JP2009143390A - 車両の操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の操舵装置において減速比の変更に伴って伝達軸の回転がロックされる状態でも転舵輪の転舵を可能とすること。
【解決手段】 車両の操舵装置に設けた変速機構ＣＭは、遊星歯車機構９０とアウトプットギア１２ａを備えていて、アッパーシャフト１１の回転が同速にてまたは減速されてロアーシャフト１２に伝達される。遊星歯車機構９０のリングギア９３は回転許容部材としてのトレランスリング９４を介して車体側のロアーチューブ２２に組み付けられている。このため、サンギア９１がアウトプットギア１２ａおよびプラネタリギア９５の両方に噛合している状態では、シャフト１１を介して予め設定された所定のトルク以上となる操舵トルクが入力されることによってリングギア９３が回転できる。したがって、シャフト１１，１２を一体的に回転させることができて転舵輪を転舵させることができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、運転者によって操作される操舵手段と、同操舵手段と転舵輪とを連結して前記操舵手段を介して入力される操舵力を前記転舵輪に伝達する伝達軸と、同伝達軸に接続されて前記操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段とを備えた車両の操舵装置に関する。

従来から、運転者による操舵手段（例えば、操舵ハンドル）の操作に必要な操舵力を低減する補助力付与手段（例えば、電動モータなど）を備えた車両の操舵装置はよく知られている。例えば、下記特許文献１には、複数の操舵状態を推定するための検出手段のうちの正常に作動している検出手段から検出情報を取り込み、読み込んだ検出情報を監視しながら電動モータによるアシストトルクの付与を低下させる電動パワーステアリング制御装置が示されている。この従来の電動パワーステアリング制御装置によれば、電動モータが停止することによる急激なアシストトルクの低下を防止することができるため、良好な操舵フィーリングを確保するようになっている。

また、下記特許文献２には、作動性の向上を図ったボールねじ式ラックアシスト型の電動パワーステアリング装置が示されている。この従来のラックアシスト型の電動パワーステアリング装置によれば、ボールナットと電動モータの回転駆動力を伝達する動力伝達要素との間にトルクリミッタを設けるようになっており、悪路走行時に外部入力があっても各構成部材に過大な回転トルクが作用しないようにすることができ、ラックシャフトの円滑な移動を確保するようになっている。
特開２００５−６７２６２号公報 特開２００４−９８８２号公報

ところで、上記特許文献１に示された従来の電動パワーステアリング制御装置および上記特許文献２に示された従来の電動パワーステアリング装置であっても、電動モータの作動が完全に停止した後には、アシストトルク（補助力）が付与されることがない。このため、運転者が操舵手段（操舵ハンドル）を回動操作するためには大きな操舵力（例えば、操舵トルク）が必要となり、運転者に対して肉体的な負担を強いることになる。したがって、何らかの異常が発生しアシストトルク（補助力）が付与されない状況でも、運転者が容易に操舵手段（操舵ハンドル）を回動操作できることが望まれている。

上記した問題に対して、アシストトルクが付与される状況（補助力付与手段が補助力を付与する通常状態）においては、操舵手段からの操作力によって回転可能な第１軸の回転を同速にて、第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸に伝達し、アシストトルクが付与されない状況（補助力付与手段が補助力を付与しない補助力付与停止状態）においては、第１軸の回転を減速して第２軸に伝達する変速機構を設けることによって、アシストトルクが付与されない状況でも、運転者が操舵手段を介して入力する操舵力のみで容易に操舵手段を回動操作することが可能である。

ところで、前記変速機構が、車体側に回転不能に固定されているリングギアと、第１軸に同軸的かつ一体的に設けられ第１軸の軸方向移動に伴って軸方向に移動可能なサンギアと、第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているキャリアと、このキャリアに回転可能に組付けられて前記リングギアに噛合し前記サンギアの軸方向移動に伴って前記サンギアと噛合・非噛合可能なプラネタリギアを有する遊星歯車機構と、第２軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記サンギアの軸方向移動によって前記サンギアと噛合・非噛合可能なアウトプットギアを備えている場合には、補助力付与手段が補助力を付与しない補助力付与停止状態において、サンギアが確実に軸方向に移動して遊星歯車機構のプラネタリギアと噛合する必要がある。

すなわち、前記変速機構においては、サンギアがアウトプットギアと噛合する場合と、サンギアがプラネットギアと噛合する場合とでは減速比が異なる。このため、サンギアの軸方向移動によっては、サンギアがアウトプットギアとプラネットギアの両方に噛合する可能性があり、この場合には第１軸および第２軸の回転がロックされた状態で車両が走行するおそれがある。

