JP2004268754A - ステアバイワイヤ式操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエンジン停止時でも転舵輪を固定した状態に確実に保持することができるようにする。
【解決手段】転舵機構１０を構成するラック軸１２には、その長さ方向中間部から左右両側に所定寸法だけオフセットした位置に２個の係合穴１６を配置する。また、ラック収容ハウジング１１には、モータ取付ブラケット１１Ｃを介してロック用モータ１７を固定して取り付ける。そして、ロック用モータ１７には、このロック用モータ１７によって係合解除位置と係合位置との間で上下移動するロックピン１８を設ける。ロックピン１８が係合解除位置におかれたときには、ラック軸１２が左右方向に移動するのを許し、ロックピン１８が係合位置におかれたときには、ロックピン１８が係合穴１６に係合し、ラック軸１２をラック収容ハウジンク１１に対して固定する。
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルに取り付けられる操舵軸と転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に切り離され、操舵ハンドルの操作に応じて転舵機構の作動を電気制御するステアバイワイヤ式操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車等に装備されるステアバイワイヤ式操舵装置は、操舵ハンドルに取り付けられる操舵軸と転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されている。また、前記転舵機構は、ラック収容ハウジング内に左右に移動可能に収容されて転舵輪が連結されるラック軸と、このラック軸に噛み合うピニオンと、このピニオンを駆動するステアリングモータとを含んで構成されている。
【０００３】
そして、このステアバイワイヤ式操舵装置では、操舵ハンドルの操作に応じて前記ステアリングモータ等のアクチュエータの作動を電気的に制御し、ピニオン及びラック軸等を介して転舵輪を転舵させる構成となっている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３７７４８号公報（段落番号［０００３］［００１９］、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術によるステアバイワイヤ式操舵装置では、操舵ハンドルに取り付けられる操舵軸と転舵機構とが機械的に分離されているため、仮に操舵軸側（ステアリングコラム側）をロック状態に保持したとしても、転舵機構のラック軸を左右に動かすことは可能になる。これにより、例えば車両のエンジン停止時に、車両を外部から強制的に動かそうとした場合には、転舵輪が転舵することがあるという問題がある。
【０００６】
また、ステアリングギヤ（ラック軸、ピニオン）のアライメント調整時には、前記のようにラック軸が左右に動くため、ラック軸を固定した状態に保持しておくことが整備作業者にとって大変厄介な作業となり、その結果、ステアリングギヤの中立点出し作業（転舵輪を中立舵角位置に保つ作業）に時間がかかり、作業性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであって、車両のエンジン停止時でも転舵輪を固定した状態に確実に保持することができると共に、アライメント調整時の作業性を高められるようにしたステアバイワイヤ式操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する本発明によるステアバイワイヤ式操舵装置は、運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵機構の作動を電気制御する構成としている。
【０００９】
そして、請求項１に記載の発明が採用する構成の特徴は、前記転舵機構は、前記電気制御により前記転舵輪を転舵させるラック軸を有し、前記ラック軸には、前記ラック軸を固定するための固定具が係合する係合部を設け、前記係合部は前記ラック軸の長さ方向中間部から所定寸法だけオフセットした位置に配置したことにある。
【００１０】
このように構成したことにより、エンジン停止状態の車両を外部から強制的に動かしてラック軸が左右方向に動いた場合には、ラック軸の長さ方向中間部から所定寸法だけオフセットした位置に設けられた係合部が固定具に係合し、この状態でラック軸を固定することができる。この結果、転舵輪を前後方向に対して所定角度だけ転舵させた状態で、この転舵輪をロック状態に保持することができ、転舵輪が不用意に転舵するのを防止することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明が採用する構成の特徴は、転舵機構は、電気制御により転舵輪を転舵させるラック軸を有し、前記ラック軸には、前記ラック軸を固定するための固定具が係合する係合部を設け、前記係合部は前記ラック軸の長さ方向中間部に配置したことにある。
【００１２】
