JP2006175948A - 車両用ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 ステアリング操作部材に加えられる操作力によらずに車輪の転舵を可能とするステアバイワイヤ型のステアリングシステムの実用性を向上させる。
【解決手段】 (a)ステアリング操作部材１４と連携することにより操作反力を付与する操作反力付与機構と、(b)それらの連携状態の有無を切り換える機構とを有する操作反力付与装置と、操作部材１４と転舵装置２４とを分離可能に連結する連結装置１５０とを備えさせ、操作部材１４と転舵装置２４とが分離されている場合に操作部材１４と操作反力付与機構とを連携し、操作部材１４と転舵装置２４とが連結されている場合に操作部材１４と操作反力付与機構との連係を解除する。操作部材１４と転舵装置２４が連結された場合に、操作反力が操作部材１４に付与されない状態となり、ステアリング操作を比較的軽いものとすることが可能であり、その点において、実用性の高いシステムとなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両に配備されるステアリングシステムに関し、詳しくは、ステアリング操作部材に加えられる操作力によらずに車輪の転舵を可能とするステアバイワイヤ型ステアリングシステムに関する。

今日では、車両が備えるステアリングシステムとして、下記特許文献１〜３に記載されているようないわゆるステアバイワイヤ型ステアリングシステム、すなわち、ステアリングホイール等のステアリング操作部材に加えられる操作力によらず、電気的な制御下、転舵装置が備える動力源の動力によって、操作部材の操作に応じた車輪の転舵が行われるステアリングシステムが検討されている。このステアリングシステムでは、通常、ステアリング操作部材と転舵装置とが動力伝達可能に連結されていないことから、ステアリング操作の操作感を考慮して、ステアリング操作に対する反力を付与する操作反力付与機構を設けることが提案されている。この操作反力付与機構として、例えば、下記特許文献１，２に記載のシステムでは、ばねの弾性力を利用してステアリング操作部材を中立位置に向かわせる操作反力を付与する機構が設けられており、特許文献１，３に記載のシステムでは、モータの駆動力を利用した操作反力を付与する機構が設けられている。また、その一方で、ステアバイワイヤ型のシステムでは、例えば、下記特許文献１，３に記載の転舵装置の異常等の場合に、ステアリング操作部材に加えられる操作力による車輪の転舵を確保すべく、ステアリング操作部材と転舵装置とを連結するための装置を設けることも提案されている。
特開２００１−１０６１１１号公報 特開２００４−２３０９７５号公報 特開２００４−２２４０９６号公報

上記ステアリング操作部材と転舵装置とを連結する装置が設けられたステアリングシステムでは、その装置によってステアリング操作部材と転舵装置とが連結された場合、通常のステアリングシステムと同様、転舵装置からステアリング操作に対する反力が得られることになる。ところが、上記操作反力付与機構が存在するシステムでは、転舵装置からの操作反力に加え、操作反力付与機構による操作反力も負荷されることになり、ステアリング操作がかなり重たいものとなってしまう。この問題は、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムが抱える１つの問題であるが、ステアバイワイヤ型のシステムは、そのような問題への対処を始めとして、実用性を向上させる余地が十分に残されたものとなっている。本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高いステアリングシステムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両用ステアリングシステムは、ステアリング操作部材と連携することにより操作反力を付与する操作反力付与機構と、ステアリング操作部材と転舵装置とを分離可能に連結する操作部材転舵装置連結装置とを備えたステアバイワイヤ型のシステムであって、ステアリング操作部材と転舵装置とが分離されている場合において操作反力付与機構とステアリング操作部材とが連携する状態とされ、ステアリング操作部材と転舵装置とが連結されている場合において操作反力付与機構とステアリング操作部材との連携が解除された状態とされることを特徴とする。

本発明の車両用ステアリングシステムによれば、ステアリング操作部材に加えられる操作力によらずに車輪の転舵を行う場合には、操作反力がステアリング操作部材に付与される状態となり、また、ステアリング操作部材に加えられる操作力によって車輪の転舵を行う場合には、操作反力付与機構による操作反力がステアリング操作部材に付与されない状態となることから、ステアリング操作部材と転舵装置とが連結されていない状態においても、また、ステアリング操作部材と転舵装置とが連結されている状態においても、ステアリング操作部材の操作感を適切なものとすることが可能となる。そのような利点を有することで、本発明の車両ステアリングシステムは、実用性の高いシステムとなる。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（２）項が請求項２に、（４）項が請求項３に、（８）項が請求項４に、（１２）項が請求項５に、（１４）項が請求項６に、それぞれ相当する。

（１）ステアリング操作部材と、
転舵アクチュエータを有し、その転舵アクチュエータの駆動力によって、前記ステアリング操作部材へ加えられた操作力によらない車輪の転舵を実行する転舵装置と、
自身の作動によって、前記ステアリング操作部材に加えられる操作力による転舵を可能とすべく前記ステアリング操作部材と前記転舵装置とを連結するとともに、その連結を解除することが可能な操作部材転舵装置連結装置と、
(A)前記ステアリング操作部材と連携することでそのステアリング操作部材にそれの操作に応じた操作反力を付与する操作反力付与機構と、(B)自身の作動によって、その操作反力付与機構と前記ステアリング操作部材とが連携する状態とそれらが連携しない状態とを切り換える連携状態切換機構とを有する操作反力付与装置と、
(a)前記操作部材転舵装置連結装置によって前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との連結が解除され、前記連携状態切換機構によって前記操作反力付与機構と前記ステアリング操作部材とが連携する状態とされる第１状態と、(b)前記操作部材転舵装置連結装置によって前記ステアリング操作部材と前記転舵装置とが連結され、前記連携状態切換機構によって前記操作反力付与機構と前記ステアリング操作部材とが連携しない状態とされる第２状態とを選択的に実現すべく、前記操作部材転舵装置連結装置と前記連携状態切換機構とを制御する制御装置と
を備えた車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様では、上記操作部材転舵装置連結装置（以下、単に「連結装置」と略す場合がある）によって、ステアリング操作部材（以下、単に「操作部材」と略す場合がある）と転舵装置との連結が解除されている場合には、上記操作反力付与機構による操作反力が操作部材には付与されない状態となり、連結装置によって操作部材と転舵装置とが連結される場合には、操作反力付与機構による操作反力は、操作部材に付与されない状態となる。したがって、本項に記載の態様によれば、連結装置による操作部材と転舵装置との連結の有無によらず、適切な操作反力が操作部材に付与されることとなる。言い換えれば、連結装置によって操作部材と転舵装置が連結された場合であっても、ステアリング操作を比較的軽いものとすることが可能である。そのような利点により、本項に記載の態様の車両用ステアリングシステムによれば、実用性の高いステアバイワイヤ型のステアリングシステムが実現することとなる。

本項の態様における「ステアリング操作部材」は、ステアリングホイールが一般的なものであるが、それに限定されず、例えば、レバー，ジョイスティクといった種々のものを採用することが可能である。また、「転舵装置」も、その構成が特に限定されるものではなく、既に検討されている種々の構成のものを採用することが可能である。例えば、転舵アクチュエータとして電動モータを採用し、そのモータの駆動力によって車輪に連結された転舵ロッドを左右に移動させるような装置とすることができる。その場合、転舵ロッドを移動させる機構として、例えば、ラックピニオン機構，ボールねじ機構等を採用することが可能である。

本項の態様における「操作部材転舵装置連結装置」は、上記転舵アクチュエータの駆動力によらず、操作部材に加えられた操作力による車輪の転舵を実現するための装置であり、例えば、シャフト，ケーブル，ワイヤ等によって、機械的に操作部材と転舵装置とを連結可能なものであればよい。操作部材と転舵装置との連結を解除する機構としては、例えば、クラッチ等を採用することが可能である。「操作反力付与装置」が備える「操作反力付与機構」は、その反力がどのような力に基づいて発生させられるものであってもよく、例えば、後に説明するように、ばね等の弾性部材の弾性力、粘性流体による摩擦抵抗力等、種々の力に依拠する機構とすることが可能である。なお、操作反力付与機構は、モータ等の駆動力による反力付与機構のように、制御によって操作反力が０となるものでないことが望ましい。言い換えれば、例えば、弾性力，粘性抵抗力等に依拠する操作反力を付与する機構であって、制御によっては付与される操作反力の大きさを変更不能な機構を採用する場合に、本項の態様は特に好適である。また、「操作反力付与装置」が備える「連携状態切換機構」も、その構成が特に限定されるものではなく、制御によって作動させられて連携状態を切り換える機能を有するものである限り、操作反力付与機構の構成に応じた適切なものを採用することができる。操作反力付与装置の好適な態様については、後に詳しく説明する。

本項の態様における「制御装置」は、例えば、コンピュータを主体とする構成のものを採用することが可能である。一般的なステアバイワイヤ型のステアリングシステムは、操作部材の操作に応じた転舵を可能とすべく、転舵アクチュエータを制御作動させるための制御装置を有しており、その制御装置に、本項の態様における制御装置を兼用させることが可能である。

