JP2004017768A

JP2004017768A - 車両用操舵装置

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Publication number: JP2004017768A
Application number: JP2002174581A
Authority: JP
Inventors: Naotake Kanda; 神田　尚武; Tomoyasu Kada; 嘉田　友保; Kenji Azuma; 東　賢司; Ryohei Hayama; 葉山　良平; Takeo Iino; 飯野　武夫; Shingo Maeda; 前田　真悟; Masayuki Ueno; 植野　眞之
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP4055484B2

Abstract

【課題】操舵部材と転舵輪との間の機械的な連結を解き、操舵伝達系の一部を電気的な経路で構成するステア・バイ・ワイヤ・システムでは、操舵用の電動モータに断線等が生じたときに対するフェールセーフ対策が重要である。
【解決手段】通常時において、反力用アクチュエータ２０が遊星ギヤ機構６を介して操舵部材２に操作反力を付与する。操舵用アクチュエータ１２が故障すると、反力用アクチュエータ２０をオフし、プランジャ１３によりリングギヤ１８を押圧変形させて、該リングギヤ１８と遊星ギヤ１７の相対回転を拘束する。遊星ギヤ機構６全体が一体回転する状態となり、操舵部材２の回転が１：１でピニオンギヤ１４に伝達されるマニュアル操舵が可能となる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵部材の操作に基づいて転舵輪を転舵させる車両用操舵装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ステアリングホイール等の操舵部材と転舵輪との間の機械的な連結を解き、操舵伝達系の一部を電気的な経路で構成する、いわゆるステア・バイ・ワイヤ・システムの車両用操舵装置が提供されている。
例えば特開平１−２３３１７０号公報の装置では、ステアリングシャフトに設けたエンコーダによってステアリングホイールの操舵位置を検出し、車両の進行方向をヨーレイトジャイロによって検出する。そして、検出された操舵位置に基づく進行変化指示値と、ヨーレイトジャイロの検出結果に基づく実際の進行方向変化量との偏差がゼロになるように、転舵輪を転舵制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のステア・バイ・ワイヤ・システムでは、例えば操舵用のアクチュエータとしての電動モータに断線等を生じたとき等に対するフェールセーフ対策が重要である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、いわゆるステア・バイ・ワイヤにおける故障発生時にも良好な操舵を達成することができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、操舵部材から転舵輪への操舵伝達系に介在する差動伝達機構を備え、この差動伝達機構は、操舵部材に連なる第１要素、転舵輪に連なる第２要素、並びに、第１及び第２要素を関連付ける第３要素を含み、さらに、転舵輪を転舵させるための操舵用アクチュエータと、差動伝達機構の第３要素に駆動伝達可能に連結され、操舵部材に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータと、上記操舵用アクチュエータの異常発生時に、差動伝達機構の２つの要素の相対回転を拘束する拘束手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明では、通常時は、反力用アクチュエータに適当なトルクを生じさせることで、差動伝達機構を介して操舵部材に適正な操舵反力を付与する。また、操舵用アクチュエータに異常が発生したときには、差動伝達機構の２つの要素の相対回転を拘束することで、差動伝達機構全体が一体に回転することになり、マニュアル操舵を達成することができる。