相対変位が受け部４１
ａ、４１ｂにより規制されることはない。その誤差の増
大時に第１当たり部４７ａの第１受け部４１ａに対する
シャフト周方向の相対変位を第１受け部４１ａにより規
制することで、あるいは、第２当たり部４７ｂの第２受
け部４１ｂに対するシャフト周方向の相対変位を第２受
け部４１ｂにより規制することで、両シャフト１０、３
１の相対回転を阻止し、ドライバーの操舵意思から大き
く反した舵角変化を防止できる。その出力シャフト３１
は舵角の変化により回転するように車輪４に機械的に連
結されるので、両弾性部材４８ａ、４８ｂの中の何れか
の弾力を操舵用アクチュエータ２の出力に重畳して舵角
を変化させ、操舵用アクチュエータ２の出力不足と応答
遅れを補うことができる。また、操舵時における両シャ
フト１０、３１の相対回転量に応じた受け部４１ａ、４
１ｂと当たり部４７ａ、４７ｂとのシャフト周方向の間
隔変化は、弾性部材４８ａ、４８ｂの弾力により抑制さ
れる。その入力シャフト１０はステアリングホイール１
に機械的に連結されていることから、その弾力によりス
テアリングホイール１を直進操舵位置に復帰させる方向
の操作反力を付与できる。また、オーバーステア状態で
は正常操舵状態に比べて、入力シャフト１０と出力シャ
フト３１との相対回転量が大きいことから弾性部材４８
ａ、４８ｂの弾力によるステアリングホイール１の操作
反力が大きい。よって、操舵方向を反転するためのステ
アリングホイール１の操作をドライバーに促すことがで
き、オーバーステア時に操舵方向を反転するための操舵
用アクチュエータ２の制御と相まって、車両挙動の安定
化を図ることができる。アンダーステア状態では正常操
舵状態に比べて、入力シャフト１０と出力シャフト３１
との相対回転量が小さいことから弾性部材４８ａ、４８
ｂの弾力によるステアリングホイール１の操作反力が小
さい。よって、操舵量を増大するためのステアリングホ
イール１の操作をドライバーに促すことができ、アンダ
ーステア時に操舵量を増大するための操舵用アクチュエ
ータ２の制御と相まって、車両挙動の安定化を図ること
ができる。

【００２６】図８、図９は上記実施形態の変形例を示
し、上記実施形態と同様部分は同一符号で示す。本変形
例は上記実施形態の回転規制機構４０と異なる回転規制
機構４０′を有する。その回転規制機構４０′は、入力
シャフト１０にシャフト軸心をネジ軸心としてねじ合わ
される連動部材６０を有する。その連動部材６０は円筒
状で、中心孔に形成された雌ねじ６０ａに入力シャフト
１０の外周に形成された雄ねじ１０ａがねじ合わされ
る。その連動部材６０にシャフト軸方向に沿い貫通孔６
０ｂ′が形成されている。その貫通孔６０ｂ′に、出力
シャフト３１と一体の延出部４３がシャフト軸方向に相
対移動可能かつシャフト軸中心に相対回転不能に挿入さ
れている。これにより、出力シャフト３１と連動部材６
０は同行回転可能かつシャフト軸方向に相対移動可能に
連結されている。

【００２７】その連動部材６０の外周に第１当たり部６
１を構成する円環と第２当たり部６２を構成する円環と
が、シャフト軸方向に相対移動可能に嵌め合わされてい
る。これにより両当たり部６１、６２はシャフト軸方向
において並列する。両当たり部６１、６２が連動部材６
０から抜けるのを阻止する抜け止め部６０ｂ、６０ｃが
連動部材６０の両端に形成されている。

【００２８】その連動部材６０の周囲に位置する車体側
部材７０に、その第１当たり部６１に対向する第１受け
部７０ａと第２当たり部６２に対向する第２受け部７０
ｂとが、シャフト軸方向において並列するように設けら
れ、両受け部７０ａ、７０ｂの間に両当たり部６１、６
２が配置される。

【００２９】両当たり部６１、６２の間に圧縮コイルバ
ネにより構成される弾性部材４８′が配置されている。

【００３０】その第１当たり部６１は、一方の抜け止め
部６０ｂと第１受け部７０ａとにより、図８に示す直進
操舵状態から連動部材６０と車体側部材７０とに対する
シャフト軸方向一方（図８において上方）への移動が阻
止され、シャフト軸方向他方（図８において下方）への
移動は弾性部材４８′の弾力により抑制される。第２当
たり部６２は、他方の抜け止め部６０ｃと第２受け部７
０ｂとにより、直進操舵状態から連動部材６０と車体側
部材７０とに対するシャフト軸方向他方への移動が阻止
され、シャフト軸方向一方への移動は弾性部材４８′の
弾力により抑制される。

