JP2005067284A - 伝達比可変操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝達比可変操舵装置において、ステアリングに接続される入力軸と転舵輪側に接続される出力軸を連結する際に発生する音を低減させる。
【解決手段】ステアリングに接続される入力軸の回転角に対して出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構と、入力軸と出力軸とを一体的に回転可能とする連結位置と、その連結状態を解除して伝達比可変機構により入力軸から出力軸への伝達比を可変とする非連結位置との間で移動可能に設けられた連結部材を連結位置に向かって付勢する弾性部材の付勢力に抗して連結部材を非連結位置に保持するソレノイドに駆動電圧を印加して連結部材を非連結位置に維持する一方、弾性部材の弾性力より小さくかつ連結部材が最終的に連結位置へ移動する間の移動速度を低減する抵抗となる電磁力を残存させる電圧低減過程を経て連結部材を最終的に連結位置まで移動させるソレノイド駆動制御装置を含む伝達比可変操舵装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、ステアリングハンドル操舵角の操舵輪に対する伝達比を可変とすることができる伝達比可変操舵装置に関するものである。

車両の操舵制御装置、特に自動車用の操舵制御装置において、近年、その更なる高機能化の一端として、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構（Variable Gear Ratio Steering＝ＶＧＲＳ）を搭載したものが開発されている。車両の運転状態としては、例えば、車両速度（車速）を例示でき、高速運転時においては舵角変換比を小さくすることにより、ハンドル操作角の増加に対して操舵角が急激に大きくならないようにすれば、高速走行の安定化を図ることができる。他方、低速走行時には、逆に舵角変換比を大きくすることで、一杯まで切るのに必要なハンドルの回転数を減少させることができ、車庫入れや縦列駐車あるいは幅寄せなど、操舵角の大きい運転操作を非常に簡便に行なうことができる。

舵角変換比を可変化する機構としては、モータにより車輪操舵軸を回転駆動するタイプのものが主流である。具体的には、角度検出部が検出するハンドル操作角と車両運転状態とに応じて定まる舵角変換比とに基づいて、コンピュータ処理により最終的に必要な車輪操舵角を演算し、その演算された車輪操舵角が得られるように、ハンドル軸から機械的に切り離された車輪操舵軸をモータにより回転駆動する。

このような操舵制御方式においては、車輪操舵軸の回転をハンドル軸の回転に追従させるために、車輪操舵軸の角度位置（操舵軸角度位置）の目標操舵軸角度位置からの隔たりに応じて操舵軸駆動モータの回転速度を制御により調整することが行なわれている。例えば、追従制御が進んで操舵軸角度位置が目標角度位置に接近してくると、オーバーシュートしないように、モータの回転を低速で精密に制御する必要がある。他方、急ハンドルを切った場合などは、ハンドル操作に車輪操舵軸の回転が遅れないように、これを駆動するモータを高速で回転させる。

また、伝達比可変機構の故障時に伝達比可変機構をロックして伝達比を機械的に固定するロック装置も搭載されている。このロック装置は、伝達比可変機構のモータハウジング側にアーチ形状のロックアームを揺動自在に支持すると共に、ロータ軸に円盤状のロックホルダを固定しており、ロックアームの凸部をロックホルダの凹部内に係止させることでロック状態となり、モータハウジングとロータ軸との相対回転が阻止される構造になっている。これにより、エンジン停止時あるいは舵角変換比可変機構に対して過大な負荷の入力があった場合にロック状態として、ハンドルの操舵量と操舵輪の操舵量との関係を保つようにしている（特許文献１参照）。

特開平１１−３４８９４号公報

特許文献１の伝達比可変操舵装置では、ロック装置によりロック状態となるときに、ロックアームをロックホルダに係合させる際に発生する音が車両の乗員に不快感を与えていた。

本発明の課題は、伝達比可変機構におけるロック機構動作時にロックアームをロックホルダに係合させる際に発生する音を低減させる伝達比可変操舵装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するための伝達比可変操舵装置を提供するものであって、請求項１によれば、
ステアリングに接続される入力軸と、
転舵輪側に接続される出力軸と、
入力軸の回転角に対して出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構と、
入力軸と出力軸とを一体的に回転可能とする連結位置（ロックホルダの位置）と、その連結状態を解除して伝達比可変機構により入力軸から出力軸への伝達比を可変とする非連結位置との間で移動可能に設けられた連結部材（ロックアーム）と、
その連結部材を連結位置に向かって付勢する弾性部材と、
その弾性部材の付勢力に抗して連結部材を非連結位置に保持するソレノイドと、
ソレノイドに駆動電圧を印加して連結部材を非連結位置に維持する一方、前記弾性部材の弾性力より小さくかつ前記連結部材が最終的に連結位置へ移動する間の移動速度を低減する抵抗となる電磁力を残存させる電圧低減過程を経て連結部材を最終的に連結位置まで移動させるソレノイド駆動制御装置と、
を含むことを特徴とする伝達比可変操舵装置として構成される。

請求項２によれば、ソレノイド駆動制御装置は、連結部材を非連結位置から連結位置に移動させる際に、駆動電圧を漸減させる電圧低減過程を経て連結部材を最終的に連結位置まで移動させる構成をとる。

連結部材が連結時に発生する音の大きさは、概ね連結部材が連結する際の衝撃力に比例する。また、衝撃力は連結部材の移動速度の二乗に比例する。よって、連結部材の移動速度を遅くすれば連結時の音も小さくなる。