（２）前記操作反力付与機構が、
弾性部材を有し、その弾性部材の弾性力に依拠する操作反力を付与する弾性力依拠反力付与機構を含んで構成された(1)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、操作反力付与機構を弾性部材の弾性力を利用した操作反力を付与する機構を含むものに限定した態様である。採用可能な弾性部材は、特に限定されるものではないが、例えば、コイルスプリング，渦巻きスプリング等のばね部材を採用することが可能である。上記「弾性力依拠反力付与機構」を採用することにより、例えば、操作部材の操作量に応じた大きさの操作反力を付与可能な操作反力付与機構とすることが可能である。具体的には、例えば、操作部材の中立位置（例えば、車両が直進状態となる転舵量が実現される操作位置）への復帰の容易化を図るべく、操作部材にそれの操作位置が中立位置に向かって変化する方向の操作反力を付与することが可能となる。本項に記載の態様によれば、連結装置によって操作部材と転舵装置とが連結された状態において、弾性力依拠反力付与機構による操作反力が操作部材に付与されない状態となる。

（３）前記弾性力依拠反力付与機構が、前記弾性部材を変形させる変形強要体を有し、その変形強要体が前記ステアリング操作部材の操作に応じて変位することによって前記弾性部材に前記ステアリング操作部材の操作に応じた弾性力を発揮させる構造とされ、
前記連携状態切換機構が、前記ステアリング操作部材と前記操作反力付与機構とが連携する状態において、前記変形強要体の前記ステアリング操作部材の操作に応じた変位を実現させ、前記ステアリング操作部材と前記操作反力付与機構とが連携しない状態において、前記変形強要体の前記ステアリング操作部材の操作に応じた変位を実現させない構造とされた(2)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、弾性力依拠反力付与機構を有する操作反力付与装置を採用した場合において、それの具体的構造を限定した態様である。本項の態様において、「変形強要体」を操作部材の操作に応じて変位させる機構、すなわち、変形強要体変位機構は、特に限定されず、例えば、ねじ機構，ギヤ機構等の種々の機構を採用することが可能である。「連携状態切換機構」は、例えば、操作部材と弾性力依拠反力付与機構との間の連結・連結解除を選択的に実現するようなクラッチ的な構造のものとすることが可能であり、また、後に詳しく説明するように、先に説明した変形強要体変位機構自体をそれの機能が発揮し得る状態と発揮し得ない状態との間で変更するような構造のものすることも可能である。

（４）前記操作反力付与機構が、
粘性流体を有し、その粘性流体の粘性抵抗に依拠する操作反力を付与する粘性抵抗依拠反力付与機構を含んで構成された(1)項ないし(3)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、操作反力付与機構を粘性流体の粘性抵抗を利用した操作反力を付与する機構を含むものに限定した態様である。採用可能な粘性流体は、特に限定されるものではないが、比較的粘性の高い流体を採用することが望ましい。例えば、粘性流体が置かれる磁界，電界の大きさを変化させることで、粘性抵抗が変化するようないわゆるＭＲ流体，ＥＲ流体等を採用することも可能である。上記「粘性抵抗依拠反力付与機構」を採用することにより、例えば、ステアリング操作の速度に応じた操作反力を付与することが可能となり、ステアリング操作の安定性を図ることが可能となる。本項に記載の態様によれば、連結装置によって操作部材と転舵装置が連結された状態において、粘性抵抗依拠反力付与機構による操作反力が操作部材に付与されない状態となる。なお、本項に記載の態様は、操作反力付与装置が先に説明した弾性力依拠反力付与機構と本粘性抵抗依拠反力付与機構との両者を備えた態様とされてもよく、また、操作反力付与装置が弾性力依拠反力付与機構を備えない態様とされてもよい。

（５）前記粘性抵抗依拠反力付与機構が、前記粘性流体を収容する収容容器と、その収容容器内に設けられてその収容容器と相対移動する移動体とを有し、その移動体が前記ステアリング操作部材の操作に応じて前記収容容器と相対移動することによってその相対移動に対する抵抗が発生する構造とされ、
前記連携状態切換機構が、前記ステアリング操作部材と前記操作反力付与機構とが連携する状態において、前記移動体の前記ステアリング操作部材の操作に応じた前記収容容器との相対移動を実現させ、前記ステアリング操作部材と前記操作反力付与機構とが連携しない状態において、前記移動体の前記ステアリング操作部材の操作に応じた前記収容容器との相対移動を実現させない構造とされた(4)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、粘性抵抗依拠反力付与機構を有する操作反力付与装置を採用した場合において、それの具体的構造を限定した態様である。本項の態様において、「移動体」は、直線的に収容容器と相対移動するものであってもよく、また、曲線的に相対移動するものであってもよい。さらに、相対回転するものであってもよい。つまり、本項における移動体の「移動」とは、回転移動を含む概念である。また、移動体が操作部材の操作に応じて収容容器と相対移動する態様としては、収容容器が固定されて移動体が移動するような態様であってもよく、逆に、移動体が固定されて収容容器が移動するような態様であってもよい。移動体と収容容器とを相対移動させる機構としては、操作部材と移動体あるいは収容容器とが一体的とされたものであってもよく、例えば、何らかの移動力伝達機構（減速機構等を含む概念である）を介して操作部材と移動体あるいは収容容器とが連結されるような態様であってもよい。「連携状態切換機構」は、例えば、操作部材と粘性抵抗依拠反力付与機構との連結・連結解除を選択的に実現するようなクラッチ的な構造のものとすることが可能であり、また、後に詳しく説明するように、移動体と収容容器とが相対移動しない状態で両者がともに操作部材の操作に応じて移動させられることで、粘性抵抗依拠反力付与機構と操作部材とが連携しない状態が実現されるような構造とされてもよい。なお、本項に記載の態様が、先に説明した弾性力依拠反力付与機構を含んで構成されるものである場合、連携状態切換機構は、粘性抵抗依拠反力付与機構と操作部材との連携に加え、弾性力依拠反力付与機構と操作部材との連携を切り換えるものであってもよく、２つの連携状態切換機構を備えて、それぞれが、粘性抵抗依拠反力付与機構と操作部材との連携と、弾性力依拠反力付与機構と操作部材との連携との各々を切り換えるような構成のものであってもよい。

（６）当該ステアリングシステムが、反力アクチュエータを有してそのアクチュエータの駆動力に依拠する操作反力を付与するアクチュエータ反力付与装置を備えた(1)項ないし(5)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、前述の操作反力付与装置とは別の操作反力付与装置としての、アクチュエータ反力付与装置を備えた態様である。本項の態様において、制御装置は、アクチュエータ反力付与装置を、前述の第１状態においてアクチュエータ反力を操作部材に付与し、第２状態においてアクチュエータ反力を操作部材に付与しないように制御することも可能である。

（７）前記反力アクチュエータが、電動モータである(6)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項の態様のように、電動モータは駆動力の制御が容易であるため、反力アクチュエータを電動モータとすれば、容易に操作反力を制御することができる。例えば、車両の走行速度に応じて操作反力を変化させるような場合等、任意に操作反力を変化させたい場合，微妙に操作反力を変化させたい場合等において、電動モータを備えたアクチュエータ反力付与装置は、特に好適な操作反力変更手段となる。

（８）前記制御装置が、車両の作動状態が通常状態にある場合に、前記第１状態を実現し、前記ステアリング操作部材に加えられた操作力による車輪の転舵を実行すべき状態である操作力転舵実行状態となる場合に、前記第２状態を実現すべく、前記操作部材転舵装置連結装置と前記連携状態切換機構とを制御するものである(1)項ないし(7)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

ステアバイワイヤ型のステアリングシステムでは、操作部材に加えられた操作力によらない転舵を可能とすることが目的であるため、通常状態においては、操作部材が転舵装置と連結されないことが望ましい。また、逆に、通常状態でない場合、例えば、アクチュエータの異常，制御系の失陥等の場合においては、上記操作力転舵実行状態が確保されることが望ましい。本項に記載の態様は、そのような要求を満足する態様であり、本項の態様によれば、上述したような非通常状態において、操作反力付与装置による操作反力が操作部材に付与されないようにすることが可能であり、非通常状態においても、比較的軽い操舵が実現されることになる。

（９）前記制御装置が、前記操作力転舵実行状態として、前記転舵装置が異常である場合に、前記第２状態を実現すべく、前記操作部材転舵装置連結装置と前記連携状態切換機構とを制御するものである(8)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、例えば、転舵装置の備える転舵アクチュエータによっては車輪の転舵が実行し得ない場合に、操作部材と転舵装置とを連結させて、操作部材に加えられた操作力による転舵を保証する態様が含まれる。そのような態様によれば、フェールセーフの観点において優れたステアバイワイヤ型のステアリングシステムが実現する。

（１０）当該ステアリングシステムが、反力アクチュエータを有してそのアクチュエータの駆動力に依拠する操作反力を付与するアクチュエータ反力付与装置を備え、
前記制御装置が、前記操作力転舵実行状態として、前記アクチュエータ反力付与装置が異常である場合に、前記第２状態を実現すべく、前記操作部材転舵装置連結装置と前記連携状態切換機構とを制御するものである(8)項または(9)項に記載の車両用ステアリングシステム。