【００３１】ステアリングホイール１の回転操作に応じ
て操舵用アクチュエータが制御される状態では、直進操
舵位置からの入力シャフト１０の回転角は出力シャフト
３１の回転角よりも大きくされるので、入力シャフト１
０と出力シャフト３１とは相対回転する。両シャフト１
０、３１の相対回転により、連動部材６０は入力シャフ
ト１０に対して相対回転することになり、入力シャフト
１０は軸方向移動しないので、連動部材６０はシャフト
軸方向に移動する。本実施形態では、左操舵時に連動部
材６０は図８において下方移動し、右操舵時に上方移動
する。これにより、その第１当たり部６１は左操舵時に
連動部材６０とシャフト軸方向に同行移動すると共に右
操舵時に連動部材６０に対してシャフト軸方向に相対移
動する。よって、その第１受け部７０ａと第１当たり部
６１とは、左操舵時に拡大すると共に右操舵時に変化し
ないシャフト軸方向の間隔をおいて相対配置されること
になる。また、その第２当たり部６２は左操舵時に連動
部材６０に対してシャフト軸方向に相対移動すると共に
右操舵時に連動部材６０とシャフト軸方向に同行移動す
る。よって、その第２受け部７０ｂと第２当たり部６２
とは、右操舵時に拡大すると共に左操舵時に変化しない
シャフト軸方向の間隔をおいて相対配置されることにな
る。

【００３２】その入力シャフト１０と出力シャフト３１
の相対回転量が予め定めた一定量以上か否かの検知装置
として、車体側部材７０に近接スイッチ５１′が両当た
り部６１、６２の中間位置に取り付けられている。その
近接スイッチ５１′は常開とされ、両シャフト１０、３
１の相対回転量が一定量以上になって両当たり部６１、
６２の中の何れかの近接を検知すると閉じられ、上記実
施形態の近接スイッチ５１ａ、５１ｂに代えて操舵用ア
クチュエータ２への電力供給を遮断する遮断回路を構成
する。他は第１実施形態と同様の構成とされている。

【００３３】上記変形例によれば、ステアリングホイー
ル１の回転操作に応じて操舵用アクチュエータ２が制御
されている時は、入力シャフト１０の回転角が出力シャ
フト３１の回転角よりも大きくなるので、両シャフト１
０、３１は相対回転する。その操舵用アクチュエータ２
の動きによる舵角変化量の目標値からの誤差がない時や
小さい時は、当たり部６１、６２の受け部７０ａ、７０
ｂに対するシャフト軸方向の相対変位が受け部７０ａ、
７０ｂにより規制されることはない。その誤差の増大時
に第１当たり部６１の第１受け部７０ａに対するシャフ
ト軸方向の相対変位を弾性部材４８′を介して第２受け
部７０ｂにより規制することで、あるいは、第２当たり
部６２の第２受け部７０ｂに対するシャフト軸方向の相
対変位を弾性部材４８′を介して第１受け部７０ａによ
り規制することで、両シャフト１０、３１の相対回転を
阻止し、ドライバーの操舵意思から大きく反した舵角変
化を防止できる。また、操舵時における両シャフト１
０、３１の相対回転量に応じた当たり部６１、６２と受
け部７０ａ、７０ｂとのシャフト軸方向の間隔変化は、
弾性部材４８′の弾力により抑制される。その入力シャ
フト１０はステアリングホイール１に機械的に連結され
ていることから、その弾力をステアリングホイール１を
直進操舵位置に復帰させる方向の操作反力として付与す
ることができる。他は上記実施形態と同様の作用を奏す
る。

【００３４】本発明は上記実施形態に限定されない。例
えば、入力シャフト１０はステアリングホイール１と一
体回転するものに限定されず、ステアリングホイール１
の回転に応じて回転するようにステアリングホイール１
に連結されていればよく、ステアリングホイール１と入
力シャフト１０との間にギヤ機構が介在してもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ステアバイワイヤシス
テムを採用した車両用操舵装置において、簡便でコスト
メリットが高く、異常発生時に確実に機能し、操舵用ア
クチュエータの出力不足と応答遅れを補うことができ、
操作反力を付与することができ、車両挙動の安定化を図
ることができる機械的なフェールセーフ機構を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の車両用操舵装置の構成説明
図