連結部材を非連結位置から連結位置に移動させるようににソレノイドへの印加電圧をゼロとしても、実際にはソレノイドのインダクタンス分と抵抗分によってソレノイドの駆動電圧は直ちにゼロとはならない。しかし、そのインダクタンス分と抵抗分による電圧の減少率よりも小さい減少率によってソレノイドへの印加電圧を漸減すれば、ソレノイドへの印加電圧を直ちにゼロにした場合（図５（ａ）参照）よりも連結部材の移動速度は遅くなり、連結時の音も小さくなる。

また、請求項３によれば、ソレノイド駆動制御装置は、連結部材を前記非連結位置から連結位置に移動させる際に、その連結部材が連結位置までは達しない手前位置で弾性部材の弾性力と前記ソレノイドの電磁力が釣り合うように駆動電圧を低減して、その連結部材をその手前位置で一旦停止させた後、最終的にソレノイドの駆動電圧をゼロとする構成もとることができる。

連結部材を非連結位置から連結位置の手前位置に移動させるようににソレノイドへの印加電圧を変化しても、実際にはソレノイドのインダクタンス分と抵抗分によってソレノイドの駆動電圧は直ちに該印加電圧値とはならない。しかし、連結部材を一旦停止することにより、ソレノイドの駆動電圧変化の遅れを吸収することが可能となる。また、最終的にソレノイドへの印加電圧をゼロとするときの連結部材の位置を連結位置の手前位置とすれば、連結時の衝撃力は弾性部材の弾性係数と連結部材の移動距離の積で求まるので小さくなり、連結時の音も小さくなる。

連結部材を前記連結位置から非連結位置に移動させる際の移動速度を遅くすれば連結時の音も小さくなる。しかし、連結に要する時間は長くなる。そこで、上記構成をとることにより、連結時の音も小さくすることができ、連結に要する時間も単にソレノイドへの印加電圧を漸減する場合に比べて短くできる。

請求項４によれば、本発明の伝達比可変操舵装置は、
入力軸と一体に回転するハウジングと、
このハウジング内に固定され回転軸が減速機を介して出力軸に回転を伝達する伝達比可変モータと、
伝達比可変モータの回転軸と同心的かつ一体的に形成され、外周部に少なくとも一つの係合凹部を有する回転部材と、
その回転部材の外周に対向して位置する係合爪部を有し、その係合爪部が前記係合凹部に係合した連結位置と、該係合爪部が係合凹部から離脱して回転部材の外周から一定の距離だけ離間した非連結位置との間で移動可能なようにハウジングに取り付けられた連結部材と、
その連結部材の係合爪部が回転部材の係合凹部に係合する連結位置に向かって連結部材を付勢する弾性部材と、
その弾性部材の付勢力に抗して連結部材をその係合爪部が回転部材の信号凹部から離脱して該回転部材の外周から離間した非連結位置に移動させた状態に付勢するソレノイドと、
を含み、
ソレノイド駆動制御装置が連結部材を非連結位置に付勢した状態から、電圧低減過程を経て連結部材を連結位置へ弾性部材の弾性力に基づいて移動させることにより、ハウジングを介して入力軸と伝達比可変モータの回転軸が一体化され、さらに減速機を介して入力軸と出力軸が一体的に回転可能となる伝達比可変操舵装置という構成をとることができる。

上記構成によって、連結部材が連結位置へ移動して連結する時の音を小さくしつつ、入力軸（ステアリング）と出力軸（転舵輪）が一体的に回転可能となる伝達比可変操舵装置を提供できる。

連結部材が連結位置へ移動して連結する際に発生する音を低減させるという目的を、連結部材の移動速度を低減する方法により実現した。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態にかかる伝達比可変操舵装置の説明を行なう。図１は、伝達比可変操舵装置１の構成図である。操舵ハンドル１０が操舵軸１２ａ（本発明における入力軸に相当）の上端に接続されている。また、この操舵軸１２ａの下端は伝達比可変機構１４に接続されており、ピニオンシャフト１２ｂ（本発明における出力軸に相当）の上端が伝達比可変機構１４に接続されている。また、ピニオンシャフト１２ｂの下端には、ピニオン（図示せず）が設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス１６内においてラックバー１８に噛合されている。更に、ラックバー１８の両端には、それぞれタイロッド２０の一端が接続されると共に各タイロッド２０の他端にはナックルアーム２２を介して操舵輪２４が接続されている。本実施例では、ラックバー１８の往復動が、周知の油圧式、電動式あるいは電動油圧式のパワーアシスト機構（図示せず）により駆動補助されるパワーステアリングが採用されている。

また、操舵軸１２ａには、操舵ハンドル１０の操舵角を検出する、ロータリエンコーダ等の周知の角度検出部からなるハンドル操舵角センサ２５が設けられ、ピニオンシャフト１２ｂには、操舵輪２４の操舵角を検出する、同じくロータリエンコーダ等の角度検出部からなる出力角センサ２６が設けられている。出力角センサ２６は、伝達比可変機構１４に内蔵されていてもかまわない。このハンドル操舵角センサ２５及び出力角センサ２６により検出された操舵ハンドル１０の操舵角及び操舵輪２４の操舵角は、操舵制御部３０に入力される。更に、操舵制御部３０には、車両速度を検出する車速センサ２７から出力される車両速度が入力される。一方、操舵制御部３０は、本発明におけるソレノイド駆動制御装置に相当し、伝達比可変機構１４を制御するための制御信号の出力を行なう。