又は、反力用アクチュエータを駆動することにより電動式動力舵取装置として操舵補助することができる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１において、上記差動伝達機構は、太陽部材、遊星部材及びリング部材を含む遊星伝達機構からなり、上記拘束手段は遊星伝達機構のリング部材を変形させるための押圧手段を含むことを特徴とするものである。本発明では、操舵用アクチュエータの異常発生時に押圧手段によってリング部材を変形させることでリング部材と遊星部材との相対回転を拘束し、遊星伝達機構を一体に回転させることが可能となる。押圧手段として、例えばソレノイドその他の電磁式のプランジャや、油圧式のプランジャを用いることができる。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１において、上記差動伝達機構は、太陽ギヤ、遊星ギヤ及びリングギヤを含む遊星ギヤ機構からなり、上記拘束手段は遊星ギヤ機構の少なくとも２つのギヤの対応する歯と歯溝の間に軸方向から挿入可能な棒状部材を含むことを特徴とするものである。本発明では、操舵用アクチュエータの異常発生時に遊星ギヤ機構の２要素の歯の噛み合い部分に棒状部材を挿入することで、２要素の相対回転を拘束し、遊星ギヤ機構を一体に回転させることが可能となる。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１において、上記差動伝達機構の２つの要素を軸方向に相対移動可能とし、上記拘束手段は軸方向に相対移動可能な２つの要素にそれぞれ設けられる互いに結合可能な一対のセレーション部を含むことを特徴とするものである。本発明では、操舵用アクチュエータの異常発生時に、２つの要素を軸方向に相対移動させてセレーション部を結合させることで、２つの要素の相対回転を拘束し、差動伝達機構を一体に回転させることが可能となる。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１において、上記差動伝達機構の２つの要素を軸方向に相対移動可能とし、上記拘束手段は軸方向に相対移動可能な２つの要素の何れか一方に設けられるテーパ部を含むことを特徴とするものである。本発明では、操舵用アクチュエータの異常発生時に、テーパ部を対応するギヤに噛み込ませ、例えばテーパ部の圧壊を伴って２つの要素を互いにロックさせ、これにより、差動伝達機構を一体に回転させることが可能となる。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つにおいて、上記拘束手段を拘束位置に駆動するための駆動手段と、操舵用アクチュエータの異常発生時に互いの相対回転を拘束される２要素の回転数差が所定値以下になることを条件として拘束手段を拘束位置に駆動するべく駆動手段を制御する制御部とをさらに備えることを特徴とするものである。仮に、相対回転を拘束される２要素の回転数差が大きい段階でいきなり相対回転を拘束しようとすると、例えば拘束手段に過大な負荷がかかり損傷等のおそれがあるが、本発明では、操舵用アクチュエータの異常発生時に拘束手段の損傷等のおそれなくマニュアル操舵、又は反力用アクチュエータ駆動による操舵補助に移行することができる。
【００１１】
請求項７記載の発明は、請求項６において、上記制御部は、操舵用アクチュエータの異常発生時に互いの相対回転を拘束される２要素の回転数差が所定値以下になるように反力用アクチュエータを駆動することを特徴とするものである。本発明では、操舵用アクチュエータの異常発生時に、拘束手段の損傷等のおそれなくしかも早期にマニュアル操舵、又は反力用アクチュエータ駆動による操舵補助に移行することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、例えばステアリングホイール等の操舵部材２に一体回転可能に連結される第１操舵軸３と、この第１操舵軸３と同軸上に設けられラックアンドピニオン機構等の舵取り機構４に連結される第２操舵軸５と、第１及び第２操舵軸３，５間の差動回転を許容するための差動伝達機構を構成する遊星伝達機構としての遊星ギヤ機構６とを備える。
【００１３】