本発明は、減速比の変更に伴って伝達軸の回転がロックされる状態であっても転舵輪を転舵できるようにすることにより上記した問題に対処すべくなされたものであり、運転者によって操作される操舵手段と、同操舵手段と転舵輪とを連結して前記操舵手段を介して入力される操舵力を前記転舵輪に伝達する伝達軸と、同伝達軸に接続されて前記操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段とを備えた車両の操舵装置において、前記伝達軸は、前記操舵手段側に配置され前記操舵手段からの操舵力によって回転可能な第１軸と、前記転舵輪側に配置され前記第１軸を軸方向にて移動可能に収容し前記第１軸の回転を同速にてまたは減速して伝達可能な変速機構を介して前記第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸を備えていて、前記変速機構が、車体側に設けられているリングギアと、前記第１軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記第１軸の軸方向移動に伴って軸方向に移動可能なサンギアと、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているキャリアと、このキャリアに回転可能にかつ前記リングギアに対して噛合して組付けられ前記サンギアの軸方向移動に伴って前記サンギアと噛合・非噛合可能なプラネタリギアを有する遊星歯車機構と、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記サンギアの軸方向移動によって前記サンギアと噛合・非噛合可能なアウトプットギアを備えており、前記リングギアは、前記サンギアが前記アウトプットギアと前記プラネタリギアとの両方に噛合していて同プラネタリギアから入力されるトルクが予め設定された所定のトルク以上のときに前記リングギアの車体に対する相対的な回転を許容する回転許容部材を介して車体側に設けられていることに特徴がある。

この場合において、前記所定のトルクは、少なくとも前記サンギアが前記プラネタリギアとのみ噛合しているときに前記操舵手段を介して入力されて前記転舵輪を転舵させるために必要なトルクよりも大きなトルクに設定されるとよい。

また、この場合において、前記回転許容部材は、例えば、車体側に回転不能に組み付けられたコラムチューブの内周面と同コラムチューブ内に収容された前記リングギアの外周面との間に配設されていて、前記コラムチューブの内周面および前記リングギアの外周面に対して弾発力を付与することにより、前記所定のトルク未満のトルクが入力されたときに前記リングギアの前記コラムチューブに対する相対的な回転を禁止し、前記所定のトルク以上のトルクが入力されたときに前記リングギアの前記コラムチューブに対する相対的な回転を許容するトレランスリングであるとよい。

これらの車両の操舵装置においては、操舵手段の操作に対して補助力付与手段が所定の補助力（アシストトルク）を付与する通常状態（通常時）において、変速機構にて第１軸の回転が同速にて第２軸に伝達される状態、より具体的には、サンギア（第１軸に同軸的かつ一体的に設けられている）がアウトプットギア（第２軸に同軸的かつ一体的に設けられている）と噛合している状態とすることができる。このため、運転者は、変速機構が第１軸の回転を同速にて第２軸に伝達し、補助力付与手段が伝達軸に補助力を付与する状態で、転舵輪を転舵させることができる。

一方、操舵手段の操作に対して補助力付与手段が所定の補助力を付与しない補助力付与停止状態（アシスト停止時）において、変速機構にて第１軸の回転が減速されて第２軸に伝達される状況、より具体的には、サンギアがプラネタリギアと噛合しアウトプットギアと噛合していない状態とすることができる。このため、運転者は、変速機構が第１軸の回転を減速して第２軸に伝達し、補助力付与手段が伝達軸に補助力を付与しない状態で、転舵輪を転舵させることができ、転舵輪を転舵させるために必要な操舵力を変速機構にて軽減することができる。したがって、補助力付与手段が補助力付与停止状態であっても、運転者は操舵手段を介して入力する操舵力のみで容易に操舵手段を回動操作して転舵輪を転舵させることができて、良好な操舵性を確保することができる。

ところで、これらの車両の操舵装置においては、通常状態からアシスト停止状態への移行またはアシスト停止状態から通常状態への移行において、サンギアがアウトプットギアとプラネタリギアの両方に噛合する可能性がある。しかし、このような状態が生じた場合には、変速機構を構成するリングギアが回転許容部材（例えば、トレランスリング）を介して車体側に設けられているため、運転者が操舵手段を介して所定のトルク以上のトルクを入力することによって第１軸と第２軸とを一体的に回転させることができる。したがって、運転者は、サンギアがアウトプットギアとプラネタリギアの両方に噛合した状態であっても、操舵力が大きくなるものの転舵輪を転舵させることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明に係る車両の操舵装置の実施形態を示していて、この実施形態の操舵装置は、図１に示したように、運転者によって回動操作される操舵手段としての操舵ハンドルＳＨと、同操舵ハンドルＳＨと転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２とを連結している伝達軸（伝達機構）ＣＯを備えている。

操舵ハンドルＳＨは、図１および図２に示したように、運転者によって入力される操舵力を伝達軸ＣＯに伝達するためのものであり、伝達軸ＣＯの運転者側端部に連結されている。伝達軸ＣＯは、操舵ハンドルＳＨを介して入力される操舵力を左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達するためのものであり、ステアリングコラムＳＣにおけるステアリングメインシャフト１０と、このステアリングメインシャフト１０にアッパーユニバーサルジョイント３１を介して連結されているインターミディエイトシャフト３２と、このインターミディエイトシャフト３２にロアーユニバーサルジョイント３３を介して連結されているピニオンシャフト３４と、このピニオンシャフト３４にピニオンギア３５およびラックギア３６を介して接続されているラックバー３７と、このラックバー３７の左右両端部と左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に組付けられているナックル（図示省略）にそれぞれボールジョイント（図示省略）を介して組付けられている左右一対のタイロッド３８Ｌ、３８Ｒを備えている。