また、操舵制御部３０は、周知のＣＰＵ３１，ＲＡＭ３２，ＲＯＭ３３，入出力インターフェース３４等を有し、これらがバスライン３５により送受信可能に接続されたマイクロコンピュータにより構成されている。また、ＲＯＭ３３は、プログラム格納領域３３ａとデータ記憶領域３３ｂとを有している。プログラム格納領域３３ａには操舵制御プログラム３３ｐが格納される。データ記憶領域３３ｂには操舵制御に必要なデータが記憶される。

ここで、伝達比可変機構１４は、図２に示すようにモータ４０および減速機４２を備えて構成されている。また、モータ４０はモータハウジング４４内に固定されたステータ４６及びロータ４８を備えて構成されており、減速機４２は、遊星歯車機構やハーモニックドライブギヤ機構を用いた減速機として構成されている。遊星歯車機構の場合、ロータ４８と共に回転する回転軸５０がサンギヤ５２に固着され、プラネタリギヤ５４がサンギヤ５２及びモータハウジング４４の内周面に形成されたリングギヤ５６と噛み合わされている。また、プラネタリギヤ５４がキャリア５８に対して回転可能に取り付けられている。

また、モータハウジング４４内のロータ４８の上部（図２のＡ−Ａ断面）には、図３に示すロック機構が設けられている。即ちモータハウジング４４内のロータ４８の上部には、アーチ形状を有し、アーチ形状の内側部に係合凸部６０ａ（本発明における係合爪部に相当）を有するロックアーム６０（本発明における連結部材に相当）が配置されている。このロックアーム６０は、一端がモータハウジング４４にピン４４ａにより揺動可能に取り付けられており他端に電磁コイル６２を有している。また、図２のように、この電磁コイル６２の上部にはモータハウジング４４に固定されている板状の磁石６４が対向配置されていると共に電磁コイル６２の下部にはステータ４６に固定されている金属板６６が対向配置されている。なお、電磁コイル６２，板状の磁石６４および金属板６６が本発明におけるソレノイドに相当する。

更に、ロックアーム６０の電磁コイル６２を有する側の端部には、バネ６７（本発明における連結部材に相当）の一端が取り付けられていると共にこのバネ６７の他端がモータハウジング４４の内壁面に取り付けられロックアーム６０を回転軸５０の方向に付勢している。

一方、モータ４０のロータ４８の上面には、回転軸５０に固着されロータ４８と共に回転するロックホルダ６８（本発明における回転部材に相当）が設けられている。このロックホルダ６８には、ロックアーム６０の係合凸部６０ａと係合する係合凹部６８ａ（本発明における係合凹部に相当）が１カ所以上（図では４カ所）設けられている。

なお、モータ４０側のモータハウジング４４はピニオンシャフト１２ｂの上端に接続されていると共に、キャリア５８は図示しないユニバーサルジョイントを介して操舵軸１２ａの下端に接続されている。

この伝達比可変操舵装置１においては、まず、車速センサ２７により検出された車両速度及びハンドル操舵角センサ２５により検出された操舵角が操舵制御部３０に入力されると、操舵制御部３０は、ＣＰＵ３１が実行する操舵制御プログラム３３ｐにより車両速度及び操舵角に基づき目標舵角の演算を行い、この目標舵角に基づく制御信号が伝達比可変機構１４に対して出力される。この制御信号に基づき伝達比可変機構１４のモータ４０が駆動され操舵輪２４に対して目標舵角に対応した操舵角を与える。

以下にロック機構の動作について説明する。操舵制御部３０は、エンジン動作（イグニッションスイッチがオン状態）時およびモータ４０が故障していない場合には、図３（ａ）に示すように、電磁コイル６２に対して通電を行なうことにより、電磁コイル６２に対しロックアーム６０の下に隠れた格好になっている金属板６６に沿った方向の力が作用する。これによりロックアーム６０は、バネ６７のバネ力に抗してモータハウジング４４の内周壁方向、即ちロックホルダ６８から離間する方向に移動しロックアーム６０の係合凸部６０ａとロックホルダ６８の係合凹部６８ａの係合が解除される（本発明における非連結位置に相当）。従って、操舵輪２４側からの過大な逆入力が無い場合及びモータ４０が故障していない場合には、伝達比可変機構を介して車速に基づき求められる伝達比により操舵輪２４の操舵が行われる。

一方、エンジン停止（イグニッションスイッチがオフ状態）あるいはモータ４０が故障したと判定した場合には、図４に示すように、電磁コイル６２に対する通電を中止することにより、バネ６７のバネ力によりロックアーム６０の係合凸部６０ａとロックホルダ６８の係合凹部６８ａとを係合させる（本発明における連結位置に相当）。つまり、ロックアーム６０の係合凸部６０ａの位置がロックホルダ６８の係合凹部６８ａの位置と一致する場合には、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａが直接係合し、ロックアーム６０の係合凸部６０ａの位置がロックホルダ６８の係合凹部６８ａの位置と一致しない場合には、ロックホルダ６８が回転することにより係合凸部６０ａの位置が係合凹部６８ａの位置と一致した時に係合凸部６０ａと係合凹部６８ａが係合する。従って、モータ４０が故障した場合であっても固定された伝達比による操舵が可能となる。

なお、電磁コイル６２に対する通電はＰＷＭ（＝Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により、印加電圧を調整する方法により行なう。操舵制御部３０では、操舵制御プログラム３３ｐによって電磁コイル６２に印加する電圧を決定し、その印加電圧に対応するデューティ比に基づいてＰＷＭ信号を生成する。