アクチュエータ反力付与装置を有するシステムの場合、その装置が異常となったときには、適正な操作反力が得られず、ステアリング操作の操作感が悪化することが考えられる。本項に記載の態様は、そのような場合に、操作部材と転舵装置とを連結させて、操作部材に加えられた操作力による転舵を保証するような態様が含まれる。

（１１）当該ステアリングシステムが、車両の非作動時において前記第２状態が実現されるように構成された(1)項ないし(10)項に記載の車両用ステアリングシステム。

ステアバイワイヤ型のシステムでは、操作部材の操作量（操作角）および車輪の転舵量（転舵角）を検出し、検出した操作量に応じた転舵量が実現するように制御される。そのため、例えば、車両の非作動時（イグニッションスイッチがＯＦＦ状態とされている時）には、操作量と転舵量との検出が行われず、また、ステアリング操作を行っても車輪が転舵されないことから、操作量と転舵量とが整合しない状態となり得る。そのような実情に鑑みて、操作量と転舵量とのずれ防止、車両作動開始時の操作中立位置と転舵中立位置とのキャリブレーションの容易化等の理由から、車両の非作動時において、操作部材と転舵装置とを連結することが考慮されている。また、イグニッションスイッチをＯＮ状態としなくてもステアリング操作が可能であるという利点から、緊急時，故障時等を考慮して，車両非作動時に操作部材と転舵装置とを連結することも考慮されている。車両の非作動時に連結状態とされた場合において、操作反力付与装置が操作反力を付与することは無駄であるばかりか、反力付与装置に負担をかけることになる。特に、操作反力付与機構が弾性力依拠反力付与機構を含んで構成されるものである場合には、その機構が有する弾性部材への負担が大きいものとなる。本項の態様は、そのような場合に特に有効な態様であり、本項の態様によれば、操作反力付与装置への負担を軽減するという利点が得られることになる。

（１２）当該ステアリングシステムが、
前記ステアリング操作部材の操作範囲を規制する操作範囲規制機構と、自身の作動によってその操作範囲規制機構による操作範囲の規制を解除する規制解除機構とを有する操作範囲規制装置を備えた(1)項ないし(12)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

ステアバイワイヤ型のシステムでは、転舵アクチュエータの駆動力によって車輪の転舵がなされる場合は、比較的小さな操作力によるステアリング操作が可能とされる。したがって、ステアリング操作の範囲は比較的小さく設定し、その範囲において操作が規制される。それに対して、連結装置によって操作部材と転舵装置とが連結された場合には、操作力による転舵を行うために、比較的大きな操作力を必要とする。そのような場合には、比較的軽い力によって車輪を転舵できるように、転舵量に対する操作量の比を大きくすることが検討されている。そのような場合において、最大転舵量となるような操作量を確保するためには、操作部材と転舵装置とが連結された場合において、操作部材の操作範囲を拡大することが望まれるのである。本項に記載の態様は、そのような実情に鑑みた態様であり、本項に記載の態様によれば、容易にステアリング操作の操作範囲を変更できることになる。

（１３）前記操作範囲規制機構が、前記ステアリング操作部材の操作量に応じた量移動可能な被係止体と、前記ステアリング操作部材の操作量が設定操作量となる場合において前記被係止体を係止可能な係止体とを有し、
前記規制解除機構が、前記ステアリング操作部材が前記設定操作量を超える操作がなされる場合にも、前記被係止体が前記係止体によって係止されない状態を実現する構造とされた(12)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、操作範囲規制装置を具体的な構造のものに限定した態様である。本項に記載の態様によれば、簡単な構造によって、ステアリング操作の範囲を変更することが可能である。本項にいう「被係止体」は、移動することで変位するものであってもよく、また、自転する等、移動を伴わない変位であってもよい。つまり、本項にいう被係止体の「移動」は回転移動をも含む概念である。また、「係止体」は、特に限定されるものではないが、簡便なものとして、例えば、被係止体あるいはそれの一部を当接させることによって被係止体の移動を阻止するストッパ的な機能を果たすものとすることが可能である。また、本項の態様において、規制解除機構は、例えば、係止体を変位させることによって、操作部材の操作に応じて移動する被係止体を係止しないような構造のものであってもよく、また、例えば、被係止体の操作部材の操作に応じた移動を禁止するあるいは抑制することによって、係止体が被係止体を係止しないような構造のものであってもよい。

（１４）前記制御装置が、前記第１状態を実現する際に前記規制解除機構を作動させず、前記第２状態を実現する際に前記規制解除機構を作動させる制御を実行するものとされた(12)項または(13)項に記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、制御装置によって操作範囲規制装置が制御される態様であり、本項の態様によれば、操作部材と転舵装置とが連結される場合に、操作反力付与装置による操作反力の付与がなされない状態と、操作範囲の規制が解除される状態とが、ともに実現することになる。

（１５）前記操作反力付与装置が前記操作範囲規制装置として機能するものとされ、かつ、前記連携状態切換機構が前記規制解除機構として機能するものとされた(12)項ないし(14)項のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。

本項に記載の態様は、平たく言えば、操作反力付与装置あるいは操作範囲規制装置が多機能化された態様と考えることができる。また、見方を変えれば、操作反力付与装置と操作範囲規制装置とが一体化された態様と考えることができる。本項に記載の態様によれば、操作部材と転舵装置とが連結される場合に操作反力付与と操作範囲規制との両者が解除されるような態様のシステムにおいて、そのシステムの構成の単純化が図られることになる。

以下、本発明のいくつかの実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記実施例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

＜第１実施例＞
図１に、本発明の第１実施例のステアリングシステムの概要を示す。本システムは、ステアバイワイヤ型のステアリングシステムであり、操作部１０と、転舵部１２とが機械的に分離され、ステアリング操作部材としてのステアリングホイール１４に加えられる操作力によらずに、転舵部１２に設けられた動力源の動力によって転舵車輪１６（以下、単に「車輪１６」という場合がある）を転舵するステアリングシステムである。なお、本システムでは、フェール時等に操作部材１４に加えられる操作力による車輪１６の転舵を可能とすべく、操作力を伝達する機構を含んで操作部１０と転舵部１２とを連結する連結部１８をも備えている。

操作部１０は、ステアリング操作装置２０（以下、単に「操作装置２０」という場合がある）を主体として構成されている。操作装置２０は、運転者によって回転操作されるステアリングホイール１４を備え、車体、詳しくは、インストゥルメントパネルのリインフォースメントに固定されている。後に詳しく説明するが、操作装置２０は、ステアリングホイール１４の操作量（操作角）を検出するためのセンサとしての機能、ステアリング操作の範囲を規制する機能、ステアリングホイール１４の回転操作に対する反力、つまり、操作反力を付与する機能等を有している。なお、後に詳しく説明するが、操作反力を付与する装置として、弾性部材の弾性力に依拠する機構を有する装置、および、反力アクチュエータの駆動力に依拠する装置との２つの装置を備えており、本システムでは、前者が主たる装置とされ、後者が操作反力調整用の装置とされている。

転舵部１２は、車体に固定されて転舵ロッド２２を軸方向に往復移動させる転舵装置２４を主体として構成されている。内部の図示は省略するが、転舵装置２４は、転舵ロッド２２と同軸的に設けられた転舵アクチュエータとしての転舵モータ２５（電動モータである）を備えており、転舵ロッド２２に形成されたボールねじに噛合するボールナットをその転舵モータ２５によって回転駆動することにより、転舵ロッド２２が軸方向に移動させられる構造とされている。転舵ロッド２２の両端の各々は、ボールジョイント２６を介して、タイロッド２８に連結され、タイロッド２８の他端部は、もう一種のボールジョイント３０を介して、車輪１６を回転可能に保持するステアリングナックル３２の一部分であるナックルアーム３４に連結されている。このような連結構造により、転舵ロッド２２が軸方向に移動させられることで、車輪１６が転舵されるのである。なお、転舵装置２４には、転舵ロッド２２の移動量（転舵量の一種である）を検出する転舵量センサ３６が設けられている。

本ステアリングシステムは、自身が備える制御装置としてのステアリング電子制御ユニット４０（ステアリングＥＣＵ、以下、単に「ＥＣＵ４０」という場合がある）によって制御される。ＥＣＵ４０は、コンピュータ、各種モータ，各種アクチュエータ等のドライバ等を含んで構成されている。ＥＣＵ４０は、後に説明する操作量センサによって検出されたステアリングホイール１４の操作量に関する信号θ、および、転舵量センサ３６によって検出された転舵ロッド２２の移動量に関する信号δを入手し、それらに基づいて、車輪１６の転舵量がステアリングホイール１４の操作量に応じた量となるように、転舵装置２４が備える転舵モータ２５を制御駆動する。