ステアリングコラムＳＣは、操舵ハンドルＳＨと一体的に回転可能なステアリングメインシャフト１０と、このステアリングメインシャフト１０を内部に収容しかつ回転可能に支持するコラムチューブ２０と、ステアリングコラムＳＣのチルト動作（上下方向での傾動動作）およびテレスコピック動作（コラム軸方向での伸長・収縮動作）を許容または規制するロック機構４０と、ステアリングコラムＳＣのテレスコピック調整ストローク（図３および図４に示したストロークＬ）内での移動を許容しテレスコピック調整ストローク外への移動を許容または規制するソレノイド５０と、操舵ハンドルＳＨの操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段としてのＥＰＳ（電動パワーステアリング）ユニット６０を備えている。

ステアリングメインシャフト１０は、図１〜図３に示したように、第１軸としてのアッパーシャフト１１と、第２軸としてのロアーシャフト１２を備えるとともに、ロアーシャフト１２にトーションバー（図示省略）を介して連結されているアウトプットシャフト１３を備えている。アッパーシャフト１１は、中空状に形成されていて、上端側（運転者側）にて操舵ハンドルＳＨに接続されており、操舵ハンドルＳＨの回動操作によって操舵ハンドルＳＨと一体的に回転可能である。ロアーシャフト１２は、中空状に形成されていて、アッパーシャフト１１の下端部がコラム軸方向に摺動可能に挿通されている。

コラムチューブ２０は、図１〜図３に示したように、ステアリングメインシャフト１０を回転自在に支持するためのものであり、インストルメントパネルリインフォースメントＩＲに設けられるステアリングサポート部材ＳＳに車両前方側が下方に位置するように傾斜した姿勢で支持されていて、アッパーチューブ２１と、ロアーチューブ２２を備えている。なお、インストルメントパネルリインフォースメントＩＲおよびステアリングサポート部材ＳＳは、車体に組み付けられて固定される車体側部材である。

アッパーチューブ２１は、図２および図３に示したように、アッパーチューブ２１の車両前方下部外周に一体的に固着した可動ブラケット２３とロック機構４０を介して、ステアリングサポート部材ＳＳの車両後方下部に組付けた固定ブラケットＳＢに、上下方向かつコラム軸方向に移動可能に組付けられている。ロック機構４０は、可動ブラケット２３と固定ブラケットＳＢを結合・解除可能（ロック・アンロック可能）である。

このため、ロック機構４０がロック状態とされることにより、可動ブラケット２３が固定ブラケットＳＢに対して移動不能に固定（結合）され、ロック機構４０がアンロック状態とされることにより、上記した固定が解除されて、可動ブラケット２３が固定ブラケットＳＢに対して移動可能とされる。なお、アッパーチューブ２１の下端部内周には、図３および図４に示したように、ロアーチューブ２２外周との摺動抵抗を低減するためのテレスコガイド２４が固着されている。

また、アッパーチューブ２１は、図３に示したように、中空状に形成されていて、上端部の内周に一体的に設けられているベアリングＢｒを介してアッパーシャフト１１を回転可能かつ一体的にコラム軸方向へ移動可能に支持している。また、アッパーチューブ２１とテレスコガイド２４には、ロック機構４０の偏芯カム４３を挿通するためのコラム軸方向に長い挿通長孔２１ａと２４ａが形成されるとともに、ソレノイド５０のソレノイドピン５２を挿通するための貫通孔２１ｂと２４ｂが形成されている。

ロアーチューブ２２は、図２に示したように、ＥＰＳユニット６０のハウジング６１と支持ピンＰ１を介して、ステアリングサポート部材ＳＳの車両前方下部に設けたアームＳＳａに、上下方向にて回動可能（支持ピンＰ１の軸心（チルト中心）を中心としてチルト可能）に支持されている。このロアーチューブ２２は、図３に示したように、中空状に形成されていて、下端部の内周に一体的に設けられているベアリング（図示省略）を介してロアーシャフト１２を回転可能かつコラム軸方向に変位不能に支持している。

また、ロアーチューブ２２は、上端部（車両後方部）にてアッパーチューブ２１の下端部（車両前方部）に挿通されていて、アッパーチューブ２１をコラム軸方向にて摺動可能に支持している。また、ロアーチューブ２２のアッパーチューブ２１内に挿通されている部位の上部には、ソレノイド５０のソレノイドピン５２が進入・退避可能で同ソレノイドピン５２との当接によりテレスコピック調整ストロークＬを規定するコラム軸方向に長い規定溝２２ａが形成されている。

インターミディエイトシャフト３２は、図１および図２に示したように、上端部（車両後方部）にてアッパーユニバーサルジョイント３１に連結され、下端部（車両前方部）にてロアーユニバーサルジョイント３３に連結されていて、アウトプットシャフト１３にアッパーユニバーサルジョイント３１を介して一体回転可能に接続されている。なお、インターミディエイトシャフト３２は、車両衝突時にステアリングコラムＳＣおよび操舵ハンドルＳＨが運転者側に押し出されてくることを防止するために、コラム軸方向に収縮可能である。

