(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024033087
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】ステアバイワイヤ式操舵システム
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20240306BHJP
B62D 5/04 20060101ALI20240306BHJP
B62D 119/00 20060101ALN20240306BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B62D5/04
B62D119:00
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022136476
(22)【出願日】2022-08-30
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100130513
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 直也
(74)【代理人】
【識別番号】100074206
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 文二
(74)【代理人】
【識別番号】100130177
【弁理士】
【氏名又は名称】中谷 弥一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100127340
【弁理士】
【氏名又は名称】飛永 充啓
(72)【発明者】
【氏名】石川 慎太朗
(72)【発明者】
【氏名】有竹 恭大
【テーマコード（参考）】
3D232
3D333
【Ｆターム（参考）】
3D232CC34
3D232DA15
3D232DA64
3D232DA84
3D232DA88
3D232EB12
3D232EC23
3D232EC37
3D232FF01
3D232GG01
3D333CB02
3D333CB29
3D333CB45
3D333CC28
3D333CC39
3D333CD04
3D333CD16
3D333CD19
3D333CE36
3D333CE55
(57)【要約】
【課題】車両姿勢を電子的に自動制御することが容易なステアバイワイヤ式操舵システムにする。
【解決手段】車両走行状況を監視する走行監視装置６４と、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替えて車両姿勢を自動制御する電子制御装置８とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】車両走行状況を監視する走行監視装置６４と、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替えて車両姿勢を自動制御する電子制御装置８とを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
運転者によって操作されるステアリングホイールと、
前記ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、
前記ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられ、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量に応じて転舵輪の向きを変化させる転舵アクチュエータと、を備える車両用ステアバイワイヤ式操舵システムにおいて、
車両走行状況を監視する走行監視装置と、
所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、前記ステアリングホイールの操作を前記転舵アクチュエータの制御に反映させない状態に切り替えて車両姿勢を自動制御する電子制御装置と、をさらに備えることを特徴とする車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
前記ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、
前記ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられ、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量に応じて転舵輪の向きを変化させる転舵アクチュエータと、を備える車両用ステアバイワイヤ式操舵システムにおいて、
車両走行状況を監視する走行監視装置と、
所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、前記ステアリングホイールの操作を前記転舵アクチュエータの制御に反映させない状態に切り替えて車両姿勢を自動制御する電子制御装置と、をさらに備えることを特徴とする車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【請求項2】
前記ステアリングホイールの回転を阻止可能なロック状態と、前記ステアリングホイールの回転を許容するフリー状態とを切り替え可能なステアリングロック装置をさらに備え、
前記電子制御装置が、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したときに前記ステアリングロック装置に前記ロック状態への移行を指令し 、この指令後に車両姿勢を自動制御する請求項１に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
前記電子制御装置が、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したときに前記ステアリングロック装置に前記ロック状態への移行を指令し 、この指令後に車両姿勢を自動制御する請求項１に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【請求項3】
前記電子制御装置が、前記ロック状態への移行を指令した後、この移行の完了を検知したときに前記車両姿勢の自動制御を開始する請求項２に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【請求項4】