本ステアリングシステムは、車速感応式ステアリングシステムであり、車体速度が速い場合には、ステアリング操作を重くするために、車体速度に応じて操作反力を増加させる機能を有しており、ＥＣＵ４０は、そのための制御をも行う。車両には、転舵車輪１６を含む各車輪に対して、車輪回転速度を検出する車輪速センサ４２が設けられており（図では、１つの車輪に対するもののみを示しており、他の車輪に対するものは省略されている）、ＥＣＵ４０は、各車輪速センサ４２によって検出された各車輪の車輪回転速度に関する信号ｖを入手し、それらから車体速度を求めることができるようになっている。ＥＣＵ４０は、求められた車体速度に基づいて、操作装置２０が備える反力アクチュエータを制御駆動する。それにより、ステアリングホイール１４には、車体速度に依拠した操作反力の増加分が付与されることになる。

図２に、ステアリング操作装置２０の斜視図であって、車両左前方の上方側からみた斜視図を示し、図３に、その操作装置２０の車両の左側からみた断面図を、図４に、その操作装置２０の図３におけるＡ−Ａ視の断面図を、それぞれ示す。なお、図２および図３は、ステアリングホイール１４を取り外した状態を示している。

操作装置２０は、ハウジング５０を有し、シャフト５２がハウジング５０に回転可能に保持され、そのシャフト５２の一端部に、ステアリングホイール１４が取付られた構造をなしている。詳しく言えば、ハウジング５０は、概ね円筒形状をなすチューブ５４と、チューブ５４の両開口端の各々に固定して設けられた前端キャップ５６および後端キャップ５８と、前端キャップ５６の前方側においてギヤ機構等を収容する前部ケーシング６０とを含んで構成されており、シャフト５２は、前端キャップ５６，後端キャップ５８の各々に、それらに設けられたシャフト穴６２に挿通する状態で、軸受６４を介して回転可能に保持されている。シャフト５２は、後端部６６を除いて中空形状とされたものであり、後端部６６にはセレーションが形成され、その後端部６６が、ステアリングホイール１４のボス部６８にセレーション嵌合されることで、シャフト５２とステアリングホイール１４とが相対回転不能に連結されている。

シャフト５２のチューブ５４の内部に位置する部分は、外径の大きな大径部８０とされており、その大径部８０の外周面には、ベアリングボールが転動する２条の雄ねじ溝８２が形成されることで、大径部８０はボールねじとされている。一方、チューブ５４内には、内周部がベアリングボールを保持するボールナットとされたスライド部材８４が、シャフト５２の大径部８０であるボールねじと螺合する状態で配置されている。

スライド部材８４は、軸方向（前後方向）の中間部に、外周径がチューブ５４の内周径より僅かに小さいフランジ部８６を有している。フランジ部８６の外周部には、軸方向に延びる被係止溝８８が、形成されている。一方、チューブ５４の上部には、軸方向に延びる長穴９０が形成されており、その長穴９０には、下部が円弧状に形成された係止キー９２が緩やかに嵌め合わされている。係止キー９２は、長穴９０の壁面にガイドされて、径方向（上下方向）に移動可能とされている。係止キー９２は、下方に移動した状態では、上記被係止溝８８に嵌り込むことが可能な状態となる。

チューブ５４の外周部の軸方向における中央の上部には取付座９４が形成されており、その取付座９４に、ソレノイド装置９６が取り付けられている。ソレノイド装置９６は、ベースプレート９８とカバー１００とからなるケーシング内に、プランジャ１０２、電磁コイル１０４、圧縮コイルスプリング１０６が組み込まれた構造をなしており、プランジャ１０２の先端部は、係止キー９２に設けられた取付穴に挿入されて係止キー９２に固定的に取付られている。図３は、電磁コイル１０４が励磁された状態であり、この状態では、プランジャ１０２が前進して、係止キー９２がスライド部材８４に設けられた被係止溝８８に係合可能な状態とされる。逆に、電磁コイル１０４を消磁すれば、スプリング１０６の弾性力によりプランジャ１０２は後退させられ、係止キー９２と被係止溝８８とは係合しない状態となる。

係止キー９２と被係止溝８８とが係合する状態では、スライド部材８４のシャフト５２の中心軸線を中心とした回転が禁止され、シャフト５２の回転に応じて、つまり、ステアリングホイール１４の操作量に応じて、スライド部材８４が軸方向に移動する状態となる。図３に示すスライド部材８４の位置は、ステアリングホイール１４が操作されていない状態つまり中立状態における位置であり、ステアリング操作が開始されれば、スライド部材８４は、その中立位置から、ステアリングホイール１４の操作方向に従って、前方あるいは後方に移動する。ちなみに、右旋回操作の場合は、前方に、左旋回操作の場合は、後方に移動する。ステアリング操作が進行した場合、スライド部材８４の端面が、ハウジング５０を構成する前端キャップ５６および後端キャップ５８に形成された環状凸部１１０に当接し、スライド部材８４は、それ以上の移動が禁止される。これに伴い、ステアリングホイール１４はそれ以上の操作が不能とされる。つまり、スライド部材８４が、ステアリングホイール１４の操作量に応じた量移動可能な被係止体として機能し、環状凸部１１０が、ステアリングホイール１４の操作量が設定操作量となる場合においてスライド部材８４を係止可能な係止体として機能するものとなっており、それら、スライド部材８４と環状凸部１１０とを含んで、ステアリングホイール１４の操作範囲を規制する操作範囲規制機構が構成されているのである。ちなみに、本ステアリングシステムでは、設定操作量は、中立状態から右旋回方向、左旋回方向へ、それぞれ、概ね３／４回転となっている。

また、前端キャップ５６とスライド部材８４との間、後端キャップ５８とスライド部材８４との間のそれぞれには、弾性部材としての２つの圧縮コイルスプリング１２０のそれぞれが配設されている。詳しくは、それら２つのスプリング１２０は、互いに構造およびばね特性が等しいものとされ、各スプリング１２０の一方の端部が、前端キャップ５６あるいは後端キャップ５８の互いに向き合う端面に支持され、他方の端部が、スライド部材８４のフランジ部８６の前端キャップ５６あるいは後端キャップ５８に向き合う面に、スラスト軸受１２２を介して支持されている。２つのスプリング１２０は、それぞれの圧縮反力により、それぞれが、スライド部材８４を互いに反対の方向に付勢するものとされており、スライド部材８４が中立位置に位置する状態において、それぞれが圧縮された状態であり、その状態での弾性力は釣り合うものとされている。２つのスプリング１２０は、スライド部材８４が中立位置から軸方向に移動する場合、それらの弾性力のバランスが崩れ、それらの弾性力の差分が、その移動を阻止する方向の弾性力としてスライド部材８４に作用する。２つのスプリング１２０の弾性力の差分は、スライド部材８４の移動量に応じた力、つまり、ステアリングホイール１４の操作量に応じた力であり、その力は、ステアリング操作に対する反力として付与されることとなる。つまり、本ステアリングシステムの操作反力付与装置は、操作反力付与機構、詳しくは、弾性力に依拠する操作反力を付与する弾性力依拠反力付与機構を備えるものとなっている。なお、スライド部材８４が、スプリング１２０を変形させる変形強要体として機能し、シャフト５２に設けられたボールねじ，スライド部材８４に設けられたボールナット，ナットの回転を禁止する被係止溝８８とそれに係合する係止キー９２とで構成されるボールねじ機構が、スライド部材８４をステアリングホイール１４の操作量に応じた量変位させる変形強要体変位機構として機能するものとなっており、それらスライド部材８４，ボールねじ機構と、２つのスプリング１２０とを含んで、弾性力依拠反力付与機構が構成されている。

一方、係止キー９２と被係止溝８８とが係合しない状態においては、スライド部材８４の上記回転が許容され、スライド部材８４は、ステアリングホイール１４の操作量に応じた移動を行わない状態となる。その状態でステアリングホイール１４を操作した場合には、上記２つのスプリング１２０の作用により、スライド部材８４は、中立位置を維持したままで、シャフト５２と一体的に回転することになる。つまり、前述したところの弾性力に依拠する操作反力が発生せず、弾性力依拠反力付与機構による操作反力がステアリングホイール１４に付与されない状態となる。以上のように、被係止溝８８，係止キー９２，ソレノイド装置９６を含んでなる構成は、スライド部材８４のステアリングホイール１４の操作量に応じた変位を実現する状態と、それを実現しない状態とを切り換える機能を有しており、ステアリングホイール１４と弾性力依拠反力付与機構とが連携する状態と、連携しない状態とを切り換える連携状態切換機構として機能するものとなっている。なお、その連携状態切換機構と、弾性力依拠反力付与機構とを含んで、操作反力付与装置が構成されているのである。

また、前述したところの被係止体としても機能するスライド部材８４は、中立位置を維持したままであるため、スライド部材８４の端部は、前端キャップ５６および後端キャップ５８の係止体として機能する環状凸部１１０には当接せずに、規制された操作範囲を超えた操作が可能とされる。つまり、被係止溝８８，係止キー９２，ソレノイド装置９６を含んでなる構成は、スライド部材８４が環状凸部１１０によって係止されない状態を実現して、前記操作範囲規制機構によるステアリングホイール１４の操作範囲の規制を解除する規制解除機構として機能し、本ステアリングシステムでは、その規制解除機構の機能により、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されるのである。なお、それら操作範囲規制機構と規制解除機構とを含んで、操作範囲規制装置が構成されている。