ピニオンシャフト３４は、図１に示したように、上端部（車両後方部）にてインターミディエイトシャフト３２にロアーユニバーサルジョイント３３を介して一体回転可能に接続されていて、下端部（車両前方部）にはピニオンギア３５が一体的に設けられている。ラックバー３７は、中間部にピニオンギア３５と噛み合う板状のラックギア３６が設けられていて、ピニオンギア３５の回転を伝達可能に接続されており、ピニオンギア３５の回転が伝達されると軸方向（図１の左右方向）に変位可能である。

左右一対のタイロッド３８Ｌ、３８Ｒは、一端部にてボールジョイント（図示省略）を介してラックバー３７の各端部に接続されていて、他端部にてボールジョイント（図示省略）を介して左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２を軸支しているナックル（図示省略）に接続されている。これにより、左右前輪ＦＷ１、ＦＷ２は、ラックバー３７の図１の左右方向への変位によって、左右に転舵可能である。

ロック機構４０は、公知のものであり、固定ブラケットＳＢに設けた図示省略のチルト長孔（チルト中心を中心とする円弧状の長孔）と可動ブラケット２３に設けたコラム軸方向に延びるテレスコ長孔２３ａ（図３および図４参照）を貫通して車両の左右方向に延びるシャフト（ボルト）４１と、このシャフト４１の車両右方向端部に螺着した図示省略のナットと、シャフト４１の車両左方向端部に一体回転可能に組付けた操作レバー４２（図１および図２参照）と、固定ブラケットＳＢと操作レバー４２間のシャフト４１上に組付けられた図示省略のロックカムユニットと、シャフト４１の中間部外周に一体回転可能に組付けられた偏心カム４３等を備えている。

ロックカムユニット（図示省略）は、操作レバー４２の図２反時計方向への回転によって固定ブラケットＳＢと可動ブラケット２３間の摩擦係合力を高くし、操作レバー４２の図２時計方向への回転によって固定ブラケットＳＢと可動ブラケット２３間の摩擦係合力を低くするように構成されている。偏心カム４３は、操作レバー４２の図２反時計方向への回転に伴うシャフト４１の図３反時計方向への回転によってロアーチューブ２２の下部外周に係合し、操作レバー４２の図２時計方向への回転に伴うシャフト４１の図３時計方向への回転によってロアーチューブ２２の下部外周から離脱するように構成されている。

このため、このロック機構４０では、操作レバー４２をロック位置まで図２の反時計方向へ回転することによって、ロック状態とすることができて、ステアリングコラムＳＣのチルト動作（支持ピンＰ１の軸心（チルト中心）を中心とする傾動動作）およびテレスコピック動作（アッパーシャフト１１およびアッパーチューブ２１のロアーシャフト１２およびロアーチューブ２２に対するコラム軸方向への移動）を規制することができ、また、操作レバー４２をアンロック位置まで図２の時計方向へ回転することによって、アンロック状態とすることができて、ステアリングコラムＳＣのチルト動作およびテレスコピック動作を許容することができる。なお、ロック機構４０がアンロック状態にあるときには、固定ブラケットＳＢと偏心カム４３間に介装したスプリング２５がステアリングコラムＳＣの下方への移動を弾撥的に規制する。

ソレノイド５０は、図３に示したように、アッパーチューブ２１の車両前方側上面部に組付けられているソレノイド本体５１と、このソレノイド本体５１内に進退可能に組付けられているソレノイドピン５２を備えている。ソレノイド本体５１は、ソレノイドピン５２を規定溝２２ａに進入させる方向（図３の下方側）に付勢するスプリング（図示省略）と、通電によってスプリングの付勢力に抗してソレノイドピン５２を退避させる方向（図３の上方側）に吸引するコイル（図示省略）を備えている。

ソレノイドピン５２は、図３に示した状態にあるとき、ソレノイド本体５１のスプリングによる付勢力によって一部（下端部）がロアーチューブ２２に形成されている規定溝２２ａ内に進入してテレスコピック調整ストロークＬ内でのコラム軸方向への移動を許容しテレスコピック調整ストロークＬ外へのコラム軸方向移動を規制している。また、ソレノイドピン５２は、ソレノイド本体５１のコイルが通電されることによって、一部がロアーチューブ２２の規定溝２２ａ内から退避して、テレスコピック調整ストロークＬ外へのコラム軸方向移動を許容する。

ＥＰＳユニット６０は、運転者が操舵ハンドルＳＨを回動操作するときに入力する操舵トルクｔを低減するために、アシストトルクＴａ（補助力）をステアリングメインシャフト１０に付与するためのものであり、図２に示したように、ロアーチューブ２２の下端（車両前方端）にボルトなどの締結手段によって連結されているハウジング６１と、このハウジング６１に組み付けられている電動モータ６２と、この電動モータ６２に組付けられている減速機（図示省略）を備えている。電動モータ６２は、減速機を介してステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３に連結されていて、通電によって回転駆動してステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３にアシストトルクＴａを付与可能である。

次に、ソレノイド５０の作動およびＥＰＳユニット６０（電動モータ６２）の作動を制御する電気制御装置７０およびこの電気制御装置７０に接続されている警報装置８０について説明する。電子制御装置７０は、図１に示したように、車速センサ７１、操舵トルクセンサ７２、操舵角センサ７３、転舵角センサ７４、加速度センサ７５、モータ回転角センサ７６を備えていると共に、これら各センサに接続されている電子制御ユニット７７と、ソレノイド５０を作動させるための駆動回路７８と、電動モータ６２を作動させるための駆動回路７９を備えている。