このように構成したことにより、アライメント調整時には、作業者がラック軸を左右方向に動かすことによって、固定具がラック軸の長さ方向中間部に設けられた係合部に係合し、この状態でラック軸を固定することができる。この結果、ラック軸とこのラック軸に噛み合うピニオンからなるステアリングギアの中立点出し作業を容易に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置を示す概略図であり、図２は、本実施の形態に係る転舵機構を示す外観図である。図３は、図２中のａ部を拡大して示す拡大図である。図４は、図３中のステアリングロック機構を一部破断した状態で示す左側面図で、（ａ）はロックピンがロック解除位置におかれた状態を示す図、（ｂ）はロックピンが係合位置におかれた状態を示す図である。図５は、本実施の形態に係るラック軸を一部破断した状態で示す外観図である。
【００１５】
図１に示すように、ステアバイワイヤ式操舵装置Ａ（以下、操舵装置Ａという）は、運転者が操作する操舵ハンドル１が取り付けられた操舵軸２と、車両の前側の転舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる転舵機構１０とが機械的に分離されている。そして、この操舵装置Ａは、操舵ハンドル１の操舵角に応じて操舵角センサ３から制御部４を介して後記のステアリングモータ１３に出力される電気信号等により、転舵機構１０の作動を電気的に制御するように構成されている。
【００１６】
ここで、図１、図２に示すように、転舵機構１０は、ラック収容ハウジング１１と、このラック収容ハウジング１１内に左右方向に移動可能に収容して設けられたラック軸１２と、このラック軸１２に噛み合うピニオン（図示せず）と、このピニオンを回転駆動するステアリングモータ１３，１３と、後記のステアリングロック機構１５とを含んで構成されている。また、ラック収容ハウジング１１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ハウジングパイプ１１Ａと、このハウジングパイプ１１Ａに固着して設けられたブラケット１１Ｂとから構成され、ハウジングパイプ１１Ａは、後記のロック用モータ１７が取り付けられるモータ取付ブラケット１１Ｃを有している。
【００１７】
そして、転舵輪Ｗ，Ｗの転舵は、ステアリングモータ１３，１３の回転をピニオン等を介してラック軸１２の左右方向への直線運動に変換し、この直線運動をタイロッド１４，１４等を介して転舵輪Ｗ，Ｗの転舵運動に変換することにより行われる。
【００１８】
次に、本実施の形態に係るステアリングロック機構１５について説明する。
図３ないし図５に示すように、ステアリングロック機構１５は、ラック軸１２に設けられた係合部である２個の係合穴１６，１６（図５参照）と、ラック収容ハウジング１１のモータ取付ブラケット１１Ｃに固定して取り付けられたロック用モータ１７と、このロック用モータ１７の作動によって上下に移動する固定具としてのロックピン１８とによって構成されている。
【００１９】
ここで、係合穴１６，１６は、図５に示すように、ラック軸１２の長さ方向中間部（中心線Ｏ１−Ｏ１）から左右両側にそれぞれ所定寸法Ｌだけオフセットした位置に配置されている。
【００２０】
また、イグニッションキーを用いてエンジンを始動させるタイプの車両の場合、ロック用モータ１７の作動は、例えばキー抜き忘れ防止警報用のスイッチ（図示せず）を用いて制御するようにする。つまり、イグニッションキーが抜き取られて前記スイッチが例えばＯＮ状態（エンジン停止状態）となったときには、制御部４等から出力される信号によってロック用モータ１７を作動させる。一方、イグニッションキーが差し込まれて前記スイッチが例えばＯＦＦ状態（エンジン作動状態）となったときには、制御部４等から出力される信号によってロック用モータ１７を停止状態に保持する。
【００２１】
また、イグニッションキーを使用せずにエンジンを始動することができるタイプの車両の場合、運転者が所有するイグニッションキーが車内に無いとセンサ（図示せず）等が判定したときには、制御部４等によりロック用モータ１７を作動させると共に、イグニッションキーが車内に有ると判定したときには、ロック用モータ１７を停止状態に保持するようにする。つまり、エンジンが作動状態にあるときにはロック用モータ１７を停止させ、エンジンが停止状態にあるときにはロック用モータ１７を作動させるようにする。
【００２２】
そして、ロック用モータ１７が停止状態にあるときには、ロックピン１８は図５（ａ）に示すようにロック解除位置に保持され、係合穴１６に対するロックピン１８の係合が解除される。また、ロック用モータ１７が作動状態にあるときには、ロックピン１８は、ロック用モータ１７により下方に向けて押動され、図５中に二点鎖線で示すようにラック軸１２の表面に押し付けられ、ロック待機位置に保たれる。この状態で、車両が外部から強制的に動かされてラック軸１２が左右方向に移動したときには、ロックピン１８が係合穴１６，１６のうちいずれか一方に係合（嵌合）してロック位置となり（図４（ｂ）参照）、ラック軸１２がラック収容ハウジング１１に対して固定される。
【００２３】
次に、このように構成される本実施の形態に係る操舵装置Ａの作動について説明する。
【００２４】