舵取り機構４は、車両の左右方向に延びて配置された転舵軸７と、この転舵軸７の両端にタイロッド８を介して結合され、転舵輪９を支持するナックルアーム１０とを備える。転舵軸７はハウジング１１により支承されて軸方向に摺動可能とされており、その途中部に、電動モータからなる操舵用アクチュエータ１２が同軸的に組み込まれている。操舵用アクチュエータ１２の駆動回転は、ボールねじ機構等の運動変換機構等によって転舵軸７の摺動に変換され、この転舵軸７の摺動により転舵輪９の転舵が達成される。
【００１４】
本実施の形態の特徴とするところは、操舵装置１が、通常時は、操舵部材２から転舵輪９への操舵伝達系Ａの途中部において機械的な連結が断たれたステア・バイ・ワイヤ・システムの電動パワーステアリングとして機能し、操舵用アクチュエータ１２の故障発生時には、拘束手段としてのプランジャ１３によって遊星ギヤ機構６の２要素の相対回転を拘束することにより、操舵部材２と転舵輪９との間を機械的に連結してマニュアルステアリングとして機能させる点にある。プランジャ１３として、ソレノイドその他の電磁式のプランジャや油圧式のプランジャを用いることができるが、本実施の形態では、電磁式のプランジャ１３を用いる場合に則して説明する。
【００１５】
転舵軸７の一部には、ラックギヤ７ａが形成されており、このラックギヤ７ａには、第２操舵軸５の端部に設けられて第２操舵軸５と一体回転するピニオンギヤ１４が噛み合わされている。後述するように、操舵用アクチュエータ１２の故障時に、操舵部材２の操作に応じて第２操舵軸５が回転駆動されると、この第２操舵軸５の回転がピニオンギヤ１４及びラックギヤ７ａにより、転舵軸７の摺動に変換され、転舵輪９の転舵が達成される。
【００１６】
遊星ギヤ機構６は、第１操舵軸３の端部に一体回転可能に連結された入力側となる第１要素としてのサンギヤ１５と、出力側となるキャリア１６により回転自在に保持されてサンギヤ１５と噛み合う第２要素としての複数の遊星ギヤ１７と、各遊星ギヤ１７に噛み合う内歯１８ａを内周に持つリングギヤ１８とを含む。リングギヤ１８は外歯１８ｂを形成することで例えばウォームホイールを構成している。この外歯１８ｂは例えばウォームからなる駆動伝達ギヤ１９を介して、操舵部材２に操作反力を与えるための反力用アクチュエータ２０に駆動連結されている。この反力用アクチュエータ２０は例えば電動モータからなり、そのケーシングは車体の適所に固定されている。
【００１７】
図２Ａ及び図２Ｂは相対回転拘束手段の働きを説明するための模式図である。図２Ａを参照して、電磁式のプランジャ１３は、リングギヤ１８と一体回転する支持部材２１に固定される固定部２２と、固定部２２から伸縮してリングギヤ１８の外周面である外歯１８ｂに押圧可能な可動部２３とを備える。プランジャ１３は複数設けられ、リングギヤ１８と同心の円周上に等間隔に配置される。プランジャ１３の可動部２３は通常時は縮小され、リングギヤ１８から離反している。
【００１８】
操舵用アクチュエータ１２に異常が発生したときに、プランジャ１３は、例えば内蔵するソレノイドが励磁されることにより、可動部２３を図２Ｂのように、伸長させ、リングギヤ１８の外歯１８ｂの一部を径方向内方へ押し込んで変形させる。これにより、リングギヤ１８と遊星ギヤ１７の相対回転が拘束され、遊星ギヤ機構６全体が一体に回転する。その結果、操舵部材２の回転がピニオンギヤ１３に１：１で伝達され、本車両用操舵装置１をマニュアルステアリング状態にすることができる。
【００１９】
再び図１を参照して、操舵用アクチュエータ１２、反力用アクチュエータ２０及びプランジャ１３はマイクロプロセッサ等を含む制御部Ｃにより制御されるようになっている。
第１操舵軸３には操舵部材２による操舵角（操舵位置）を検出するための操舵位置センサとしての操舵角センサ２４、及び操舵部材２から入力される操舵トルクを検出するためのトルクセンサ２５が設けられている。これら操舵角センサ２４及びトルクセンサ２５からの検出信号が制御部Ｃに入力される。
【００２０】
また、転舵軸８には転舵軸７の軸方向位置に関連して転舵位置を検出するための転舵位置センサ２６が設けられており、この転舵位置センサ２６による検出信号も制御部Ｃに入力される。また、制御部Ｃには、車速を検出するための車速センサ２７からの検出信号が入力されるようになっている。