車速センサ７１は、車両の車速Ｖを検出して出力する。操舵トルクセンサ７２は、ＥＰＳユニット６０のハウジング６１内に組付けられていて、操舵ハンドルＳＨからステアリングメインシャフト１０のアッパーシャフト１１とロアーシャフト１２を介してＥＰＳユニット６０の入力部に入力される操舵トルクｔを検出して出力する。操舵角センサ７３は、アッパーシャフト１１に対応してアッパーチューブ２１に組付けられていて、操舵ハンドルＳＨの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ７４は、ラックバー３７に対応してラックハウジング３９内に組み付けられていて、ラックバー３７の軸方向への変位量を検出し、同検出した変位量に対応する左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δを出力する。加速度センサ７５は、例えば、車両の重心位置に組み付けられていて、車両に発生した左右方向の加速度Ｇを検出して出力する。モータ回転角センサ７６は、例えば、電動モータ６２のモータハウジング内に組み付けられていて、モータ回転軸の回転角を検出してモータ回転角θｍとして出力する。

電子制御ユニット７７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするものであり、入力される各センサ７１〜７６の各検出値間の相関性に基づき各センサ７１〜７６の作動状態が正常または異常であるかを判定して、各センサ７１〜７６の作動状態が正常であると判定した場合には図示省略の正常プログラムを実行し、各センサ７１〜７６の作動状態が異常であると判定した場合には図示省略の異常プログラムを実行するように構成されている。

電子制御ユニット７７は、正常プログラムを実行する場合、車速センサ７１によって検出されたＶと操舵トルクセンサ７２によって検出された操舵トルクｔに基づいてアシストトルクＴａを決定し、この決定したアシストトルクＴａに対応して電動モータ６２を駆動させるための駆動電流を駆動回路７９に供給する。これにより、電動モータ６２が駆動回路７９から駆動電流を供給され回転駆動することによって、ステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３に適切なアシストトルクＴａを付与する状態（以下、アシスト通常状態という）となる。

また、電子制御ユニット７７は、正常プログラムを実行する場合、ソレノイド５０を駆動させるための駆動電流を駆動回路７８に供給しない。これにより、ソレノイド５０は、図３に示したように、ソレノイドピン５２の一部をロアーチューブ２２に形成されている規定溝２２ａ内に進入させて、テレスコピック調整ストロークＬを規定している。したがって、アシスト通常状態では、運転者は、テレスコピック調整ストロークＬの範囲内で操舵ハンドルＳＨのコラム軸方向位置を調整することが可能である。また、電子制御ユニット７７は、正常プログラムを実行する場合、警報装置８０に正常信号を出力する。

一方、電子制御ユニット７７は、異常プログラムを実行する場合、電動モータ６２の駆動を停止させるため、駆動電流を駆動回路７９に供給しない。これにより、電動モータ６２が駆動回路７９から駆動電流を供給されなくてステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３にアシストトルクＴａを付与しない状態（以下、アシスト停止状態という）となる。

また、電子制御ユニット７７は、異常プログラムを実行する場合、ソレノイド５０のソレノイドピン５２の一部（下端部）をロアーチューブ２２の規定溝２２ａから退避させるための駆動電流を駆動回路７８に供給する。これにより、ソレノイド５０は、駆動回路７８から駆動電流を供給されて、図４に示したように、ソレノイドピン５２の一部をソレノイド本体５１内に退避させる。したがって、アシスト停止状態では、ソレノイドピン５２の当接によるテレスコピック調整ストロークＬの規定が解除されるため、運転者は、アッパーチューブ２１をロック機構４０の偏芯カム４３と当接する位置まで所定量（挿通長孔２１ａと２４ａのコラム軸方向長さ相当量）コラム軸方向に移動させることが可能である。また、電子制御ユニット７７は、異常プログラムを実行する場合、警報装置８０に異常信号を出力する。

警報装置８０は、アシスト通常状態またはアシスト停止状態であることを運転者に報知するためのものであり、電子制御ユニット７７に接続されており、運転者によって視認可能な位置（例えば、メータクラスタ内など）に組み付けられている表示部８１と、音声を出力する音声出力部８２を備えている。表示部８１は、例えば、ランプや表示パネルなどから構成されるものであり、ランプの点灯や表示パネルの表示切替により、運転者に対してアシスト通常状態またはアシスト停止状態を報知する。音声出力部８２は、例えば、スピーカなどから構成されるものであり、音声の出力により、運転者に対してアシスト停止状態を報知する。この警報装置８０では、電子制御ユニット７７からの正常信号を入力すると、表示部８１が運転者に対してアシスト通常状態を報知する。また、電子制御ユニット７７からの異常信号を入力すると、表示部８１が運転者に対してアシスト停止状態を報知するとともに、音声出力部８２が運転者に対してアシスト停止状態を報知する。

ところで、この実施形態においては、図３および図４に示したように、アッパーシャフト１１の回転を同速にてまたは減速してロアーシャフト１２に伝達可能な変速機構ＣＭがステアリングコラムＳＣに設けられている。