まず、運転者が操舵ハンドル１を操舵すると、操舵ハンドル１の操舵角に応じて操舵角センサ３から制御部４を介してステアリングモータ１３に出力される電気信号等により、このステアリングモータ１３の作動を制御する。そして、このステアリングモータ１３の作動によりピニオンを回転駆動させ、ラック軸１２を左右方向に動かして転舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる。
【００２５】
ところで、本実施の形態に係る操舵装置Ａは、操舵ハンドル１が取り付けられた操舵軸２と、車両の転舵輪Ｗ，Ｗを転舵させる転舵機構１０とを機械的に分離する構成を採用している。このため、仮に操舵軸２側（ステアリングコラム（図示せず）側）をロック状態に保持したとしても、転舵機構１０のラック軸１２を左右に動かすことが可能になる。
【００２６】
しかし、本実施の形態では、係合穴１６，１６を、ラック軸１２の長さ方向中間部から左右両側に所定寸法Ｌだけオフセットした位置に配置すると共に、ラック収容ハウジング１１にはキー抜き忘れ防止警報用のスイッチ等によって作動が制御されるロック用モータ１７を設け、このロック用モータ１７によってロックピン１８を上下に移動させる構成としている。
【００２７】
このため、運転者がイグニッションキーを抜き取って車外に出た状態で、車両を外部から強制的に動かそうとしたときには、ラック軸１２が左右方向に移動して、ロックピン１８が係合穴１６，１６のうちいずれか一方に係合し（図４（ｂ）参照）、ラック軸１２をラック収容ハウジング１１に対して固定することができる。この結果、転舵輪Ｗ，Ｗを前後方向に対して所定角度だけ転舵させた状態で、これら転舵輪Ｗ，Ｗをロックすることができ、転舵輪Ｗ，Ｗが不用意に転舵するのを確実に防止することができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、図６ないし図８は本発明に係る第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ステアリングロック機構のロックレバーが係合する係合溝を、ラック軸の長さ方向中間部に設ける構成としたことにある。
【００２９】
図６は、本実施の形態に係るステアリングロック機構の不作動時の状態を、図３と同様位置からみた部分拡大断面図である。図７は、本実施の形態に係るステアリングロック機構の作動時の状態を、図３と同様位置からみた部分拡大断面図で、（ａ）は、ロックレバーが待機位置におかれた状態を示す図、（ｂ）は、ロックレバーが係合位置におかれた状態を示す図である。図８は、本実施の形態に係るラック軸を一部破断した状態で示す外観図である。
【００３０】
図６に示すように、本実施の形態に係る転舵機構２１は、第１の実施の形態による転舵機構１０とほぼ同様に、ハウジングパイプ２２Ａ及びソレノイド取付ブラケット２２Ｂ等からなるラック収容ハウジング２２と、ラック収容ハウジング２２内に左右方向に移動可能に収容して設けられたラック軸２３と、後記のステアリングロック機構２４とを含んで構成されている。また、ラック収容ハウジング２２のハウジングパイプ２２Ａには、後記するロックレバー２７の先端２７Ａ側が挿入される開口２２Ｄが穿設されている。
【００３１】
次に、本実施の形態に係るステアリングロック機構２４について図６ないし図８を参照して説明する。
【００３２】
本実施の形態に係るステアリングロック機構２４は、ラック軸２３の長さ方向中間部（図８中の中心線Ｏ２−Ｏ２）に設けられた係合部である１個の係合溝２５（図８参照）と、ラック収容ハウジング２２のソレノイド取付ブラケット２２Ｂに固定して取り付けられたロック用ソレノイド２６と、基端側がラック収容ハウジング２２のハウジングパイプ２２Ａに回動可能に取り付けられた固定具としてのロックレバー２７と、このロックレバー２７を常時上向き（ソノレイド取付ブラケット２２Ｂに押し付ける方向）に付勢するリターンスプリング２８とによって構成されている。
【００３３】
このように構成される本実施の形態では、車両の通常使用時（アライメント調整時以外での使用）においては、図６に示すように、ロック用ソレノイド２６の作動を停止させ、プランジャ２６Ａを縮小させた状態に保つ。これにより、ロックレバー２７は、リターンスプリング２８により上向きに付勢されてソノレイド取付ブラケット２２Ｂに係止し、ロック解除位置におかれる。
【００３４】
また、アライメント調整時には、ロック用ソレノイド２６に通電を行ってロック用ソレノイド２６を作動させ、プランシャ２６Ａを伸長させる。この結果、図７（ａ）に示すように、ロックレバー２７は、リターンスプリング２８のばね力に抗して下向きに回動し、ロックレバー２７の先端２７Ａがラック軸２３の表面に押し付けられ、ロック待機位置におかれる。
【００３５】
次に、この状態で、整備士がラック軸２３を左右方向（図７（ａ）の場合は左方向）に少しずつ動かす。この結果、図７（ｂ）に示すように、ロックレバー２７は、プランジャ２６Ａにより先端２７Ａ側が係合溝２５に係合してロック位置となり、ラック軸２３がラック収容ハウジング２２に対して固定される。
【００３６】
従って、ラック軸２３を車両に対して左右対称となる中立点位置（センタの位置）に保ち、ラック軸２３及びピニオン（図示せず）からなるステアリングギヤの中立点出し作業を円滑に行うことができ、アライメント調整時の作業性を向上することができる。
【００３７】