制御部Ｃは、上記各センサ類からの入力信号に基づいて、操舵用アクチュエータ１２、反力用アクチュエータ２０及びプランジャ１３をそれぞれ駆動するための駆動回路２８，２９，３０に制御信号を出力する。
【００２１】
図３は制御部Ｃにより実行される舵取り制御の処理について説明するためのフローチャートである。図３を参照して、制御部Ｃは操舵用アクチュエータ１２が正常に動作しているか否かを監視している（ステップＳ１）。
操舵用アクチュエータ１２に異常が発生していない場合には、制御部Ｃが、電磁式のプランジャ１３の励磁を解除しておき（ステップＳ２）、反力用アクチュエータ２０によって例えば路面反力に応じた操作反力を操舵部材２に与えるためのトルクを発生させる（ステップＳ３）。
【００２２】
また、例えば車両の走行状況等に応じて操舵部材２の回転量と転舵輪９の転舵量との比（伝達比、ギヤ比）を設定し〔ＶＧＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｇｅａｒ　Ｒａｔｉｏ）機能〕、この設定した伝達比及び操舵部材２の操作量などに基づいて、操舵用アクチュエータ１２の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路２８に与えて、操舵用アクチュエータ１２を駆動制御する（ステップＳ４）。
これにより、操舵用アクチュエータ１２から、操舵部材２の操作方向に応じた方向に転舵軸７を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況や操舵部材２の操作態様に応じた良好な操舵が達成される。なお、必ずしも、ＶＧＲ機能を設定する必要はない。
【００２３】
こうして、操舵アクチュエータ１２を駆動制御している間に、操舵アクチュエータ１２に異常が発生すると（ステップＳ１でＹＥＳ）、制御部Ｃは、駆動回路２９に制御信号を出力し反力用アクチュエータ２０をオフする（空回り可能な状態とする）と共に、駆動回路３０に制御信号を出力し、それまで図２Ａに示すように励磁を解除させていたプランジャ１３を図２Ｂに示すように励磁する（ステップＳ５，Ｓ６）。これにより、操舵部材２と舵取り機構４との間で、遊星ギヤ機構６を介する機械的な結合が達成され、マニュアルステアリングとして機能させることができる。
【００２４】
以上のように、本実施の形態では、通常時はステア・バイ・ワイヤ・システムとして機能させ、反力用アクチュエータ２０により適当な操舵反力を操舵部材２に与え、必要であればＶＧＲ機能を発揮させる。そして、操舵用アクチュエータ１２の故障発生時には、遊星ギヤ機構６の２要素をロックする簡便な構造にて、操舵部材２と舵取り機構４とを遊星ギヤ機構６を介して機械的に結合させ、マニュアル操舵による良好な操舵を達成できる。
【００２５】
次いで、図４乃至図７は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態が図１の実施の形態と異なるのは下記である。すなわち、図４を参照して、第１の操舵軸３がアッパ軸３ａとロワ軸３ｂに分割され、これらのアッパ軸３ａとロワ軸３ｂが、例えばスプライン等を有する継手３１を介して一体回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に連結される。
図４及び図５を参照して、ロワ軸３ｂに固定されたフランジ３２からロワ軸３ｂの軸方向と平行に延びる拘束手段を提供する棒状部材としての多数のニードル３３が円周等配に設けられる。これら拘束手段としてのニードル３３を、操舵用アクチュエータ１２の異常発生時に、図６に示すように、例えばサンギヤ１５及び遊星ギヤ１７の何れか一方の歯１５ａ（又は１７ａ）と他方の歯溝１７ｂ（又は１５ｂ）の間に、軸方向から入り込ませて、両ギヤ１５，１７の相対回転を拘束するようにしている。ニードル３３はロワ軸３ｂと一体回転し且つ軸方向に一体移動する。
【００２６】
また、ロワ軸３ｂにラックギヤ３４を設け、これにピニオンギヤ３５を噛み合わせている。ピニオンギヤ３５は駆動用のモータ３６により回転駆動され、このピニオンギヤ３５の回転がラックギヤ３４の軸方向移動に変換される。
制御部Ｃは駆動回路３７を介してモータ３６を制御し、通常時はロワ軸３ｂを昇降させ、これにより、ニードル３３をサンギヤ１５及び遊星ギヤ１７から離間する拘束解除位置と、サンギヤ１５と遊星ギヤ１７の噛み合い部分に挿入させる拘束位置とに変位させる。