次に、操舵制御部３０のＣＰＵ３１により実行される操舵制御プログラム３３ｐの、本発明の第１の実施の形態におけるロック機構の動作処理の第１例について、図６のフローチャート，図３，図４および図５（ｂ）を用いて説明する。まず、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化したかどうかを調べ、該変化がある場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）には電磁コイル６２に印加する電圧を図５（ｂ）のようにＶ_０からＶｂにするためにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ２）。その後で、ロック機構が動作中である旨のフラグをセットする（Ｓ３）。このとき、電磁コイル６２の発生する電磁力が減じた分バネ６７の収縮力が勝ることにより、図３（ａ）のように係合凸部６０ａがロックホルダ６８の外縁部からｄ_１１だけ離れた位置（本発明の非連結位置に相当）にあったロックアーム６０が、電磁コイル６２の電磁力とバネ６７の収縮力とが平衡する新たな位置、即ち、図３（ｂ）のように係合凸部６０ａとロックホルダ６８の外縁部との距離がｄ_１２の位置（本発明の手前位置に相当）に移動する。但し、係合凸部６０ａとロックホルダ６８の外縁部は接触していないので、ロックホルダ６８は回転可能である。

イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化しない場合（Ｓ１：Ｎｏ）で、イグニッションスイッチがオン状態である場合（Ｓ４：Ｎｏ）には、ロック動作を中止しロックアーム６０を図３（ａ）の通常の解放位置に戻して伝達比可変操舵装置１の通常時における処理を実施する（Ｓ１０）。イグニッションスイッチがオフ状態である場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）には、ロック機構が動作中であるかどうかを調べ、ロック機構が動作中でない場合（Ｓ５：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフ状態でロック機構が動作中である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）には、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化してからの時間を調べ、所定の時間であるＴｂ（例えば、５秒）を経過しているかどうか判定する。Ｔｂを経過していない場合（Ｓ６：Ｎｏ）には、現在の状態を維持したまま処理を終了する。Ｔｂを経過している場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）には、電磁コイル６２に対する印加電圧Ｖを０Ｖとし（Ｓ７）、ロック機構が動作中である旨のフラグをクリアする（Ｓ８）。このとき、電磁コイル６２は電磁力を全く発生しなくなるのでバネ６７の収縮力によって、図３（ｂ）の状態から図４のように係合凸部６０ａが係合凹部６８ａに完全に係合し、ロック状態となる。

なお、Ｔｂは、図３（ａ）のように係合凸部６０ａがロックホルダ６８の外縁部からｄ_１１だけ離れた位置にあるロックアーム６０が、図３（ｂ）のように係合凸部６０ａとロックホルダ６８の外縁部との距離がｄ_１２の位置に移動を完了するまでの時間よりも長く設定される。また、Ｔｂは、電磁コイル６２のインダクタンスおよび電磁コイル６２に含まれる抵抗分によって決まる時定数（即ち、電磁コイル６２の両端の電圧がＶ_０からＶｂになるまでの遅れ時間）も考慮して決められるものである。

以下、操舵制御部３０のＣＰＵ３１により実行される操舵制御プログラム３３ｐの、本発明の第１の実施の形態におけるロック機構の動作処理の第２例について、図７のフローチャート，図３，図４および図５（ｃ）を用いて説明する。まず、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化したかどうかを調べ、該変化がある場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）には電磁コイル６２への印加電圧Ｖを図５（ｃ）のようにＶ_０からＶｃにするためにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ１２）。その後で、ロック機構が動作中である旨のフラグをセットする（Ｓ１３）。このとき、イグニッションスイッチがオン状態のときには、図３（ａ）のように係合凸部６０ａがロックホルダ６８の外縁部からｄ_１１だけ離れた位置にあったロックアーム６０が、電磁コイル６２の電磁力が減じた分バネ６７の収縮力により引かれ、両者が新たに平衡する平衡する位置、即ち、図３（ｂ）のように係合凸部６０ａとロックホルダ６８の外縁部との距離がｄ_１２の位置に移動する。但し、係合凸部６０ａとロックホルダ６８の外縁部は接触していないので、ロックホルダ６８は回転可能である。

イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化しない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）で、イグニッションスイッチがオン状態である場合（Ｓ１４：Ｎｏ）には、ロック動作を中止しロックアーム６０を図３（ａ）の通常の解放位置に戻して伝達比可変操舵装置１の通常時における処理を実施する（Ｓ２１）。イグニッションスイッチがオフ状態である場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）には、ロック機構が動作中であるかどうかを調べ、ロック機構が動作中でない場合（Ｓ１５：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフ状態でロック機構が動作中である場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）には、電磁コイル６２への印加電圧Ｖ（即ち、ＰＷＭデューティ比）を変更するタイミングかどうか調べ、変更タイミングであれば（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを現在の値からＶｃｏｆ（例えば０．１Ｖ）だけ減じた値となるようにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ１７）。このとき、ロックアーム６０は、電磁コイル６２の電磁力が減じた分バネ６７の収縮力が勝り、両者が新たに平衡する位置（ロックホルダ６８に近づく位置）に移動する。変更タイミングでない場合（Ｓ１６：Ｎｏ）には次のステップ（Ｓ１８）に進む。

図５（ｃ）において、電磁コイル６２への印加電圧ＶがＶ_１近傍の値をとると、バネ６７の収縮力が電磁コイル６２の電磁力を上回り、バネ６７と電磁コイル６２は平衡状態を保つことができず、係合凸部６０ａが係合凹部６８ａに係合する（図４参照）。