変速機構ＣＭは、アッパーシャフト１１に設けたサンギア９１を入力要素とし、ロアーシャフト１２に設けたキャリア９２を出力要素とし、ロアーチューブ２２に設けたリングギア９３を反力要素とする遊星歯車機構９０と、ロアーシャフト１２に設けられているアウトプットギア１２ａを備えている。

遊星歯車機構９０は、上記したサンギア９１、キャリア９２およびリングギア９３を備えるとともに、キャリア９２に組付けたプラネタリギア９５を備えている。この遊星歯車機構９０において、プラネタリギア９５は複数個（例えば、三個）であり、周方向において等間隔に配置されている。

サンギア９１は、アッパーシャフト１１の車両前方端部（図示左端部）外周に同軸的かつ一体的に形成されていて、アッパーシャフト１１のコラム軸方向移動に伴ってコラム軸方向に移動可能である。キャリア９２は、ロアーシャフト１２の車両後方端部に同軸的かつ一体的に設けられている。リングギア９３は、その内周に歯が形成されていて、回転許容部材としてのトレランスリング９４を介してロアーチューブ２２の車両後方端部にて収容されている。

トレランスリング９４は、図３から図５に示したように、径方向の外方と内方とに突出する突条部９４ａ，９４ｂが周方向にて順次配列すなわち周方向の断面形状が波形に形成されていて、ロアーチューブ２２の内周面とリングギア９３の外周面との間に配設されている。そして、ロアーチューブ２２の内周面とリングギア９３の外周面との間に配設されたトレランスリング９４は、突条部９４ａ，９４ｂがそれぞれロアーチューブ２２の内周面とリングギア９３の外周面とに対して弾発力を付与するように、例えば、径方向に圧縮された状態で組み付けられる。

このように、弾発力を付与するように組み付けられることによって、突条部９４ａ，９４ｂはそれぞれロアーチューブ２２の内周面とリングギア９３の外周面との間で摩擦力を発生する。したがって、トレランスリング９４は、予め設定された所定のトルク未満のトルクがリングギア９３に付与される状態においては、発生した摩擦力によってリングギア９３のロアーチューブ２２に対する相対的な回転を禁止することができる。一方、トレランスリング９４は、予め設定された所定のトルク以上のトルクがリングギア９３に付与される状態においては、発生した摩擦力に抗してリングギア９３のロアーチューブ２２に対する相対的な回転を許容することができる。ここで、予め設定された所定のトルクとしては、例えば、少なくともアシスト停止状態においてアッパーシャフト１１の回転を減速してロアーシャフト１２に伝達するときに、操舵ハンドルＳＨを回動操作して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させるために必要な操舵トルクｔよりも大きなトルクに設定されるとよい。なお、この場合、所定のトルクを、例えば、アシスト停止状態においてアッパーシャフト１１の回転を同速にてロアーシャフト１２に伝達するときに、操舵ハンドルＳＨを回動操作して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させるために必要な操舵トルクｔよりも大きなトルクに設定して実施してもよい。

プラネタリギア９５は、図３および図４に示したように、その軸心に設けた支持軸９５ａと一体回転可能であり、支持軸９５ａの前方および後方部分には２個一対のすべり軸受け９５ｂが組み付けられている。これらのすべり軸受け９５ｂは、支持軸９５ａを自在回転可能に支持するものであり、キャリア９２に対して組付けられている。このように、キャリア９２に組み付けられるプラネタリギア９５は、図３から図５に示したように、リングギア９３に対して常に噛合した状態であり、サンギア９１のコラム軸方向への移動によってサンギア９１と噛合・非噛合可能となっている。

アウトプットギア１２ａは、ロアーシャフト１２の後部（図示左方部）内周に同軸的かつ一体的に形成されていて、サンギア９１のコラム軸方向への移動によってサンギア９１と噛合・非噛合可能である。このため、この変速機構ＣＭでは、テレスコピック調整ストロークＬの範囲でテレスコピック作動するとき（例えば、図３に示した位置にあるとき）には、サンギア９１がアウトプットギア１２ａと噛合しプラネタリギア９５と噛合していない状態が維持されて、アッパーシャフト１１（第１軸）の回転が同速にてロアーシャフト１２（第２軸）に伝達される。また、サンギア９１が、テレスコピック調整ストロークＬの範囲外にテレスコピック作動されたとき（例えば、図４に示した位置まで移動したとき）には、サンギア９１がプラネタリギア９５と噛合しアウトプットギア１２ａと噛合していない状態とされて、アッパーシャフト１１（第１軸）の回転が遊星歯車機構９０にて減速されてロアーシャフト１２（第２軸）に伝達される。

上記のように構成した実施形態の操舵装置においては、アシスト通常状態にあるとき、図３に示したように、ソレノイドピン５２の一部がロアーチューブ２２の規定溝部２２ａ内に進入している。このため、運転者は、ロック機構４０をアンロック状態とすることによってテレスコピック調整ストロークＬの範囲でテレスコピック動作をすることが可能である。

このアシスト通常状態におけるテレスコピック動作では、図３に示したように、サンギア９１がアウトプットギア１２ａと噛合しプラネタリギア９５と噛合していない状態が維持されて、アッパーシャフト１１の回転が同速にてロアーシャフト１２に伝達される。このため、運転者は、変速機構ＣＭがアッパーシャフト１１の回転を同速にてロアーシャフト１２に伝達し、ＥＰＳユニット６０がステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３にアシストトルクＴａを付与する状態で、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵輪）を転舵させることができる。