前記ステアリングロック装置が、
前記ステアリングホイールと一体に回転するシャフトと、
回転しないように固定された固定部材と、
前記シャフトと前記固定部材のうちの一方に連結された内方部材と、
前記シャフトと前記固定部材のうちの他方に連結され前記内方部材を取り囲む外輪と、
前記内方部材と前記外輪の内周との間に配置された係合子と、
前記係合子を保持し、前記内方部材と前記外輪の内周の間に前記係合子を係合させる係合位置と、前記内方部材と前記外輪の内周の間への前記係合子の係合を解除する係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持された保持器と、
軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、
通電により前記アーマチュアを吸引して軸方向に移動させる電磁石と、
前記アーマチュアの移動に応じて、前記保持器を前記係合位置と前記係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる動作変換機構と、を有する請求項２又は３に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
前記ステアリングホイールと一体に回転するシャフトと、
回転しないように固定された固定部材と、
前記シャフトと前記固定部材のうちの一方に連結された内方部材と、
前記シャフトと前記固定部材のうちの他方に連結され前記内方部材を取り囲む外輪と、
前記内方部材と前記外輪の内周との間に配置された係合子と、
前記係合子を保持し、前記内方部材と前記外輪の内周の間に前記係合子を係合させる係合位置と、前記内方部材と前記外輪の内周の間への前記係合子の係合を解除する係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持された保持器と、
軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、
通電により前記アーマチュアを吸引して軸方向に移動させる電磁石と、
前記アーマチュアの移動に応じて、前記保持器を前記係合位置と前記係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる動作変換機構と、を有する請求項２又は３に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【請求項5】
前記電子制御装置が、前記電磁石に流れる電流と、前記ステアリングホイールと一体に回転する軸上のトルクとのうちの少なくとも電流に基づいて前記ステアリングロック装置の前記ロック状態への移行を検知する請求項４に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【請求項6】
前記電子制御装置が、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量を無視する状態に移行する請求項１に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【請求項7】
前記電子制御装置が、前記車両姿勢の自動制御後に自動停車制御を行うか否かを所定条件に基づいて決定し、その自動停車後に前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの位相を合わせるように自動制御する請求項１又は２に記載の車両用ステアバイワイヤ式操舵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ステアリングホイールと転舵輪との間が機械的に切り離された状態で転舵輪の転舵を行なうステアバイワイヤ式操舵システムに関する。
【背景技術】
【0002】
運転者によるステアリングホイールの回転操作に応じて車両の転舵輪の向きを変化させる操舵装置として、ステアバイワイヤ方式のものが知られている（例えば、特許文献１）。ステアバイワイヤ式操舵システムは、ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられた転舵アクチュエータとを有し、その転舵アクチュエータが、操舵センサで検知されるステアリングホイールの操作量に応じて作動し、転舵輪の向きを変化させるようになっている。
【0003】
このステアバイワイヤ式操舵システムは、運転者によるステアリングホイールの操作量をいったん電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータの動作を制御するので、例えば、ステアリングホイールを回転操作したときの転舵輪の向きの変化量を車両の走行速度に応じて調整するといったように、車両の走行状態に応じてステアリングホイールの操作量と転舵アクチュエータの動作量の対応関係を最適化することが可能であり、乗り物の走行安定性や運動性能の向上を可能とするものとして期待されている。
【0004】
一般に、車両のステアバイワイヤ式操舵システムにおいては、車速やステアリングホイールの操作量等に基づいて演算される操舵反力をステアリングホイールに与える反力モータと、反力モータを制御する反力コントローラとを有する。例えば、特許文献１では、反力コントローラは、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したときに、反力モータで発生する操舵反力の大きさを補正して増大させる制御を行なう。これにより、転舵輪の向きがストロークエンドに到達したことを運転者はステアリングホイールを通じて感知することができる。
【0005】
また、近年では、車両に前方撮影カメラ、レーダ装置、各種のセンサを搭載し、これらによって運転状況を監視し、その検知された状況に応じて車両を電子制御する自動運転技術が発展している（例えば、特許文献２、３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０２０－１６８９５２号公報
【特許文献2】特開２０２１－１７２０９７号公報