ＰＷＭデューティ比変更後の電磁コイル６２への印加電圧ＶがＶ_２以下とならない場合（Ｓ１８：Ｎｏ）には、現在の状態を維持して処理を終了する。電磁コイル６２への印加電圧ＶがＶ_２以下となった場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）には、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを０Ｖとし（Ｓ１９）、ロック機構が動作中である旨のフラグをクリアする（Ｓ２０）。

なお、電圧Ｖ_１は、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａが完全に係合した状態で電磁コイル６２に印加したときに、係合状態が解除されない電圧の平均値である。また、電圧Ｖ_２は、部品特性のばらつきを考慮した場合の係合状態が解除されないもの（いわゆる最悪値）で、電圧Ｖ_１よりも小さい値を設定してある。

以下、操舵制御部３０のＣＰＵ３１により実行される操舵制御プログラム３３ｐの、本発明の第１の実施の形態におけるロック機構の動作処理の第３例について、図８のフローチャート，図３，図４および図５（ｄ）を用いて説明する。本処理は、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化した場合に、電磁コイル６２に印加する電圧を図５（ｄ）のように時間に対して一定に比率で減じていくものである。まず、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化したかどうかを調べ、該変化がある場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）には電磁コイル６２への印加電圧ＶをＶ_０からＶｄｏｆだけ減じるためにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ３２）。そのあとで、ロック機構が動作中である旨のフラグをセットする（Ｓ３３）。

イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化しない場合（Ｓ３１：Ｎｏ）で、イグニッションスイッチがオン状態である場合（Ｓ３４：Ｎｏ）には、ロック動作を中止しロックアーム６０を図３（ａ）の通常の解放位置に戻して伝達比可変操舵装置１の通常時における処理を実施する（Ｓ４１）。イグニッションスイッチがオフ状態である場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）には、ロック機構が動作中であるかどうかを調べ、ロック機構が動作中でない場合（Ｓ３５：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフ状態でロック機構が動作中である場合（Ｓ３５：Ｙｅｓ）には、電磁コイル６２への印加電圧Ｖ（即ち、ＰＷＭデューティ比）を変更するタイミングかどうか調べ、変更タイミングであれば（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを現在の値からＶｄｏｆだけ減じた値とするようにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ３７）。変更タイミングでない場合（Ｓ３６：Ｎｏ）には次のステップ（Ｓ３８）に進む。このとき、ロックアーム６０は、電磁コイル６２の電磁力が減じた分バネ６７の収縮力が勝り、電磁コイル６２の電磁力とバネ６７の収縮力とが平衡する位置（ロックホルダ６８に近づく位置）に移動する。

図５（ｄ）において、電磁コイル６２に印加する電圧Ｖの値がＶ_１近傍の値をとると、バネ６７の収縮力が電磁コイル６２の電磁力を上回り、バネ６７と電磁コイル６２は平衡状態を保つことができず、係合凸部６０ａが係合凹部６８ａに係合する（図４参照）。

ＰＷＭデューティ比変更後の電圧が０Ｖ以下となる場合（Ｓ３８：Ｙｅｓ）は、Ｖ＝０として（Ｓ３９）ロック機構が動作中である旨のフラグをクリアする（Ｓ４０）。

Ｖｄｏｆによって表される、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを時間に対して減じる比率（Ｖ_０／Ｔｄ）は、終始一定であってもよいし、係合凸部６０ａがロックホルダ６８に係合する電圧値Ｖ_１の近傍で該比率を変更する方法を採ってもよい。

上述した構成の他に、図１１（ａ）のように、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの少なくとも一方あるいは双方にゴム等の弾性部材６０ｂおよび６８ｂを貼り付けることによって、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音をさらに低減することが可能である。また、先に説明したロック機構の動作処理を用いず、図５（ａ）のように、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化した際に、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを直ちに０Ｖにした場合でも、該弾性部材を貼り付けることによって、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音を低減することが可能である。

また、図１１（ｂ）のように、バネ６７を弾性係数の異なる２つのバネ６７ａ，６７ｂを直列接続するという構成とすることによって、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音をさらに低減することが可能である。これは、まず弾性係数のより大きいバネ６７ａが先に収縮し、次いで弾性係数のより小きいバネ６７ｂが収縮することでロックアーム６０の移動速度を遅くし、係合時の衝撃を緩和して音を小さくするものである。また、先に説明したロック機構の動作処理を用いず、図５（ａ）のように、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化した際に、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを直ちに０Ｖにした場合でも、該弾性係数の異なる２つのバネという構成によって、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音を低減することが可能である。

さらに、上述の、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの少なくとも一方あるいは双方にゴム等の弾性部材を貼り付けること、および、バネ６７を弾性係数の異なる２つのバネ６７ａ，６７ｂを直列接続するという構成とすることの両方を同時に用いても、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音をさらに低減することが可能である。この場合も、先に説明したロック機構の動作処理を用いず、図５（ａ）のように、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化した際に、電磁コイル６２への印加電圧Ｖを直ちに０Ｖにした場合でも、該弾性部材を貼り付け、かつ該弾性係数の異なる２つのバネを含む構成によって、係合凸部６０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音を低減することが可能である。

次に、図９および図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる伝達比可変操舵装置の説明を行なう。なお、この第２の実施の形態にかかる伝達比可変操舵装置は、図１に示すように第１の実施の形態にかかる伝達比可変操舵装置１のロック機構（図２あるいは図３参照）の構造を、図９で示される構造に置換したものである。よって、ロック機構以外の部分については、第１の実施の形態にかかる伝達比可変操舵装置１の構成と同一であるため、第１の実施の形態にかかる伝達比可変操舵装置１の説明で用いた図１から図８において各構成に付した符号を用いて説明を行なう。