【００２７】
なお、図示していないが、ピニオンギヤ３５及びモータ３６は、第１の操舵軸３と一体回転し且つアッパ軸３ａに対する軸方向移動を止められる、すわなち、ロワ軸３ｂに対して軸方向移動可能な部材に支持される。
次いで、図７は制御部Ｃにより実行される舵取り制御の処理について説明するためのフローチャートである。図７を参照して、制御部Ｃは操舵用アクチュエータ１２が正常に動作しているか否かを監視している（ステップＴ１）。
【００２８】
操舵用アクチュエータ１２に異常が発生していない場合には（ステップＴ１でＮＯ）、制御部Ｃが、モータ３６によりニードル３３を拘束解除位置に保持しておき（ステップＴ２）、反力用アクチュエータ２０によって例えば路面反力に応じた操作反力を操舵部材２に与えるためのトルクを発生させる（ステップＴ３）。
また、例えば車両の走行状況等に応じて操舵部材２の回転量と転舵輪９の転舵量との比（伝達比、ギヤ比）を設定し（ＶＧＲ機能）、この設定した伝達比及び操舵部材２の操作量などに基づいて、操舵用アクチュエータ１２の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路２８に与えて、操舵用アクチュエータ１２を駆動制御する（ステップＴ４）。
【００２９】
これにより、操舵用アクチュエータ１２から、操舵部材２の操作方向に応じた方向に転舵軸７を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況や操舵部材２の操作態様に応じた良好な操舵が達成される。なお、必ずしも、ＶＧＲ機能を設定する必要はない。
こうして、操舵アクチュエータ１２を駆動制御している間に、操舵アクチュエータ１２に異常が発生すると（ステップＴ１でＹＥＳ）、制御部Ｃは、駆動回路２９に制御信号を出力し反力用アクチュエータ２０をオフする（空回り可能な状態とする）と共に、駆動回路３７に制御信号を出力し、モータ３６によりロワ軸３ｂを下降させて、ニードル３３をサンギヤ１５と遊星ギヤ１７の噛み合い部分に挿入させる拘束位置に移動させる（ステップＴ５，Ｔ６）。これにより、操舵部材２と舵取り機構４との間で、遊星ギヤ機構６を介する機械的な結合が達成され、マニュアルステアリングとして機能させることができる。なお、この実施の形態では、リングギヤ１８を変形させていないので、反力用アクチュエータ２０を駆動することにより、操舵補助し、電動式動力舵取装置（ＥＰＳ）としても機能させることができる。
【００３０】
本実施の形態では、多数のニードル３３を多数設けることで、ニードル３３単体に負荷されるトルクを非常に小さくすることができるので、拘束時のニードル３３の破損を防止することができる。また、ニードル３３の先端部を尖らせておくことにより、回転中にギヤ１５，１７間の歯の隙間に、よりスムーズに挿入することができる。
なお、本実施の形態では、サンギヤ１５と遊星ギヤ１７との間にニードル３３を挿入したが、これに限らず遊星ギヤ１７とリングギヤ１８との間にニードルを挿入するようにしても良い。
【００３１】
図８は本発明の別の実施の形態を示している。図８を参照して、本実施の形態が図５の実施の形態と異なるのは、図５の実施の形態では、拘束手段としてニードル３３を用いたが、本実施の形態では、拘束手段として一対のセレーション部３８，３９を用いる。一方のセレーション部３８はサンギヤ１５の下部に一体に設けられる突軸４０に形成される。他方のセレーション部３９はキャリア１６に設けられる突軸４０用の嵌合孔４１の内周に形成される。他の構成については、図５の実施の形態と同様であるので、図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
本実施の形態においても、操舵用アクチュエータ１２の異常発生時に、突軸４０を嵌合孔４１に嵌合させてセレーション結合を達成し、図５の実施の形態と同様にマニュアルステアリングを実現することができる。また、遊星ギヤ機構６の２要素の拘束時にセレーション部３８，３９の各セレーション歯に負荷されるトルクを小さくできるので、セレーション歯の損傷を防止することができる。