【特許文献3】特開２０１９－４３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１のステアバイワイヤ式操舵システムでは、常に運転者がステアリングホイールを回転させることが可能なため、車両の姿勢を電子制御装置で自動制御する場合、運転者によるステアリングホイールの操作があると、この操作に対応の操作量が操舵センサで検知される。検知されたステアリングホイールの操作量を自動制御に優先して転舵アクチュエータの制御に反映させるか否か、また、反映させる場合にどのように反映させるかを電子制御装置で決定することが困難である。特に、車両がスリップして車両の姿勢が不安定になった場合、障害物（走路上の落石、走路へ飛び出す人物等）の回避が必要になった場合等、危険回避を要する突発的な走行状況においては、人間の直感に従って転舵等を行うよりも、電子的に車両の状態を確認して適切に転舵等を行うことが求められる。
【0008】
上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、車両姿勢を電子的に自動制御することが容易なステアバイワイヤ式操舵システムにすることである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するため、この発明は、運転者によって操作されるステアリングホイールと、前記ステアリングホイールの操作量を検知する操舵センサと、前記ステアリングホイールに対して機械的に切り離して設けられ、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量に応じて転舵輪の向きを変化させる転舵アクチュエータと、を備える車両用ステアバイワイヤ式操舵システムにおいて、車両走行状況を監視する走行監視装置と、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、前記ステアリングホイールの操作を前記転舵アクチュエータの制御に反映させない状態に切り替えて車両姿勢を自動制御する電子制御装置と、をさらに備えることを特徴とする車両用ステアバイワイヤ式操舵システム、という構成１を採用した。
【0010】
上記構成１によると、車両姿勢を自動制御すべき所定の車両走行状況になったことを走行監視装置で検知した際、電子制御装置がステアリングホイールの操作を転舵アクチュエータの制御に反映させない状態に切り替える制御を行ってから車両姿勢を自動制御するので、運転者がステアリングホイールの操作を行っても電子制御装置による転舵アクチュエータの自動制御に影響しなくなる。これにより、車両姿勢を電子的に自動制御することが容易になる。
【0011】
上記構成１において、前記ステアリングホイールの回転を阻止可能なロック状態と、前記ステアリングホイールの回転を許容するフリー状態とを切り替え可能なステアリングロック装置をさらに備え、前記電子制御装置が、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したときに前記ステアリングロック装置に前記ロック状態への移行を指令し 、この指令後に車両姿勢を自動制御する、という構成２を採用することができる。
【0012】
上記構成２によると、車両姿勢を自動制御すべき所定の車両走行状況になったことを走行監視装置で検知した際、電子制御装置からの指令を受けたステアリングロック装置がロック状態に移行し、これ以降、運転者によるステアリングホイールの操作が阻止されるので、操舵センサからのステアリングホイールの操作量を確実に排除してステアリングホイールの操作を転舵アクチュエータの制御に反映させない状態に切り替えることができる。また、車両姿勢を自動制御すべき所定の車両走行状況時にステアリングロック装置でステアリングホイールの回転が阻止されるので、電子制御装置の自動転舵制御と運転者のステアリングホイール操作に基づく転舵制御とが切り替わるタイミングを運転者に対してステアリングホイールを回せるか否かで明確に知らせることができる。また、車両姿勢が不安定なときに運転者が体の支えにステアリングホイールを使用しても、ステアリングホイールの回転がステアリングロック装置で阻止されるので、体勢を崩す虞がなく、運転者の負傷を防止することができる。
【0013】
上記構成２において、前記電子制御装置が、前記ロック状態への移行を指令した後、この移行の完了を検知したときに前記車両姿勢の自動制御を開始する、という構成３を採用するとよい。
【0014】
上記構成３によると、運転者によるステアリングホイールの操作がステアリングロック装置で阻止されるときの転舵輪の向きのストローク位置が確定してから、電子制御装置が車両姿勢の自動制御を開始することになるので、その開始の際のストローク位置を電子制御装置において明確に特定することができる。
【0015】
上記構成２又は３において、前記ステアリングロック装置が、前記ステアリングホイールと一体に回転するシャフトと、回転しないように固定された固定部材と、前記シャフトと前記固定部材のうちの一方に連結された内方部材と、前記シャフトと前記固定部材のうちの他方に連結され前記内方部材を取り囲む外輪と、前記内方部材と前記外輪の内周との間に配置された係合子と、前記係合子を保持し、前記内方部材と前記外輪の内周の間に前記係合子を係合させる係合位置と、前記内方部材と前記外輪の内周の間への前記係合子の係合を解除する係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持された保持器と、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュアと、通電により前記アーマチュアを吸引して軸方向に移動させる電磁石と、前記アーマチュアの移動に応じて、前記保持器を前記係合位置と前記係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる動作変換機構と、を有する、という構成４を採用するとよい。
【0016】
上記構成４によると、電磁石に対する通電制御に基づいてステアリングホイールの回転を任意の角度位置で阻止可能なステアリングロック装置を採用するので、電子制御装置がステアリングホイールの回転位置を問わない任意の時期にロック状態への移行を指令することができる。
【0017】
上記構成４において、前記電子制御装置が、前記電磁石に流れる電流と、前記ステアリングホイールと一体に回転する軸上のトルクとのうちの少なくとも前記電流に基づいて前記ステアリングロック装置の前記ロック状態への移行を検知する、という構成５を採用するとよい。