図９において、ロックピン７０（本発明における連結部材に相当）は、モータハウジング上に取り付けられた回転ベース７２に対し回転可能に取り付けられ、その後端部７３においてがソレノイド７５（本発明におけるソレノイドに相当）と結合されている。また、ソレノイド７５の付勢が解除されたときに、ロックピン７０を元の位置に弾性復帰させるコイルバネ７１（本発明における弾性部材に相当）が設けられている。本構成により、ソレノイド７５は印加された電圧に応じて、コイルバネ７１による回転力に反して係合凸部７０ａ（本発明における係合爪部に相当）を係合凹部６８ａ（本発明における係合凹部に相当）から解放させる力をロックピン７０に加えることができる。これにより、ロックピン７０は回転ベース７２を中心として係合凸部７０ａを係合凹部６８ａに係合、開放させるよう駆動することができる。なお、ソレノイド７５は、ＰＷＭによりデューティ駆動される。

操舵制御部３０のＣＰＵ３１により実行される操舵制御プログラム３３ｐの、本発明の第２の実施の形態におけるロック機構の動作処理の第１例について、図６のフローチャート，図５（ｂ），図９，および図１０を用いて説明する。まず、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化したかどうかを調べ、該変化がある場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）にはソレノイド７５への印加電圧Ｖを図５（ｂ）のようにＶ_０からＶｂにするためにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ２）。そのあとで、ロック機構が動作中である旨のフラグをセットする（Ｓ３）。このとき、ソレノイド７５の吸引力が減じた分コイルバネ７１の回転力が勝ることにより、図９（ａ）のように係合凸部７０ａがロックホルダ６８の外縁部からｄ_２１だけ離れた位置（本発明の非連結位置に相当）にあったロックピン７０が、ソレノイド７５の吸引力とコイルバネ７１の回転力とが平衡する新たな位置、即ち、図９（ｂ）のように係合凸部７０ａとロックホルダ６８の外縁部との距離がｄ_２２の位置（本発明の手前位置に相当）に移動する。但し、係合凸部７０ａとロックホルダ６８の外縁部は接触していないので、ロックホルダ６８は回転可能である。

イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化しない場合（Ｓ１：Ｎｏ）で、イグニッションスイッチがオン状態である場合（Ｓ４：Ｎｏ）には、ロック動作を中止しロックピン７０を図９（ａ）の通常の解放位置に戻して伝達比可変操舵装置１の通常時における処理を実施する（Ｓ１０）。イグニッションスイッチがオフ状態である場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）には、ロック機構が動作中であるかどうかを調べ、ロック機構が動作中でない場合（Ｓ５：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフ状態でロック機構が動作中である場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）には、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化してからの時間を調べ、所定の時間であるＴｂ（例えば、５秒）を経過しているかどうか判定する。Ｔｂを経過していない場合（Ｓ６：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。Ｔｂを経過している場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）には、ソレノイド７５への印加電圧Ｖをゼロとし（Ｓ７）、ロック機構が動作中である旨のフラグをクリアする（Ｓ８）。このとき、ソレノイド７５は吸引力を全く発生せずコイルバネ７１の回転力によって、図９（ｂ）の状態から図１０のように係合凸部７０ａが係合凹部６８ａに完全に係合し、ロック状態となる。

なお、Ｔｂは、図９（ａ）のように係合凸部７０ａがロックホルダ６８の外縁部からｄ_２１だけ離れた位置にあるロックピン７０が、図９（ｂ）のように係合凸部７０ａとロックホルダ６８の外縁部との距離がｄ_２２の位置に移動を完了するまでの時間よりも長く設定される。また、Ｔｂは、ソレノイド７５のインダクタンスおよびソレノイド７５に含まれる抵抗分によって決まる時定数も考慮して決められるものである。

以下、操舵制御部３０のＣＰＵ３１により実行される操舵制御プログラム３３ｐの、本発明の第２の実施の形態におけるロック機構の動作処理の第２例について、図７のフローチャート，図５（ｃ），図９，および図１０を用いて説明する。まず、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化したかどうかを調べ、該変化がある場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）にはソレノイド７５への印加電圧Ｖを図５（ｃ）のようにＶ_０からＶｃにするためにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ１２）。その後で、ロック機構が動作中である旨のフラグをセットする（Ｓ１３）。このとき、ソレノイド７５の吸引力が減じた分コイルバネ７１の回転力が勝ることにより、図９（ａ）のように係合凸部７０ａがロックホルダ６８の外縁部からｄ_２１だけ離れた位置にあったロックピン７０が、ソレノイド７５の吸引力とコイルバネ７１の回転力とが平衡する新たな位置、即ち、図９（ｂ）のように係合凸部７０ａとロックホルダ６８の外縁部との距離がｄ_２２の位置に移動する。但し、係合凸部７０ａとロックホルダ６８の外縁部は接触していないので、ロックホルダ６８は回転可能である。

イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化しない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）で、イグニッションスイッチがオン状態である場合（Ｓ１４：Ｎｏ）には、ロック動作を中止しロックピン７０を図９（ａ）の通常の解放位置に戻して伝達比可変操舵装置１の通常時における処理を実施する（Ｓ２１）。イグニッションスイッチがオフ状態である場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）には、ロック機構が動作中であるかどうかを調べ、ロック機構が動作中でない場合（Ｓ１５：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフ状態でロック機構が動作中である場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）には、ソレノイド７５への印加電圧Ｖ（即ち、ＰＷＭデューティ比）を変更するタイミングかどうか調べ、変更タイミングであれば（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを現在の値からＶｃｏｆ（例えば０．１Ｖ）だけ減じた値とするようにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ１７）。このとき、ロックピン７０は、ソレノイド７５の吸引力が減じた分コイルバネ７１により回転し、ソレノイド７５の吸引力とコイルバネ７１の回転力とが平衡する位置（ロックホルダ６８に近づく位置）に移動する。変更タイミングでない場合（Ｓ１６：Ｎｏ）には次のステップ（Ｓ１８）に進む。

図５（ｃ）において、ソレノイド７５への印加電圧Ｖの値がＶ_１近傍の値をとると、コイルバネ７１の回転力がソレノイド７５の吸引力を上回り、係合凸部７０ａが係合凹部６８ａに係合する（図１０参照）。

ＰＷＭデューティ比変更後のソレノイド７５への印加電圧ＶがＶ_２以下とならない場合（Ｓ１８：Ｎｏ）には、現在の状態を維持して処理を終了する。ソレノイド７５への印加電圧ＶがＶ_２以下となっている場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）には、ソレノイド７５への印加電圧Ｖをゼロとし（Ｓ１９）、ロック機構が動作中である旨のフラグをクリアする（Ｓ２０）。

なお、電圧Ｖ_１は、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａが完全に係合した状態でソレノイド７５に印加したときに、係合状態が解除されない電圧の平均値である。また、電圧Ｖ_２は、部品特性のばらつきを考慮した場合の係合状態が解除されないもの（いわゆる最悪値）で、電圧Ｖ_１よりも小さい値を設定してある。

以下、操舵制御部３０のＣＰＵ３１により実行される操舵制御プログラム３３ｐの、本発明の第１の実施の形態におけるロック機構の動作処理の第３例について、図８のフローチャート図５（ｄ），図９，および図１０を用いて説明する。本処理は、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化した場合に、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを図５（ｄ）のように時間に対して一定に比率で減じていくものである。まず、イグニッションスイッチ（図示せず）がオン状態からオフ状態に変化したかどうかを調べ、該変化がある場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）にはソレノイド７５への印加電圧ＶをＶ_０からＶｄｏｆだけ減じるためにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ３２）。そのあとで、ロック機構が動作中である旨のフラグをセットする（Ｓ３３）。

イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化しない場合（Ｓ３１：Ｎｏ）で、イグニッションスイッチがオン状態である場合（Ｓ３４：Ｎｏ）には、ロック動作を中止しロックピン７０を図９（ａ）の通常の解放位置に戻して伝達比可変操舵装置１の通常時における処理を実施する（Ｓ４１）。イグニッションスイッチがオフ状態である場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）には、ロック機構が動作中であるかどうかを調べ、ロック機構が動作中でない場合（Ｓ３５：Ｎｏ）には、何もせずに処理を終了する。

イグニッションスイッチがオフ状態でロック機構が動作中である場合（Ｓ３５：Ｙｅｓ）には、ソレノイド７５への印加電圧Ｖ（即ち、ＰＷＭデューティ比）を変更するタイミングかどうか調べ、変更タイミングであれば（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを現在の値からＶｄｏｆだけ減じた値とするようにＰＷＭデューティ比を変更する（Ｓ３７）。変更タイミングでない場合（Ｓ３６：Ｎｏ）には次のステップに進む。このとき、ロックピン７０は、ソレノイド７５の吸引力が減じた分コイルバネ７１により回転し、ソレノイド７５の吸引力とコイルバネ７１の回転力とが平衡する位置（ロックホルダ６８に近づく位置）に移動する。

図５（ｄ）において、ソレノイド７５への印加電圧Ｖの値がＶ_１近傍の値をとると、コイルバネ７１の回転力がソレノイド７５の吸引力を上回り、係合凸部７０ａが係合凹部６８ａに係合する（図１０参照）。

ＰＷＭデューティ比変更後の電圧が０Ｖ以下となる場合（Ｓ３８：Ｙｅｓ）は、Ｖ＝０として（Ｓ３９）ロック機構が動作中である旨のフラグをクリアする（Ｓ４０）。

Ｖｄｏｆによって表される、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを時間に対して減じる比率（Ｖ_０／Ｔｄ）は、終始一定であってもよいし、係合凸部７０ａが係合凹部６８ａに係合する電圧値Ｖ_１の近傍で比率を変更する方法を採ってもよい。

上述した構成の他に、図１２のように、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの少なくとも一方あるいは双方にゴム等の弾性部材７０ｂおよび６８ｂを貼り付けることによって、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音をさらに低減することが可能である。また、先に説明したロック機構の動作処理を用いず、図５（ａ）のように、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化した際に、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを直ちに０Ｖにした場合でも、該弾性部材を貼り付けることによって、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音を低減することが可能である。

また、図９において、コイルバネ７１を弾性係数の異なる２つのコイルバネを直列接続するという構成（図示せず）とすることによって、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音をさらに低減することが可能である。これは、まず弾性係数のより大きいコイルバネが先に回転し、次いで弾性係数のより小きいコイルバネが回転することでロックピン７０の移動速度を遅くし、係合時の衝撃を緩和して音を小さくするものである。また、先に説明したロック機構の動作処理を用いず、図５（ａ）のように、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化した際に、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを直ちに０Ｖにした場合でも、該弾性係数の異なる２つのバネという構成によって、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音を低減することが可能である。