なお、係止キー９２と被係止溝８８とが係合しない状態においては、先に説明したように、スライド部材８４が軸方向における中立位置に位置させられたまま、スライド部材８４とシャフト５２とが一体的に回転する。つまり、係止キー９２と被係止溝８８とが係合しない状態においては、スライド部材８４とステアリングホイール１４とが一体的に回転する。一方、被係止溝８８は、スライド部材８４の外周において、ステアリングホイール１４が中立位置となる状態で係止キー９２が嵌り込む回転角度位置に設けられている。したがって、係止キー９２と被係止溝８８とが係合しない状態からそれらが係合可能な状態に移行した場合、ステアリングホイール１４が中立位置となる回転角度において、係止キー９２と被係止溝８８とが係合することになる。すなわち、一旦、係止キー９２と被係止溝８８とが係合しない状態とされた後に、それらが係合可能な状態とされた場合であっても、ステアリングホイール１４の中立位置と、弾性力依拠反力付与機構による操作反力の中立状態、つまり、２つのスプリング１２０による弾性力が釣り合ってステアリングホイール１４に操作反力が付与されない状態とが一致させられることになる。

以上のような構造から、本ステアリングシステムにおいては、操作反力付与装置の備える連携状態切換機構が、操作範囲規制装置の備える規制解除機構として機能するものとなっており、操作反力付与装置と操作範囲規制装置とが一体化されたものとなっているのである。そのことにより、本ステアリングシステムは、コンパクトなものとなっている。

操作装置２０では、前端キャップ５６と前部ケーシング６０とによって区画される空間内において、その空間内に延び出しているシャフト５２の前端部に、出力プーリ１３０および大径ギヤが１３２が相対回転可能に設けられている。出力プーリ１３０には、連結部１８に存在する操作部材転舵装置連結装置が有する入力プーリ（それらについては後述する）と自身とを繋ぐベルト１３４が捲き掛けられている。また、前部ケーシング６０の前端上部には、モータ座１３６が形成されており、そのモータ座１３６に反力アクチュエータとしての反力モータ１３８（電動モータである）が取付けられている。反力モータ１３８のモータ軸１４０は、前部ケーシング６０内に延び出す状態で、軸受１４２によって回転可能に保持されている。モータ軸１４０の先端には、小径ギヤ１４４が相対回転不能に設けられており、その小径ギヤ１４４が、上述の大径ギヤ１３２に噛合させられている。反力モータ１３８の回転によってシャフト５２が回転させられる構造、言い換えれば、反力モータ１３８の駆動力によってシャフト５２に回転トルクが与えられる構造とされており、反力モータ１３８がステアリングホイール１４の操作に抗うような駆動力を発生させることにより、ステアリングホイール１４に対して操作反力が付与される。つまり、本ステアリングシステムは、反力モータ１３８を主体とするところの、反力アクチュエータの駆動力に依拠する操作反力を付与するアクチュエータ反力付与装置を備えたものとなっている。このアクチュエータ反力付与装置は、先に説明したように、２つのスプリング１２０による弾性力依拠反力付与機構を備えた操作反力付与装置を主たる装置とした場合の、補助的な操作反力付与装置であり、操作反力の調整に利用される。なお、反力モータ１３８の前端部には、ステアリングホイール１４の操作量（操作角）を検出するための操作量センサ１４６が設けられている。この操作量センサ１４６は、モータ軸１４０の回転角度を検出する回転角センサであり、モータ軸１４０の回転角度を検出することで、ステアリングホイール１４の操作量を検出する。

次に、図１を参照しつつ、連結部１８の構成について説明する。連結部１８は、ステアリングホイール１４に加えられる操作力による転舵を可能とすべくステアリングホイール１４と転舵装置２４とを連結するとともに、その連結を解除することが可能な操作部材転舵装置連結装置１５０を主体として構成されている。操作部材転舵装置連結装置１５０は、概して言えば、操作力が入力される入力プーリ１５２、入力プーリ１５２の回転力を転舵装置２４に出力するための出力ローラ１５４、出力ローラ１５４と転舵装置２４が備える入力ローラ１５６とに捲き掛けられる伝達ケーブル１５８、伝達ケーブル１５８をガイドするガイドチューブ１６０、入力プーリ１５２と出力ローラ１５４との連結状態と連結解除状態とを選択的に切り換える電磁クラッチ１６２等をを含んで構成されている。電磁クラッチ１６２は、消磁状態において入力プーリ１５２と出力ローラ１５４とを連結し、励磁状態においてその連結を解除するものとなっている。なお、転舵ロッド２２にラックが形成されるとともに、入力ローラ１５６にピニオンが設けられることによって、転舵装置２４は、ラックアンドピニオン機構を有するものとされており、入力ローラ１５６が回転させられることによって、車輪１６が転舵させられるのである。ちなみに、操作部材転舵装置連結装置１５０による力の伝達比は、比較的小さな操作力で車輪１６が転舵可能なような値とされており、ステアリングホイール１４と転舵装置２４とが連結されていない状態の時と同じ転舵量を確保するためには、その状態の時より大きなステアリングホイール１４の操作範囲が必要となる。

上記操作部材転舵装置連結装置１５０および操作反力付与装置の連携状態解除機構の作動の制御（以下、「操舵状態切換制御」という場合がある）、詳しくは、電磁クラッチ１６２とソレノイド装置９６との制御は、サスペンションＥＣＵ４０によって行われる。ＥＣＵ４０は、車両のイグニッションスイッチ１６４（図１参照）がＯＮ状態とされた後、通常状態においては、電磁クラッチ１６２とソレノイド装置９６との両者を通電して励磁状態とする。そのことにより、ステアリングホイールの１４に加わる操作力によらない車輪１６の転舵が可能な状態となるとともに、スライド部材８４の軸方向の移動が許容され、ステアリングホイール１４に操作反力が付与される状態となる。つまり、ＥＣＵ４０は、操作部材転舵装置連結装置１５０によってステアリングホイール１４と転舵装置２４との連結を解除し、連携状態解除機構によって操作反力付与機構とステアリングホイール１４とが連携する状態である第１状態を実現するのである。

本ステアリングシステムにおいては、転舵装置２４の異常、例えば、転舵モータ２５の異常，失陥等が起きた場合には、転舵モータ２５による車輪１６の転舵が実行し得ない状態となる。また、アクチュエータ反力付与装置が異常となった場合にも、適正な操作反力が得られない状態となる。このような場合、ステアリングホイール１４に加えられた操作力による転舵を実行する状態、つまり、操作力転舵実行状態とする必要がある。詳しく言えば、ＥＣＵ４０は、電磁クラッチ１６２を消磁状態とし、ステアリングホイール１４と転舵装置２４との連結を解除することで、操作力転舵実行状態とするのである。それに加えて、ＥＣＵ４０は、ソレノイド装置９６も消磁し、ステアリングホイール１４に操作反力が付与されない状態とする。つまり、ＥＣＵ４０は、操作部材転舵装置連結装置１５０によってステアリングホイール１４と転舵装置２４とを連結し、連携状態解除機構によって操作反力付与機構とステアリングホイール１４とが連携しない状態である第２状態を実現するのである。なお、本ステアリングシステムは、車両のイグニッションスイッチ１６４がＯＦＦ状態とされている車両の非作動時には電磁クラッチ１６２とソレノイド装置９６との両者が消磁状態とされ、上記第２状態が実現されるように構成されており、弾性力依拠反力付与機構を構成する弾性部材であるスプリング１２０への負担が軽減されるようになっている。

本ステアリングシステムにおいては、前述したように、連携状態切換機構が、操作範囲規制装置の規制解除機構として機能するものとなっている。つまり、通常状態においては、第１状態が実現されており、操作範囲規制機構によってステアリングホイール１４の操作範囲が規制されている。上記転舵装置２４の異常等の場合には、第２状態が実現されるのであるが、その際の連携状態切換機構の作動が規制解除機構の作動でもあり、操作範囲規制機構の規制が解除され、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されて比較的軽い操舵が実現されるのである。

操舵状態切換制御、つまり、上記第１状態と第２状態との切り換えの制御は、図５にフローチャートを示す操舵状態切換制御プログラムが実行されることによって行われる。その制御プログラムは、ＥＣＵ４０が有するコンピュータに格納されており、車両が作動状態とされた後、具体的には、イグニッションスイッチ１６４がＯＮ状態とされた後、短い時間間隔（例えば、十〜数十ｍsec）をおいて繰り返し実行される。以下、図５のフローチャートに従って、本ステアリングシステムにおける制御の内容を説明する。