【図２】本発明の実施形態の操舵装置を備えた車両の姿
勢制御手順を示すフローチャート

【図３】本発明の実施形態の操舵装置を備えた車両の
（１）はオーバーステア状態の作用説明図、（２）はア
ンダーステア状態の作用説明図

【図４】本発明の実施形態の操舵装置を備えた車両のヨ
ーレートと横加速度との関係の説明図

【図５】本発明の実施形態の車両用操舵装置における要
部の縦断面図

【図６】本発明の実施形態の車両用操舵装置における要
部の横断面図

【図７】本発明の実施形態の車両用操舵装置における電
力供給遮断回路図

【図８】本発明の変形例の車両用操舵装置における要部
の縦断面図

【図９】本発明の変形例の車両用操舵装置における要部
の横断面図

【符号の説明】

１ステアリングホイール２操舵用アクチュエータ４車輪１０入力シャフト２０制御装置３１出力シャフト４０、４０′ 回転規制機構４１ａ、７０ａ第１受け部４１ｂ、７０ｂ第２受け部４７ａ、６１第１当たり部４７ｂ、６２第２当たり部４８ａ第１弾性部材４８ｂ第２弾性部材４８′ 弾性部材５１ａ、５１ｂ、５１′ 近接スイッチ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ６２Ｄ 119:00 Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00 137:00 (72)発明者高松孝修大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者瀬川雅也大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内 (72)発明者葉山良平大阪府大阪市中央区南船場三丁目５番８号光洋精工株式会社内Ｆターム(参考） 3D032 CC02 CC12 CC32 DA03 DA15 DA23 DA29 DA33 DC35 EB01 EB04 EB16 EB17 EB21 3D033 CA13 CA16 CA28 CA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作部材の回転操作に応じて制御される操
舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機
械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車
輪に伝達可能な車両用操舵装置において、その操作部材
の回転に応じて回転するように、その操作部材に機械的
に連結される入力シャフトと、その舵角の変化に応じて
回転するように、その車輪に機械的に連結される出力シ
ャフトと、その入力シャフトと出力シャフトの相対回転
量に応じて互いとの間隔が変化する受け部と当たり部と
を有する回転規制機構とを備え、その操作部材の回転操
作に応じて操舵用アクチュエータが制御される時、直進
操舵位置からの入力シャフトの回転角は出力シャフトの
回転角よりも大きくされ、両シャフトの相対回転量に応
じた受け部と当たり部との間隔変化を抑制する弾力を付
与する弾性部材が設けられ、その入力シャフトと出力シ
ャフトの相対回転量が予め定めた一定量以上である時、
その当たり部の受け部に対する相対変位を受け部により
規制することで、両シャフトの相対回転が阻止されるこ
とを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】その入力シャフトと出力シャフトの相対回
転量が予め定めた一定量以上か否かの検知装置と、その
相対回転量が予め定めた一定量以上である時、その操舵
用アクチュエータへの電力供給を遮断する遮断回路とを
備え、その電力供給の遮断時に、その入力シャフトの回
転を前記弾性部材を介して出力シャフトに伝達すること
で舵角を変化させることが可能とされている請求項１に
記載の車両用操舵装置。
【請求項３】オーバーステア時に操舵方向を反転し、ア
ンダーステア時に操舵量が増大するように前記操舵用ア
クチュエータを制御可能な制御装置を備える請求項１ま
たは２に記載の車両用操舵装置。
【請求項４】その入力シャフトと出力シャフトとは互い
に同軸に配置され、その受け部として、シャフト周方向
において並列する第１受け部と第２受け部とが入力シャ
フト側に設けられ、その当たり部として、シャフト周方
向において並列する第１当たり部と第２当たり部とが出
力シャフト側に設けられ、その第１受け部と第１当たり
部とは、操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチュエ
ータが制御される状態では、右操舵時に拡大すると共に
左操舵時に縮小するシャフト周方向の間隔をおいて対向
するように相対配置され、その第２受け部と第２当たり
部とは、操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチュエ
ータが制御される状態では、右操舵時に縮小すると共に
左操舵時に拡大するシャフト周方向の間隔をおいて対向
するように相対配置され、その第１受け部と第１当たり
部との間と、その第２受け部と第２当たり部との間に、
前記弾性部材が配置される請求項１〜３の中の何れかに
記載の車両用操舵装置。
【請求項５】その入力シャフトと出力シャフトとは互い
に同軸に配置され、前記回転規制機構は、その入力シャ
フトにシャフト軸心をネジ軸心としてねじ合わされる連
動部材を有し、その出力シャフトは、その連動部材に同
行回転可能かつシャフト軸方向に相対移動可能に連結さ
れ、その当たり部として、シャフト軸方向において並列
する第１当たり部と第２当たり部とが、その連動部材に
対してシャフト軸方向に相対移動可能に設けられ、その
受け部として、シャフト軸方向において並列する第１受
け部と第２受け部とが車体側部材に設けられ、両受け部
の間に両当たり部が配置され、その第１当たり部と第２
当たり部との間に前記弾性部材が配置され、その第１当
たり部は、車体側部材に対するシャフト軸方向一方への
移動が阻止され、シャフト軸方向他方への移動は弾性部
材の弾力により抑制され、その第２当たり部は、車体側
部材に対するシャフト軸方向他方への移動が阻止され、
シャフト軸方向一方への移動は弾性部材の弾力により抑
制され、その操作部材の回転操作に応じて操舵用アクチ
ュエータが制御される状態では、その第１当たり部は左
操舵時に連動部材とシャフト軸方向に同行移動可能とさ
れると共に右操舵時に連動部材に対してシャフト軸方向
に相対移動可能とされ、その第２当たり部は左操舵時に
連動部材に対してシャフト軸方向に相対移動可能とされ
ると共に右操舵時に連動部材とシャフト軸方向に同行移
動可能とされ、その第１受け部と第１当たり部とは、左
操舵時に拡大すると共に右操舵時に変化しないシャフト
軸方向の間隔をおいて相対配置され、その第２受け部と
第２当たり部とは、右操舵時に拡大すると共に左操舵時
に変化しないシャフト軸方向の間隔をおいて相対配置さ
れる請求項１〜３の中の何れかに記載の車両用操舵装
置。