なお、前記第１の実施の形態では、転舵機構１０に車両移動防止用のステアリングロック機構１５のみを設け、前記第２の実施の形態では、転舵機構２１にアライメント調整作業用のステアリングロック機構２４のみを設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限ることなく、例えば転舵機構に車両移動防止用のステアリングロック機構とアライメント調整作業用のステアリングロック機構の両方を設ける構成としてもよい。
【００３８】
また、前記各実施の形態では、転舵機構１０を前側の転舵輪Ｗに用いる構成とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば転舵機構を後側の転舵輪に用いる構成としてもよく、前側と後側の両方の転舵輪に用いる構成としてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳述した通り、請求項１の発明によれば、ラック軸には、このラック軸を固定するための固定具が係合する係合部を設け、この係合部はラック軸の長さ方向中間部から所定寸法だけオフセットした位置に配置する構成としたので、エンジン停止状態の車両を外部から強制的に動かそうとした場合には、ラック軸が左右方向に動くことによって、係合部が固定具に係合し、この状態でラック軸を固定することができる。この結果、転舵輪を前後方向に対して所定角度だけ転舵させた状態で、この転舵輪をロック状態に保持することができ、転舵輪が不用意に転舵するのを確実に防止することができる。
【００４０】
また、請求項２に記載の発明が採用する構成の特徴は、ラック軸には、このラック軸をラック収容ハウジングに対して固定するための固定具が係合する係合部を設け、この係合部はラック軸の長さ方向中間部に配置する構成としたので、アライメント調整時には、作業者がラック軸を左右方向に動かすことによって、固定具がラック軸の長さ方向中間部に設けられた係合部に係合し、この状態でラック軸を固定することができる。この結果、ラック軸とピニオン等からなるステアリングギアの中立点出し作業を容易に行うことができ、アライメント調整時の作業性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステアバイワイヤ式操舵装置を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係る転舵機構を示す外観図である。
【図３】図２中のａ部を拡大して示す拡大図である。
【図４】図３中のステアリングロック機構を一部破断した状態で示す左側面図で、（ａ）は、ロックピンがロック解除位置におかれた状態を示す図、（ｂ）は、ロックピンが係合位置におかれた状態を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係るラック軸を一部破断した状態で示す外観図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るステアリングロック機構の不作動時の状態を図３と同様位置からみた部分拡大断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係るステアリングロック機構の作動時の状態を図３と同様位置からみた部分拡大断面図で、（ａ）は、ロックレバーが待機位置におかれた状態を示す図、（ｂ）は、ロックレバーが係合位置におかれた状態を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係るラック軸を一部破断した状態で示す外観図である。
【符号の説明】
１ 操作ハンドル
２ 操舵軸
４ 制御部
１０，２１ 転舵機構
１１，２２ ラック収容ハウジング
１２，２３ ラック軸
１５，２４ ステアリングロック機構
１６ 係合穴（係合部）
１７ ロック用モータ
１８ ロックピン（固定具）
２５ 係合溝（係合部）
２６ ロック用ソレノイド
２７ ロックレバー（固定具）
Ａ ステアバイワイヤ式操舵装置
Ｗ 転舵輪

Claims (2)

1. 運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵機構の作動を電気制御するステアバイワイヤ式操舵装置において、
   前記転舵機構は、前記電気制御により前記転舵輪を転舵させるラック軸を有し、
   前記ラック軸には、前記ラック軸を固定するための固定具が係合する係合部を設け、前記係合部は前記ラック軸の長さ方向中間部から所定寸法だけオフセットした位置に配置したことを特徴とするステアバイワイヤ式操舵装置。
2. 運転者が操作する操舵ハンドルが取り付けられた操舵軸と、車両の転舵輪を転舵させる転舵機構とが機械的に分離されており、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵機構の作動を電気制御するステアバイワイヤ式操舵装置において、
   前記転舵機構は、前記電気制御により前記転舵輪を転舵させるラック軸を有し、
   前記ラック軸には、前記ラック軸を固定するための固定具が係合する係合部を設け、前記係合部は前記ラック軸の長さ方向中間部に配置したことを特徴とするステアバイワイヤ式操舵装置。

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