図９は本発明のさらに別の実施の形態を示している。図９を参照して、本実施の形態では、例えば第１の操舵軸３のロワ軸３ｂに、サンギヤ１５に隣接するテーパ部４２を設けて、これを拘束手段とする。テーパ部４２は操舵部材２側にいくにしたがってその径が次第に大きくなっている。
【００３３】
本実施の形態においても、操舵用アクチュエータ１２の異常発生時に、テーパ部４２を遊星ギヤ１７に噛み込ませ、例えばテーパ部４２の圧壊を伴って遊星ギヤ１７とサンギヤ１５（すなわち第１操舵軸３のロワ軸３ｂ）を互いに拘束させ、これにより、図５の実施の形態と同様にマニュアルステアリング又はＥＰＳを実現することができる。
特に、テーパ部４２を破壊しながら対応するギヤ１５，１７を互いに拘束するので、相対回転量が大きい場合でも容易に両ギヤ１５，１７を相拘束することができる。
【００３４】
図１０は本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の電気的構成の要部を示すブロック図である。図１０を参照し、本実施の形態が図４の実施の形態と主に異なるのは下記である。すなわち、操舵用アクチュエータ１２の異常発生時に相対回転を拘束される２要素としてのサンギヤ１５と遊星ギヤ１７（又はサンギヤ１５とキャリア１６）との回転数差を検出するための回転数差検出センサ４３を設けており、この回転数差検出センサ４３からの信号を制御部Ｃに与えるようにしている。また、制御部Ｃでは回転数差検出センサ４３により検出される回転数差が所定値以下になってからニードル３３をサンギヤ１５と遊星ギヤ１７の歯１５ａ，１７ａと歯溝１５ｂ，１７ｂの間に挿入して両ギヤ１５，１７を互いに拘束する。
【００３５】
図１１のフローチャートに基づいて、制御部Ｃにより実行される舵取り制御の処理について説明する。制御部Ｃは操舵用アクチュエータ１２が正常に動作しているか否かを監視している（ステップＲ１）。
操舵用アクチュエータ１２に異常が発生していない場合には（ステップＲ１でＮＯ）、制御部Ｃが、モータ３６によりニードル３３を拘束解除位置に保持しておき（ステップＲ２）、反力用アクチュエータ２０によって例えば路面反力に応じた操作反力を操舵部材２に与えるためのトルクを発生させる（ステップＲ３）。
【００３６】
また、例えば車両の走行状況等に応じて操舵部材２の回転量と転舵輪９の転舵量との比（伝達比、ギヤ比）を設定し（ＶＧＲ機能）、この設定した伝達比及び操舵部材２の操作量などに基づいて、操舵用アクチュエータ１２の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路２８に与えて、操舵用アクチュエータ１２を駆動制御する（ステップＲ４）。
これにより、操舵用アクチュエータ１２から、操舵部材２の操作方向に応じた方向に転舵軸７を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況や操舵部材２の操作態様に応じた良好な操舵が達成される。なお、必ずしも、ＶＧＲ機能を設定する必要はない。
【００３７】
こうして、操舵アクチュエータ１２を駆動制御している間に、操舵アクチュエータ１２に異常が発生すると（ステップＲ１でＹＥＳ）、制御部Ｃは、駆動回路２９に制御信号を出力し反力用アクチュエータ２０をオフする（ステップＲ５）。
次いで、回転数差検出センサ４３からの信号に基づいて、相対回転を拘束される２要素の回転数差を演算し（ステップＲ６）、演算された回転数差が所定値以下になることを条件として（ステップＲ７でＹＥＳ）、駆動回路３７に制御信号を出力し、モータ３６によりロワ軸３ｂを下降させて、拘束手段としてのニードル３３をサンギヤ１５と遊星ギヤ１７の噛み合い部分に挿入させる拘束位置に移動させる（ステップＲ８）。これにより、操舵部材２と舵取り機構４との間で、遊星ギヤ機構６を介する機械的な結合が達成され、マニュアルステアリング又はＥＰＳとして機能させることができる。
【００３８】
仮に、相対回転を拘束される２要素の回転数差が大きい段階でいきなり相対回転を拘束しようとすると、拘束手段としての例えばニードル３３に過大な負荷がかかり損傷等のおそれがあるが、本実施の形態では、操舵用アクチュエータ１２の異常発生時に拘束部材としてのニードル３３の損傷等のおそれなくマニュアル操舵に移行することができる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　次いで、図１２は図１１の実施の形態の制御の変更形態を示すフローチャートである。図１２を参照して、制御部Ｃは操舵用アクチュエータ１２が正常に動作しているか否かを監視している（ステップＰ１）。