操舵状態切換制御では、ステップ１（以下、「Ｓ１」と略す、他のステップも同様である）〜Ｓ４において、上述の第１状態から第２状態へ切り換えるための判定がなされるが、それらについての詳しい説明は後にし、Ｓ５〜Ｓ８を先に説明する。Ｓ６以降の処理は、車両が作動状態とされたされた際に１度だけ行われる処理である。キャリブレーションフラグは、Ｓ７におけるキャリブレーションが行われた場合にＯＮ状態とされるフラグであり、Ｓ５においては、キャリブレーションフラグがＯＦＦ状態とされている場合に、当該プログラムの１回目の実行であると判断されて、Ｓ６以降の処理が実行される。後に説明するが、Ｓ６以降の処理は、車両が通常状態（例えば、異常状態でない状態）の場合にのみ実行されるようになっている。Ｓ６では、前述した第１状態を実現するため、操作部材転舵装置連結装置１５０の電磁クラッチ１６２、および、連携状態解除機構のソレノイド装置９６が励磁状態とされる。つまり、通常状態においてイグニッションスイッチ１５４をＯＮ状態とした場合に、まず、第１状態が実現される。

次に、Ｓ７において、キャリブレーションが行われる。キャリブレーションは、転舵装置２４の中立位置、ステアリングホイール１４の中立位置、先に説明した弾性力依拠反力付与機構の中立位置、つまり、スライド部材８４の中立位置との３つの中立位置を整合させる処理である。転舵量センサ３６はアブソリュート型のセンサであるが、操作量センサ１４６がインクリメンタル型のセンサであるために、キャリブレーションが必要である。キャリブレーションは、操舵状態切換制御プログラムとは別のプログラムによって、操舵状態切換制御プログラムによる処理と並行して実行される。具体的には、まず、転舵装置２４において転舵モータ２５を回転駆動させ、転舵ロッド２２を中立位置に移動させる。次に、ステアリングホイール１４、すなわち、シャフト５２が反力モータ１３８によって回転させられ、スライド部材８４に設けられた被係止溝８８に、係止キー９２が係合させられる。ステアリングホイール１４が中立位置に位置していない状態の場合に、ソレノイド装置９６が励磁状態とされても係止キー９２が被係止溝８８と嵌合していないが、先に説明したように、シャフト５２が回転せられることでそれと一体的にスライド部材８４が回転させられ、ステアリングホイール１４が中立位置に位置したときに、係止キー９２が被係止溝８８に嵌り込むことになる。なお、ソレノイド装置９６には、プランジャ１０２の位置を検出する位置センサ（図示省略）が設けられており、プランジャ１０２が下方へ前進した状態、つまり、係止キー９２が被係止溝８８に嵌り込んだ状態が検出される。この検出に基づいて、反力モータ１３８の回転が停止させられて、ステアリングホイール１４が中立位置に維持させられる。そして、その状態において、操作量センサ１４６の検出値が０にセットされ、転舵量センサ３６の検出値との整合処理がなされるのである。ちなみに、キャリブレーション中においては、ステアリングホイール１４が自動的に回転する可能性を考慮して、ブザー等により運転者に注意を促すようにされている。

Ｓ７において、キャリブレーションが実行された後、Ｓ８において、キャリブレーションフラグがＯＮにセットされる。このフラグのセットにより、次回以降の本プログラムの実行の際、Ｓ５の判定によって、Ｓ６〜Ｓ８はスキップされるようになっている。なお、キャリブレーションフラグは、不揮発性のメモリ内に設定されており、イグニッションスイッチ１６４がＯＦＦとされた場合でも、セットされた内容が消去されないようにされている。

次に、先の説明において留保しているところのＳ１〜Ｓ４について説明する。車両が通常状態であるか否かは、Ｓ２およびＳ３において判定される。Ｓ２においては、転舵装置２４の異常として、転舵モータ２５に異常があるか否かが判定される。転舵モータ２５の異常は、例えば、断線や短絡等により車輪の転舵が実行し得ない場合である。また、Ｓ３においては、アクチュエータ反力付与装置の異常として、反力モータ１３８に異常があるか否かが判定される。転舵モータ２５，反力モータ１３８のいずれかが異常である場合は、システムが通常状態ではない非通常状態であると判断され、詳しくは、故障状態であると判断され、Ｓ９において、故障フラグがＯＮにセットされ、さらに、Ｓ１０において、電磁クラッチ１６２およびソレノイド装置９６が消磁状態とされる。このＳ１０の処理によって、前述した第２状態が実現されることになる。Ｓ２において転舵モータ２５の異常が検出されず、かつ、Ｓ３において反力モータ１３８の異常が検出されない場合は、システムが通常状態にあると判断され、第２状態は実現されない。なお、故障フラグがＯＮにセットされている場合には、システムに異常が発生している旨の表示がインストゥルメントパネルにおいてなされるようになっている。

上記故障フラグは、キャリブレーションフラグと同様、不揮発性のメモリ内に設定されており、イグニッションスイッチ１６４がＯＦＦとされた場合でも、セットされた内容が消去されないようにされている。そのため、車両始動時に、既にシステムが非通常状態にある場合には、Ｓ１における故障フラグの判定によって、Ｓ２以降がスキップされ、第１状態への切り換えは行われないことになる。車両始動時からでなく車両作動中においてシステムに異常が発生した場合も、同様に、Ｓ２以降がスキップされて、第１状態への切り換えは行われない。

Ｓ４では、イグニッションスイッチ１６４がＯＦＦ状態とされているか否かが判定されることによって、車両が非作動状態とされたことが検知される。本ステアリングシステムは、車両の非作動状態においては、前述したように、第２状態を実現するようにされており、Ｓ１１が実行されて、キャリブレーションフラグがＯＦＦ状態とされ、続いて、先に説明したＳ１０において、電磁クラッチ１６２およびソレノイド装置９６が消磁状態とされる。

＜第２実施例＞
図６に、第２実施例のステアリングシステムが備えるステアリング操作装置２００の車両の左側からみた断面図を示す。なお、本実施例のステアリングシステムは、そのステアリング操作装置２００を除き、第１実施例のシステムと略同様の構成であるため、本実施例の説明においては、第１実施例のシステムと同じ構成要素については、同じ符号を用いて対応するものであることを示し、それらの説明は省略するあるいは簡略に行うものとする。

操作装置２００は、２つのハウジング２０２，２０４を有している。それらハウジングの一方である第１ハウジング２０２は、円筒形状をなすチューブ２０６と、チューブ２０６の両開口端の各々に固定して設けられた前端キャップ２０８および後端キャップ２１０と、前端キャップ２０８の前方側に固定して設けられたケーシング２１２とを含んで構成されている。シャフト５２は、前端キャップ２０８，後端キャップ２１０およびケーシング２１２の各々に、それらに設けられたシャフト穴２１４を挿通する状態で、前端キャップ２０８，後端キャップ２１０との各々の間に設けられた軸受２１６を介して支持されており、第１ハウジング２０２とシャフト５２とは、相対回転可能とされている。なお、シャフト５２は、第１実施例のものと同様に、後端部６６にステアリングホイール１４を相対回転不能に保持している（図６は、ステアリングホイール１４を取り外した状態である）。

シャフト５２は、第１実施例のものと略同様のものであり、チューブ２０６の内部に位置する大径部８０が、雄ねじ溝８２が形成されたボールねじとされている。一方、チューブ２０６内には、内周部がベアリングボールを保持するボールナットとされたナット部材２２０が、シャフト５２の大径部８０であるボールねじと螺合する状態で配設されており、そのナット部材２２０は、軸方向（前後方向）の中間部に、フランジ部２２２を有する形状とされている。また、チューブ２０６内には、２つの環状のスライド部材２２４，２２６が、軸方向に移動可能に配置されている。図は、ナット部材２２０が中立状態の位置に位置する状態であり、その状態において、ナット部材２２０のフランジ部２２２より車両前方側，後方側に突出する部分の各々が、スライド部材２２４，２２６の各々を挿通するようにされており、前方側スライド部材２２４の後方側の面，後方側スライド部材２２６の前方側の面が、それぞれ、フランジ部２２２の車両前方側の面，後方側の面に当接する状態とされている。なお、チューブ２０６内には、１対のガイドロッド２２８が、２つのスライド部材２２４，２２６およびナット部材２２０のフランジ部２２２を貫通して設けられており、それらナット部材２２０およびスライド部材２２４，２２６は、第１ハウジング２０２に対して回転不能とされている。

また、前方側スライド部材２２４と前端キャップ２０８との間，後方側スライド部材２２６と後端キャップ２１０との間のそれぞれには、互いに構造およびばね特性が等しい２つの圧縮コイルスプリング２３０の各々が配設されている。２つのスプリング２３０は、弾性部材として機能し、それぞれの圧縮反力により、スライド部材２２４，２２６の各々を付勢すものとされている。スライド部材２２４，２２６の各々は、チューブ２０６内周部に設けられたストッパ２３２によって、それぞれ、中立状態の位置からの車両後方側，車両前方側への移動が禁止されており、図に示すように、ナット部材２２０が中立位置に位置している状態では、スライド部材２２４，２２６の両者が、ストッパ２３２によって係止される状態となっている。その状態では、それらスライド部材２２４，２２６によって、ナット部材２２０のフランジ部２２２が、ちょうど挟まれる状態となっている。