一方、アシスト停止状態においては、図４に示したように、ソレノイドピン５２の一部がロアーチューブ２２の規定溝２２ａ内から退避している。このため、運転者は、ロック機構４０をアンロック状態とすることによって、テレスコピック調整ストロークＬ外にテレスコピック動作をすることが可能である。

このアシスト停止状態におけるテレスコピック動作は、運転者が、警報装置８０の表示部８１および音声出力部８２に促されて車両の走行挙動が安定しているとき（例えば、車速がゼロで停車しているとき）に、ロック機構４０をアンロック状態として操舵ハンドルＳＨを運転者側に引き出すことによりなされる。これにより、サンギア９１が、アッパーシャフト１１の移動に伴って運転者側に移動して、プラネタリギア９５と噛合しアウトプットギア１２ａと噛合していない状態となる。

これにより、サンギア入力―キャリア出力の遊星歯車機構９０にてアッパーシャフト１１の回転が減速してロアーシャフト１２に伝達されて、運転者は、左右前輪（転舵輪）ＦＷ１、ＦＷ２を転舵させるために必要な操舵力（操舵トルクｔ）を軽減することができる。したがって、アシスト停止状態であっても、運転者は操舵ハンドルＳＨを介して入力する操舵力のみで容易に車輪ＦＷ１、ＦＷ２を転舵させることができて、良好な操舵性を確保することが可能である。

ところで、図５に示したように、サンギア９１がアウトプットギア１２ａおよびプラネタリギア９３の両方に噛合（減速比の異なる二つのギアと噛合）して維持された状態では、アッパーシャフト１１が回転不能となるロック状態となる。このロック状態において、運転者が操舵ハンドルＳＨを介して所定のトルクよりも大きな操舵トルクｔを入力することによって、トレランスリング９４は、ロアーチューブ２２に対するリングギア９３の相対的な回転を許容する。すなわち、この場合には、トレランスリング９４がリングギア９３の相対的な回転を許容することにより、アッパーシャフト１１の回転を同速にてロアーシャフト１２に伝達することができる。このため、運転者は、大きな操舵トルクｔを入力する必要があるものの、ロック状態を回避して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵輪）を転舵させることができる。

本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

例えば、上記した実施形態においては、プラネタリギア９５と、これに付随する構成部材（支持軸９５ａ、すべり軸受け９５ｂ）をそれぞれ三個（三組）ずつ設けて実施したが、これらの個数は適宜変更して実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、運転者が操舵ハンドルＳＨを車室側に引き出す（ロアーシャフト１２に対してアッパーシャフト１１を図示右方向へ移動させる）ことによってサンギア９１がアウトプットギア１２ａと噛合している状態からプラネタリギア９５と噛合している状態に切り替わるように構成して実施したが、運転者が操舵ハンドル（ＳＨ）を運転者側から押し込む（ロアーシャフト１２に対してアッパーシャフト１１を図示左方向へ移動させる）ことによってサンギア（９１）がアウトプットギア（１２ａ）と噛合している状態からプラネタリギア（９５）と噛合している状態に切り替わるように構成して実施することも可能である。この場合には、アウトプットギア（１２ａ）、プラネタリギア（９５）の順に運転者側となるようにしたレイアウトをプラネタリギア（９５）、アウトプットギア（１２ａ）の順に運転者側となるようにレイアウトする必要がある。

また、上記した実施形態においては、伝達軸ＣＯに接続されて操舵ハンドルＳＨの操作に対して所定のアシストトルクＴａ（補助力）を付与するＥＰＳユニット（補助力付与手段）として、ステアリングメインシャフト１０のアウトプットシャフト１３に対してアシストトルクＴａを付与するコラムアシスト方式の電動パワーステアリング装置を用いて実施したが、例えば、ピニオンシャフト３４に対してアシストトルクＴａを付与するピニオンアシスト方式の電動パワーステアリング装置を用いて実施することや、ラックバー３７に対してアシストトルクＴａを付与するラックアシスト方式の電動パワーステアリング装置を用いて実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、操舵ハンドルＳＨの操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段として、電動式パワーステアリング装置を採用して実施したが、油圧式パワーステアリング装置を採用して実施することも可能である。また、上記した実施形態においては、伝達軸ＣＯにおけるステアリングギアとして、ラックアンドピニオン式のステアリングギアを採用して実施したが、例えば、ボール・スクリュー式のステアリングギアを採用して実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、運転者が手動で操舵ハンドルＳＨの位置を上下方向およびコラム軸方向にて調整可能な手動式チルト・テレスコピック機構を備えた車両用操舵装置に本発明を実施したが、本発明はテレスコピック機構部分に実施されるものであるため、テレスコピック機構を備えチルト機構を備えていない車両用操舵装置にも上記実施形態と同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。

また、上記した実施形態においては、手動式チルト・テレスコピック機構を備えた車両用操舵装置に本発明を実施したが、運転者によるスイッチ操作により作動・停止する電動駆動手段（減速機付電動モータと、これにより駆動されるねじ送り機構を備えている）を有して、操舵ハンドル（ＳＨ）の位置を上下方向およびコラム軸方向にて調整可能な電動式チルト・テレスコピック機構を備えた車両用操舵装置にも本発明を実施することが可能である。