【００３９】
操舵用アクチュエータ１２に異常が発生していない場合には（ステップＰ１でＮＯ）、制御部Ｃが、モータ３６によりニードル３３を拘束解除位置に保持しておき（ステップＰ２）、反力用アクチュエータ２０によって例えば路面反力に応じた操作反力を操舵部材２に与えるためのトルクを発生させる（ステップＰ３）。
また、例えば車両の走行状況等に応じて操舵部材２の回転量と転舵輪９の転舵量との比（伝達比、ギヤ比）を設定し（ＶＧＲ機能）、この設定した伝達比及び操舵部材２の操作量などに基づいて、操舵用アクチュエータ１２の電圧指令値を設定し、その電圧指令値に応じた制御信号を駆動回路２８に与えて、操舵用アクチュエータ１２を駆動制御する（ステップＰ４）。
【００４０】
これにより、操舵用アクチュエータ１２から、操舵部材２の操作方向に応じた方向に転舵軸７を摺動させるためのトルクが出力され、車両の走行状況や操舵部材２の操作態様に応じた良好な操舵が達成される。なお、必ずしも、ＶＧＲ機能を設定する必要はない。
こうして、操舵アクチュエータ１２を駆動制御している間に、操舵アクチュエータ１２に異常が発生すると（ステップＰ１でＹＥＳ）、回転数差検出センサ４３からの信号に基づいて、相対回転を拘束される２要素の回転数差を演算し（ステップＰ５）、演算された回転数差が所定値を超える場合には（ステップＰ６でＮＯ）、反力アクチュエータ１２を上記の回転数差を縮小させる方向に駆動し（ステップＰ７）、回転数差が所定値以下になることを条件として（ステップＰ６でＹＥＳ）、制御部Ｃが駆動回路２９に制御信号を出力し反力用アクチュエータ２０をオフする（ステップＰ８）。
【００４１】
次いで、駆動回路３７に制御信号を出力し、モータ３６によりロワ軸３ｂを下降させて、拘束手段としてのニードル３３をサンギヤ１５と遊星ギヤ１７の噛み合い部分に挿入させる拘束位置に移動させる（ステップＰ９）。これにより、操舵部材２と舵取り機構４との間で、遊星ギヤ機構６を介する機械的な結合が達成され、マニュアルステアリング又はＥＰＳとして機能させることができる。
本実施の形態によれば、操舵用アクチュエータ１２の異常発生時に、拘束手段としてのニードル３３の損傷等のおそれなく、しかも早期にマニュアル操舵に移行することができる。
【００４２】
なお、図１１及び図１２の各実施の形態において、拘束手段として、ニードル３３に代えて、図１のプランジャ１３や、図８のセレーション部３８，３９や、図９のテーパ部４２を用いることもできる。
また、上記各実施の形態において、操舵部材２にサンギヤ１５が連なり、転舵輪９に遊星ギヤ１７を支持するキャリア１６が連なるようにしたが、これに限らず、操舵部材２に連なる第１要素、及び転舵輪９に連なる第２要素を、サンギヤ１５、キャリア１６及びリングギヤ１８の中から何れか２つを選び、残りのギヤを第３要素として、該第３要素に反力用アクチュエータ２０を駆動伝達可能に連結するようにすれば良い。尚、上記実施の形態において、操舵用アクチュエータの異常発生時に拘束手段を作用させ、マニュアルステアリング又はＥＰＳとして機能させる旨、記載したが、その際、反力用アクチュエータにも異常が発生していると、マニュアルステアリングとして機能する。
【００４３】
その他、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図５を除く各実施の形態において、遊星ギヤ機構６に代えて、遊星ローラ機構を用いることが可能である。その他、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは拘束部材としてのプランジャの動作を説明するための概略図である。
【図３】図１の車両用操舵装置の舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】図４の実施の形態の遊星ギヤ機構の模式的斜視図である。
【図６】図４の実施の形態の拘束部材としてのニードルによる拘束状態を示すギヤの噛み合い部分の概略図である。