さらに、上述の、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの少なくとも一方あるいは双方にゴム等の弾性部材を貼り付けること、および、コイルバネ７１を弾性係数の異なる２つのコイルバネを直列接続するという構成（図示せず）とすることの両方を同時に用いても、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音をさらに低減することが可能である。この場合も、先に説明したロック機構の動作処理を用いず、図５（ａ）のように、イグニッションスイッチがオン状態からオフ状態に変化した際に、ソレノイド７５への印加電圧Ｖを直ちに０Ｖにした場合でも、弾性部材を貼り付け、かつ該弾性係数の異なる２つのバネを含む構成によって、係合凸部７０ａと係合凹部６８ａの係合時に発生する音を低減することが可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

本発明の伝達比可変操舵装置の一例を示す図。 本発明の伝達比可変操舵装置の伝達比可変機構の構成図。 実施例１における伝達比可変機構のロック機構の動作概略図。 図３に続く実施例１における伝達比可変機構のロック機構の動作概略図。 電磁コイルあるいはソレノイドに通電する電圧の時間変化を示す図。 電磁コイルあるいはソレノイドに通電する電圧の印加方法の第１の例を説明するフロー図。 電磁コイルあるいはソレノイドに通電する電圧の印加方法の第２の例を説明するフロー図。 電磁コイルあるいはソレノイドに通電する電圧の印加方法の第３の例を説明するフロー図。 実施例２における伝達比可変機構のロック機構の動作概略図。 図９に続く実施例２における伝達比可変機構のロック機構の動作概略図。 実施例１の変形例である伝達比可変機構のロック機構の動作概略図。 実施例２の変形例である伝達比可変機構のロック機構の動作概略図。

符号の説明

１ 伝達比可変操舵装置
１０ 操舵ハンドル
１２ａ 操舵軸
１４ 伝達比可変機構
２４ 操舵輪
２６ 舵角センサ
２８ ＥＣＵ
４０ モータ
４２ 減速機
６０ ロックアーム
６０ａ 係合凸部
６２ 電磁コイル
６４ 磁石
６８ 回転部材
６８ａ 係合凹部
７０ ロックピン
７０ａ 係合凸部
７１ コイルバネ
７５ ソレノイド

Claims (4)

1. ステアリングに接続される入力軸と、
   転舵輪側に接続される出力軸と、
   前記入力軸の回転角に対して前記出力軸の回転角を可変にする伝達比可変機構と、
   前記入力軸と前記出力軸とを一体的に回転可能とする連結位置と、その連結状態を解除して前記伝達比可変モータにより前記入力軸から前記出力軸への伝達比を可変とする非連結位置との間で移動可能に設けられた連結部材と、
   その連結部材を前記連結位置に向かって付勢する弾性部材と、
   その弾性部材の付勢力に抗して前記連結部材を前記非連結位置に保持するソレノイドと、
   前記ソレノイドに駆動電圧を印加して前記連結部材を前記非連結位置に維持する一方、前記弾性部材の弾性力より小さくかつ前記連結部材が最終的に連結位置へ移動する間の移動速度を低減する抵抗となる電磁力を残存させる電圧低減過程を経て前記連結部材を最終的に前記連結位置まで移動させるソレノイド駆動制御装置と、
   を含むことを特徴とする伝達比可変操舵装置。
2. 前記ソレノイド駆動制御装置は、前記連結部材を前記非連結位置から前記連結位置に移動させる際に、前記駆動電圧を漸減させる電圧低減過程を経て前記連結部材を最終的に前記連結位置まで移動させる請求項１に記載の伝達比可変操舵装置。
3. 前記ソレノイド駆動制御装置は、前記連結部材を前記非連結位置から前記連結位置に移動させる際に、その連結部材が前記連結位置までは達しない手前位置で前記弾性部材の弾性力と前記ソレノイドの電磁力が釣り合うように前記駆動電圧を低減して、その連結部材をその手前位置で一旦停止させた後、最終的にソレノイドの駆動電圧をゼロとする請求項１に記載の伝達比可変操舵装置。
4. 前記伝達比可変操舵装置は、
   前記入力軸と一体に回転するハウジングと、
   このハウジング内に固定され回転軸が減速機を介して前記出力軸に回転を伝達する前記伝達比可変モータと、
   前記伝達比可変モータの回転軸と同心的かつ一体的に形成され、外周部に少なくとも一つの係合凹部を有する回転部材と、
   その回転部材の外周に対向して位置する係合爪部を有し、その係合爪部が前記係合凹部に係合した前記連結位置と、該係合爪部が前記係合凹部から離脱して前記回転部材の外周から一定の距離だけ離間した前記非連結位置との間で移動可能なように前記ハウジングに取り付けられた前記連結部材と、
   その連結部材の係合爪部が前記回転部材の係合凹部に係合する前記連結位置に向かって前記連結部材を付勢する前記弾性部材と、
   その弾性部材の付勢力に抗して前記連結部材をその係合爪部が前記回転部材の信号凹部から離脱して該回転部材の外周から離間した前記非連結位置に移動させた状態に付勢する前記ソレノイドと、
   を含み、
   前記ソレノイド駆動制御装置が前記連結部材を前記非連結位置に付勢した状態から、前記電圧低減過程を経て前記連結部材を前記連結位置へ前記弾性部材の弾性力に基づいて移動させることにより、前記ハウジングを介して前記入力軸と前記伝達比可変モータの回転軸が一体化され、さらに前記減速機を介して前記入力軸と前記出力軸が一体的に回転可能となる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の伝達比可変操舵装置。

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