第１ハウジング２０２は、前述したように、ケーシング２１２が前端キャップ２０８の前方側に固定して設けられ、シャフト５２がケーシング２１２の車両前方外側、つまり、第１ハウジング２０２の車両前方外側に突出する構造とされている。ケーシング２１２と前端キャップ２０８とによって区画される空間内には、ドーナツ状のディスク部材２４０がシャフト５２に固定して設けられており、その空間内には、粘性流体２４２が充填されている。なお、ケーシング２１２および前端キャップ２０８のシャフト穴２１４には、シール２４４が設けられており、そのシール２４４によって、粘性流体２４２が上記空間内から漏れ出ることが防止されている。

もう一方のハウジングである第２ハウジング２０４は、有底円筒形状のチューブ２５０と、チューブ２５０の車両後方側の開口端に固定して設けられたキャップ２５２と、チューブ２５０の底部の前方側において操作部材転舵装置連結装置１５０の一部分を収容するケーシング２５４とを含んで構成されている。第１ハウジング２０２がチューブ２５０内に収容されるとともに、シャフト５２が、チューブ２５０の底部，キャップ２５２の各々に、それらに設けられたシャフト穴２５６を挿通する状態で、軸受２５８を介して回転可能に保持されている。この第２ハウジング２０４が、車体の一部であるインストゥルメントパネルのリインフォースメントに固定されることで、操作装置２００が、車体に固定される。

第１ハウジング２０２と第２ハウジング２０４の間、詳しくは、第１ハウジング２０２を構成する後端キャップ２１０の後方側端面と第２ハウジング２０４のキャップ２５２の前方側の面との間には、電磁クラッチ２７０が設けられている。この電磁クラッチ２７０は、後端キャップ２１０とキャップ２５２との各々に固定された環状のクラッチ板２７２，２７４と、電磁石を主体としてクラッチ板２７４を軸方向に移動させるクラッチ板移動器２７６をと含んで構成されている。この電磁クラッチ２７０は、クラッチ板移動器２７６の電磁石を消磁することによって、クラッチ板２７２，２７４とが離間する状態となり（図に示す状態であり、以下、電磁クラッチ２７０の「消磁状態」と言う場合がある）、励磁することによって、クラッチ板２７２，２７４が互いに押え付け合って接触する状態（以下、電磁クラッチ２７０の「励磁状態」という場合がある）となるように作動する。

上記クラッチ板２７２，２７４が互いに接触する状態、つまり、電磁クラッチ２７０が励磁状態にある場合には、第１ハウジング２０２の回転が禁止される。したがって、その状態でステアリングホイール１４が操作されれば、ナット部材２２０は、図に示す中立位置から、ステアリングホイール１４の操作方向に従って、前方あるいは後方に移動する。そのナット部材２２０の移動に伴って、移動方向側のスライド部材２２４（２２６）が移動し、それによって、スプリング２３０が収縮させられて、スライド部材２２４（２２６）を介してナット部材２２０に、それの移動を阻止する方向の弾性力が作用する。そのスプリング２３０の弾性力は、スライド部材２２４（２２６）およびナット部材２２０の移動量に応じた力、つまり、ステアリングホイール１４の操作量に応じた力であり、その力は、ステアリング操作に対する反力として付与されることとなる。つまり、本ステアリングシステムの操作反力付与装置は、弾性部材の弾性力に依拠する操作反力を付与する弾性力依拠反力付与機構を備えるものとなっている。なお、ナット部材２２０，スライド部材２２４，２２６が、スプリング２３０を変形させる変形強要体として機能し、シャフト５２に設けられたボールねじ，ナット部材２２０に設けられたボールナットとで構成されるボールねじ機構が、変形強要体をステアリングホイール１４の操作量に応じた量変位させる変形強要体変位機構として機能するものとなっており、それらナット部材２２０，スライド部材２２４，２２６，ボールねじ機構と、２つのスプリング２３０とを含んで、弾性力依拠反力付与機構（操作反力付与機構の一種である）が構成されているのである。

電磁クラッチ２７０が励磁状態にある場合において、ステアリング操作が進行した場合、ナット部材２２０の端面が、第１ハウジング２０２を構成する前端キャップ２０８および後端キャップ２１０の各々に形成された環状凸部２８０に当接し、ナット部材２２０およびスライド部材２２４，２２６は、それ以上の移動が禁止される。これに伴い、ステアリングホイール１４はそれ以上の操作が不能とされる。つまり、本操作装置２００では、ナット部材２２０が、ステアリングホイール１４の操作量に応じた量移動可能な被係止体として機能し、環状凸部２８０が、ステアリングホイール１４の操作量が設定操作量となる場合においてナット部材２２０を係止可能な係止体として機能するものとなっており、それら、ナット部材２２０と環状凸部２８０とを含んで、ステアリングホイール１４の操作範囲を規制する操作範囲規制機構が構成されているのである。

また、電磁クラッチ２７０が励磁状態にある場合には、第１ハウジング２０２は、回転が禁止されているため、ステアリング操作によるシャフト５２の回転に伴ってディスク部材２４０が回転すれば、ディスク部材２４０と第１ハウジング２０２とが相対回転することになる。それらが相対回転する場合、ディスク部材２４０には、ケーシング２１２と前端キャップ２０８とによって区画される空間内に充填させられている粘性流体２４２の粘性抵抗が作用する。その粘性抵抗に依拠する力は、ディスク部材２４０の回転速度に応じた大きさの力、つまり、ステアリングホイール１４の操作速度に応じた大きさの力であり、その力は、ステアリング操作に対する反力として付与されることとなる。つまり、本ステアリングシステムの操作反力付与装置は、前記弾性力依拠反力付与機構に加えて、粘性抵抗に依拠する操作反力を付与する粘性抵抗依拠反力付与機構（操作反力付与機構の一種である）を備えるものとなっている。なお、第１ハウジング２０２のうちのケーシング２１２と前端キャップ２０８とを含んで粘性流体２４２を収容する部分が、収容容器として機能し、ディスク部材２４０が、その収容容器と相対移動する移動体として機能するものとなっており、それらケーシング２１２，前端キャップ２０８，円盤部材２４０とを含んで、粘性抵抗依拠反力付与機構が構成されているのである。

一方、図５に示す状態である電磁クラッチ２７０の消磁状態においては、クラッチ板２７２，２７４が離間させられており、その状態でステアリングホイール１４が操作されれば、第１ハウジング２０２の回転が許容されて、第１ハウジング２０２とシャフト５２とは、あたかも一体とされた状態で回転する。そのような状態では、ナット部材２２０は、前述したところの前後方向への移動がなされず、中立位置を維持したままとなる。なお、ステアリングホイール１４を回転させた状態で電磁クラッチ２７０が消磁状態とされた場合であっても、ナット部材２２０は、スプリング２３０の弾性力により第１ハウジング２０２の回転を伴って中立位置に移動させられ、中立位置を維持した状態となる。つまり、ステアリング操作に対してスプリング２３０の弾性力が発生しないため、弾性力依拠反力付与機構による操作反力がステアリングホイール１４に付与されない状態となる。以上のように、２つのハウジング２０２，２０４と、電磁クラッチ２７０とを含んでなる構成は、ナット部材２２０，スライド部材２２４，２２６のステアリングホイール１４の操作量に応じた変位を実現する状態と、それを実現しない状態とを切り換える機能を有しており、ステアリングホイール１４と弾性力依拠反力付与機構とが連携する状態と、連携しない状態とを切り換える連携状態切換機構として機能するものとなっている。

また、電磁クラッチ２７０の消磁状態においては、前述したところの被係止体としても機能するナット部材２２０は、中立位置を維持したままとなるため、ナット部材２２０の端部は、前端キャップ２０８および後端キャップ２１０の係止体として機能する環状凸部２８０には当接せずに、規制された操作範囲を超えた操作が可能とされる。つまり、２つのハウジング２０２，２０４と、電磁クラッチ２７０とを含んでなる構成は、ナット部材２２０が環状凸部２８０によって係止されない状態を実現して、前記操作範囲規制機構によるステアリングホイール１４の操作範囲の規制を解除する規制解除機構として機能し、本ステアリングシステムでは、その規制解除機構の機能により、ステアリングホイール１４の操作範囲が拡大されるのである。なお、操作範囲規制機構と規制解除機構とを含んで、操作範囲規制装置が構成されている。

さらに、電磁クラッチ２７０の消磁状態においては、ステアリング操作によるシャフト５２の回転に伴って、ディスク部材２４０が回転させられるが、第１ハウジング２０２も回転させられるため、ケーシング２１２と前端キャップ２０８とを含んで構成される収容容器に対して相対移動しない状態となる。つまり、粘性流体２４２の粘性抵抗が発生しないため、粘性抵抗依拠反力付与機構による操作反力がステアリングホイール１４に付与されない状態となる。以上のように、２つのハウジング２０２，２０４と、電磁クラッチ２７０とを含んでなる構成は、ディスク部材２４０のステアリングホイール１４の操作速度に応じた収容容器との相対移動を実現する状態と、それを実現しない状態とを切り換える機能を有しており、ステアリングホイール１４と粘性抵抗依拠反力付与機構とが連携する状態と、連携しない状態とを切り換える連携状態切換機構として機能するものとなっている。なお、ステアリング操作によってシャフト５２が回転させられる場合には、厳密に言えば、第１ハウジング２０２の有するイナーシャの影響により、シャフト５２と第１ハウジング２０２とが若干ではあるが相対回転させられる。この相対回転は、ステアリング操作に対して違和感を与えるものとなる。本操作装置２００では、シャフト５２と第１ハウジング２０２との相対回転に対して、上記流体２４２の粘性抵抗が、その相対回転を抑制するように作用するため、上記違和感が緩和されることになる。