【図７】図４の車両用操舵装置の舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の遊星ギヤ機構の模式的斜視図である。
【図９】本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の遊星ギヤ機構の模式的斜視図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の制御部の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の車両用操舵装置の舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の舵取り制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　車両用操舵装置
２　　操舵部材
３　　第１操舵軸
３ａ　アッパ軸
３ｂ　ロワ軸
４　　舵取り機構
５　　第２操舵軸
６　　遊星ギヤ機構（差動伝達機構）
７　　転舵軸
７ａ　ラックギヤ
９　　転舵輪
Ａ　　操舵伝達系
１２　操舵用アクチュエータ
１３　プランジャ（拘束手段）
１４　ピニオンギヤ
１５　サンギヤ（第１要素）
１６　キャリア（第２要素）
１７　遊星ギヤ（第２要素）
１８　リングギヤ（第３要素）
１８ａ　内歯
１８ｂ　外歯
１９　駆動伝達ギヤ
２０　反力用アクチュエータ
Ｃ　　制御部
２４　操舵角センサ
２５　トルクセンサ
２６　転舵位置センサ
２７　車速センサ
２８，２９，３０　駆動回路
３１　継手
３４　ラックギヤ
３５　ピニオンギヤ
３３　ニードル（棒状部材。拘束部材）
３６　モータ
３７　駆動回路
３８，３９　セレーション部（拘束部材）
４０　突軸
４２　嵌合孔
４２　テーパ部（拘束部材）
４３　回転数差検出センサ

Claims

操舵部材から転舵輪への操舵伝達系に介在する差動伝達機構を備え、この差動伝達機構は、操舵部材に連なる第１要素、転舵輪に連なる第２要素、並びに、第１及び第２要素を関連付ける第３要素を含み、
さらに、転舵輪を転舵させるための操舵用アクチュエータと、
差動伝達機構の第３要素に駆動伝達可能に連結され、操舵部材に操舵反力を与えるための反力用アクチュエータと、
上記操舵用アクチュエータの異常発生時に、差動伝達機構の２つの要素の相対回転を拘束する拘束手段とを備えることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１において、上記差動伝達機構は、太陽部材、遊星部材及びリング部材を含む遊星伝達機構からなり、上記拘束手段は遊星伝達機構のリング部材を変形させるための押圧手段を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１において、上記差動伝達機構は、太陽ギヤ、遊星ギヤ及びリングギヤを含む遊星ギヤ機構からなり、上記拘束手段は遊星ギヤ機構の少なくとも２つのギヤの対応する歯と歯溝の間に軸方向から挿入可能な棒状部材を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１において、上記差動伝達機構の２つの要素を軸方向に相対移動可能とし、上記拘束手段は軸方向に相対移動可能な２つの要素にそれぞれ設けられる互いに結合可能な一対のセレーション部を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１において、上記差動伝達機構の２つの要素を軸方向に相対移動可能とし、上記拘束手段は軸方向に相対移動可能な２つの要素の何れか一方に設けられるテーパ部を含むことを特徴とする車両用操舵装置。
請求項１乃至５の何れか一つにおいて、上記拘束手段を拘束位置に駆動するための駆動手段と、操舵用アクチュエータの異常発生時に互いの相対回転を拘束される２要素の回転数差が所定値以下になることを条件として拘束手段を拘束位置に駆動するべく駆動手段を制御する制御部とをさらに備えることを特徴とする車両用操舵装置。
請求項６において、上記制御部は、操舵用アクチュエータの異常発生時に互いの相対回転を拘束される２要素の回転数差が所定値以下になるように反力用アクチュエータを駆動することを特徴とする車両用操舵装置。