さらに、上記実施形態においては、回転許容部材としてトレランスリング９４を採用して実施したが、所定のトルク未満の操舵トルクｔでリングギア９３をロアーチューブ２２に対する相対的な回転を禁止し、所定のトルク以上の操舵トルクｔでリングギア９３の相対的な回転を許容する、言い換えれば、トルクリミッタとして機能する部材であれば、いかなる部材を回転許容部材として採用することができる。

本発明による車両の操舵装置の実施形態を概略的に示した全体構成図である。 図１に示したステアリングコラムとアッパーユニバーサルジョイントとインターミディエイトシャフトとロアーユニバーサルジョイントの関係を示した側面図である。 図２に示したステアリングコラムの構成を説明するための部分拡大縦断側面図である。 図３ににおけるサンギアがプラネタリギアに噛合した状態を説明する作動説明図である。 図３におけるサンギアがアウトプットシャフトとプラネタリギアの両方に噛合した状態を説明するために一部を拡大した作動説明図である。

符号の説明

ＳＨ…操舵ハンドル、ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、ＣＯ…伝達軸、ＳＣ…ステアリングコラム、ＳＫ…スパイラルケーブル、１０…ステアリングメインシャフト、１１…アッパーシャフト、１２…ロアーシャフト、１２ａ…アウトプットギア、２０…コラムチューブ、２１…アッパーチューブ、２２…ロアーチューブ、２３…可動ブラケット、２４…テレスコガイド、２５…スプリング、Ｂｒ…ベアリング、ＳＢ…固定ブラケット、３１…アッパーユニバーサルジョイント、３２…インターミディエイトシャフト、３３…ロアーユニバーサルジョイント、３４…ピニオンシャフト、３５…ピニオンギア、３６…ラックギア、３７…ラックバー、３８Ｒ、３８Ｌ…タイロッド、４０…ロック機構、４１…シャフト、４２…操作レバー、４３…偏心カム、５０…ＥＰＳユニット、５１…ハウジング、５２…電動モータ、６０…ステアリングロック機構、６１…ロックホルダ、６２…ロックバー、ＩＧ…イグニッションスイッチ、Ｋ…キーシリンダ、７０…電子制御装置、７１…車速センサ、７２…操舵トルクセンサ、７３…操舵角センサ、７４…転舵角センサ、７５…モータ回転角センサ、７６…電子制御ユニット、７７…駆動回路、ＣＭ…変速機構、９０…遊星歯車機構、９１…サンギア、９２…キャリア、９３…リングギア、９４…トレランスリング、９５…プラネタリギア

Claims (3)

1. 運転者によって操作される操舵手段と、同操舵手段と転舵輪とを連結して前記操舵手段を介して入力される操舵力を前記転舵輪に伝達する伝達軸と、同伝達軸に接続されて前記操舵手段の操作に対して所定の補助力を付与する補助力付与手段とを備えた車両の操舵装置において、
   前記伝達軸は、前記操舵手段側に配置され前記操舵手段からの操舵力によって回転可能な第１軸と、前記転舵輪側に配置され前記第１軸を軸方向にて移動可能に収容し前記第１軸の回転を同速にてまたは減速して伝達可能な変速機構を介して前記第１軸から伝達される操舵力によって回転可能な第２軸を備えていて、
   前記変速機構が、車体側に設けられているリングギアと、前記第１軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記第１軸の軸方向移動に伴って軸方向に移動可能なサンギアと、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられているキャリアと、このキャリアに回転可能にかつ前記リングギアに対して噛合して組付けられ前記サンギアの軸方向移動に伴って前記サンギアと噛合・非噛合可能なプラネタリギアを有する遊星歯車機構と、前記第２軸に同軸的かつ一体的に設けられ前記サンギアの軸方向移動によって前記サンギアと噛合・非噛合可能なアウトプットギアを備えており、
   前記リングギアは、前記サンギアが前記アウトプットギアと前記プラネタリギアとの両方に噛合していて同プラネタリギアから入力されるトルクが予め設定された所定のトルク以上のときに前記リングギアの車体に対する相対的な回転を許容する回転許容部材を介して車体側に設けられていることを特徴とする車両の操舵装置。
2. 前記所定のトルクは、
   少なくとも前記サンギアが前記プラネタリギアとのみ噛合しているときに前記操舵手段を介して入力されて前記転舵輪を転舵させるために必要なトルクよりも大きなトルクに設定される請求項１に記載した車両の操舵装置。
3. 前記回転許容部材は、
   車体側に回転不能に組み付けられたコラムチューブの内周面と同コラムチューブ内に収容された前記リングギアの外周面との間に配設されていて、前記コラムチューブの内周面および前記リングギアの外周面に対して弾発力を付与することにより、前記所定のトルク未満のトルクが入力されたときに前記リングギアの前記コラムチューブに対する相対的な回転を禁止し、前記所定のトルク以上のトルクが入力されたときに前記リングギアの前記コラムチューブに対する相対的な回転を許容するトレランスリングである請求項１に記載した車両の操舵装置。

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