以上のような構造から、本ステアリングシステムにおいては、弾性力依拠反力付与機構の連携状態切換機構が、粘性抵抗依拠反力付与機構の連携状態切換機構としても機能するものとなっており、弾性力依拠反力付与機構，粘性抵抗依拠反力付与機構，それらに共通の連携状態切換機構とを含んで、操作反力付与装置が構成されているのである。また、その操作反力付与装置の連携状態切換機構は、操作範囲規制装置が備える規制解除機構としても機能するものとなっており、本ステアリングシステムは、コンパクトな構造とされているのである。

操作装置２００では、第２ハウジング２０４のチューブ２５０の底部とケーシング２５４とによって区画される空間内において、その空間内に延び出しているシャフト５２の前端部に、操作部材転舵装置連結装置１５０を構成する出力プーリ１３０および大径ギヤ１３２が相対回転可能に設けられている。操作部材転舵装置連結装置１５０は、第１実施例と同様の構成であり、電磁クラッチ１６２が消磁状態においてステアリングホイール１４と転舵装置２４とが連結され、電磁クラッチ１６２を励磁状態とすることでその連結を解除するものである。また、ケーシング２５４には、反力アクチュエータとしての反力モータ１３８が取り付けられ、第１実施例と同様の構造とされたアクチュエータ反力付与装置が設けられている。つまり、本ステアリングシステムも、反力モータ１３８の駆動力によって、ステアリングホイール１４に操作反力が付与されるものとなっている。

本実施例のステアリングシステムにおいても、第１実施例の場合と同様、操作部材転舵装置連結機構１５０と，操作反力付与装置の連携状態切換機構および操作範囲規制装置の規制解除機構とは、詳しくは、操作部材転舵装置連結機構１５０の電磁クラッチ１６２と、連携状態切換機構および規制解除機構の電磁クラッチ２７０とは、制御装置であるＥＣＵ４０によって作動させられる。具体的には、通常状態においては、電磁クラッチ１６２，２７０との両者を励磁状態とすることで、ステアリングホイール１４と転舵装置２４との連結を解除し、ステアリングホイール１４と操作反力付与機構とが連携する状態である第１状態を実現するとともに、ステアリングホイール１４の操作範囲を規制する。転舵装置２４の異常等が起きた場合には、電磁クラッチ１６２，２７０との両者を消磁状態とすることで、ステアリングホイール１４と転舵装置２４とを連結し、ステアリングホイール１４と操作反力付与機構とが連携しない状態である第２状態を実現するとともに、操作範囲の規制を解除し、ステアリングホイール１４の操作範囲を拡大して比較的軽い操舵を実現する。

また、第１状態と第２状態の切換の制御は、第１実施例の操舵切換制御プログラムと略同様のプログラムが実行されることによって行われる。ただし、第１実施例のステアリングシステムは、弾性力依拠反力付与機構が、つまり、スライド部材８４が中立位置にある状態でのみ、ステアリングホイール１４と連携可能なものであったが、本ステアリングシステムは、弾性力依拠反力付与機構が、つまり、ナット部材２２０がどの位置にあったとしても、連携状態切換機構の電磁クラッチ２７０によってステアリングホイール１４と連携可能なものとなっており、本ステアリングシステムのキャリブレーションは、第１実施例のものとは異なるものとなる。具体的には、本ステアリングシステムのキャリブレーションは、電磁クラッチ２７０が消磁状態において、開始される。まず、ステアリングホイール１４、すなわち、シャフト５２が反力モータ１３８によって回転させられる。ステアリングホイール１４には、中立位置センサ（図示省略）が設けられており、ステアリングホイール１４が中立位置となる状態が検出される。この検出に基づいて、反力モータ１３８の回転が停止させられて、ステアリングホイール１４が中立位置に維持させられる。そして、電磁クラッチ２７０を励磁状態とすることで、ステアリングホイール１４と弾性力依拠反力付与機構、つまり、ナット部材２２０との中立位置が整合させられるのである。また、その状態において、操作量センサ１４６の検出値が０にセットされ、中立位置とされた転舵装置２４の転舵量センサ３６の検出値との整合処理がなされるのである。

本発明の第１実施例のステアリングシステムを示す概要図である。 図１に示すステアリング操作装置を示す斜視図である。 図１に示すステアリング操作装置の車両左方側を視点とする断面図である。 図１に示すステアリング操作装置の図３におけるＡ−Ａ視の断面図である。 図１に示すステアリング電子制御ユニットによって実行される操舵状態切換制御プログラムを表すフローチャートである。 第２実施例のステアリングシステムが備えるステアリング操作装置の車両左方側を視点とする断面図である。

符号の説明

１０：操作部 １２：転舵部 １４：ステアリングホイール（ステアリング操作部材） １８：連結部 ２４：転舵装置 ２５：転舵モータ（転舵アクチュエータ） ３６：転舵量センサ ４０：ステアリング電子制御ユニット（制御装置） ５２：シャフト ８４：スライド部材（変形強要体，係止体） ８８：被係止溝 ９２：係止キー ９６：ソレノイド装置（連携状態切換機構，規制解除機構） １１０：環状凸部（被係止体） １２０：圧縮コイルスプリング（弾性部材） １３８：反力モータ（反力アクチュエータ） １４６：操作量センサ １５０：操作部材転舵装置連結装置 １６２：電磁クラッチ １６４：イグニッションスイッチ ２０２：第１ハウジング ２０４：第２ハウジング ２２０：ナット部材（変形強要体，係止体） ２２４：前方側スライド部材（変形強要体） ２２６：後方側スライド部材（変形強要体） ２３０：圧縮コイルスプリング（弾性部材） ２４０：ディスク部材（移動体） ２４２：粘性流体 ２７０：電磁クラッチ（連携状態切換機構，規制解除機構） ２８０：環状凸部（被係止体）

Claims (6)

1. ステアリング操作部材と、
   転舵アクチュエータを有し、その転舵アクチュエータの駆動力によって、前記ステアリング操作部材へ加えられた操作力によらない車輪の転舵を実行する転舵装置と、
   自身の作動によって、前記ステアリング操作部材に加えられる操作力による転舵を可能とすべく前記ステアリング操作部材と前記転舵装置とを連結するとともに、その連結を解除することが可能な操作部材転舵装置連結装置と、
   (A)前記ステアリング操作部材と連携することでそのステアリング操作部材にそれの操作に応じた操作反力を付与する操作反力付与機構と、(B)自身の作動によって、その操作反力付与機構と前記ステアリング操作部材とが連携する状態とそれらが連携しない状態とを切り換える連携状態切換機構とを有する操作反力付与装置と、
   (a)前記操作部材転舵装置連結装置によって前記ステアリング操作部材と前記転舵装置との連結が解除され、前記連携状態切換機構によって前記操作反力付与機構と前記ステアリング操作部材とが連携する状態とされる第１状態と、(b)前記操作部材転舵装置連結装置によって前記ステアリング操作部材と前記転舵装置とが連結され、前記連携状態切換機構によって前記操作反力付与機構と前記ステアリング操作部材とが連携しない状態とされる第２状態とを選択的に実現すべく、前記操作部材転舵装置連結装置と前記連携状態切換機構とを制御する制御装置と
   を備えた車両用ステアリングシステム。
2. 前記操作反力付与機構が、
   弾性部材を有し、その弾性部材の弾性力に依拠する操作反力を付与する弾性力依拠反力付与機構を含んで構成された請求項１に記載の車両用ステアリングシステム。
3. 前記操作反力付与機構が、
   粘性流体を有し、その粘性流体の粘性抵抗に依拠する操作反力を付与する粘性抵抗依拠反力付与機構を含んで構成された請求項１または請求項２に記載の車両用ステアリングシステム。
4. 前記制御装置が、車両の作動状態が通常状態にある場合に、前記第１状態を実現し、前記ステアリング操作部材に加えられた操作力による車輪の転舵を実行すべき状態である操作力転舵実行状態となる場合に、前記第２状態を実現すべく、前記操作部材転舵装置連結装置と前記連携状態切換機構とを制御するものである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
5. 当該ステアリングシステムが、
   前記ステアリング操作部材の操作範囲を規制する操作範囲規制機構と、自身の作動によってその操作範囲規制機構による操作範囲の規制を解除する規制解除機構とを有する操作範囲規制装置を備えた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の車両用ステアリングシステム。
6. 前記制御装置が、前記第１状態を実現する際に前記規制解除機構を作動させず、前記第２状態を実現する際に前記規制解除機構を作動させる制御を実行するものとされた請求項５に記載の車両用ステアリングシステム。
   

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