【0018】
上記構成５によると、ステアリングロック装置のロック状態とフリー状態の切り替わりの際に電磁石に流れる電流の大きさに基づいてロック状態に移行したか否かを判定することができる。また、トルクを監視する場合、ロック状態に移行してからのステアリングホイールの回転を係合子の噛み込みで阻止する際のトルクの大きさに基づいて、ステアリングホイールの回転が阻止されたロック状態に移行したか否かを判定することができる。
【0019】
上記構成１において、前記電子制御装置が、所定の車両走行状況を前記走行監視装置で検知したとき、前記操舵センサで検知される前記ステアリングホイールの操作量を無視する状態に移行する、という構成６を採用することができる。
【0020】
上記構成６によると、ステアリングロック装置のような機械的なステアリングホイールの回転阻止を要することなく、ステアリングホイールの操作を転舵アクチュエータの制御に反映させない状態に切り替えることができる。
【0021】
上記構成１から６のいずれか１つにおいて、前記電子制御装置が、前記車両姿勢の自動制御後に自動停車制御を行うか否かを所定条件に基づいて決定し、その自動停車後に前記ステアリングホイールと前記転舵アクチュエータとの位相を合わせるように自動制御する、という構成７を採用するとよい。
【0022】
上記構成７によると、車両姿勢の自動制御の最中に車両損傷等の走行を中断すべき状況があったか所定条件に基づいて電子制御装置が判定し、自動停車を行って運転者に状況確認させることができる。また、自動停車時点ではステアリングホイールと転舵アクチュエータとの位相が対応していない可能性があり、自動停車後の状況確認を経て運転者による走行が再開される可能性があるが、自動停車後にステアリングホイールと転舵アクチュエータの位相合わせを電子制御装置が自動的に行うことにより、運転者はステアリングホイール操作による転舵を適切に開始することができる。
【発明の効果】
【0023】
上述のように、この発明は、上記構成１の採用により、車両姿勢を電子的に自動制御することが容易なステアバイワイヤ式操舵システムにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】この発明の一例としての第一実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵システムを模式的に示す図
【図10】この発明の第二実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵システムの電子制御装置による車両の自動制御の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【0025】
図１に例示するこの発明の第一実施形態にかかるステアバイワイヤ式操舵システムは、図２に例示する車両１００の運転者（図示省略）によるステアリングホイール１の操作量を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて転舵アクチュエータ２を制御することで、車両の左右一対の転舵輪３の向きを変化させるものである。
【0026】
このステアバイワイヤ式操舵システムは、運転者により回転操作されるステアリングホイール１と、ステアリングホイール１に直結されたステアリングシャフト４と、ステアリングホイール１の操作量を検知する操舵センサ５と、ステアリングホイール１に操舵反力を与える反力モータ６と、反力モータ６に取り付けられたステアリングロック装置７と、ステアリングホイール１に対して機械的に切り離して設けられた転舵アクチュエータ２と、転舵アクチュエータ２等を制御する電子制御装置８と、を備える。
【0027】
ステアリングシャフト４は、ステアリングホイール１を回転操作したときに、ステアリングホイール１と一体に回転するようにステアリングホイール１に接続されている。
【0028】
操舵センサ５は、ステアリングシャフト４に取り付けられている。操舵センサ５としては、例えば、ステアリングホイール１の回転位置に対応した回転角度位置を検知する回転センサである。
【0029】
反力モータ６は、通電により回転トルクを発生する電動モータである。反力モータ６は、ステアリングシャフト４の端部に連結されている。反力モータ６は、回転トルクをステアリングシャフト４に入力することで、そのステアリングシャフト４を介してステアリングホイール１に操舵反力を付与する。
【0030】
転舵アクチュエータ２は、転舵軸１０と、転舵軸ハウジング１１と、転舵軸１０を車両の左右方向に移動させる転舵モータ１２と、転舵軸１０の位置を検知する転舵センサ１３とを有する。転舵軸１０は、車両の左右方向に移動可能に転舵軸ハウジング１１で支持されている。転舵軸ハウジング１１は、転舵軸１０の左右両端が転舵軸ハウジング１１から突出した状態となるように転舵軸１０の中央部を収容している。
【0031】
転舵モータ１２および転舵センサ１３は、転舵軸ハウジング１１に取り付けられている。転舵モータ１２と転舵軸１０の間には、転舵モータ１２が出力する回転を転舵軸１０の直線運動に変換する運動変換機構（図示せず）が組み込まれている。転舵軸１０の左右両端は、タイロッド１４を介して左右一対の転舵輪３に連結され、転舵軸１０が軸方向に移動するとこれに連動して左右一対の転舵輪３の向きが変化するようになっている。
【0032】
図１、図３に示すように、反力モータ６は、モータシャフト１５と、モータシャフト１５に回転トルクを付与するモータ本体１６とを有する。モータ本体１６は、筒状のケーシングと、このケーシングに収容された環状のステータ（図示せず）とで構成されている。モータ本体１６は、そのケーシングにおいて車両のボディ側の静止部に固定されており、運転室に設置されたステアリングホイール１及びこれに直結されたステアリングシャフト４に対して常に一定の位置関係にある。
【0033】
図３に示すように、モータシャフト１５は、モータ本体１６からの軸方向の一方側（図では上側）への突出部分と、モータ本体１６からの軸方向の他方側（図では下側）への突出部分とを有する。モータシャフト１５の図中上側への突出部分にステアリングシャフト４の下端部が同軸に連結され、モータシャフト１５の図中下側への突出部分にステアリングロック装置７が同軸に連結されている。ステアリングシャフト４とモータシャフト１５は、ステアリングホイール１と一体的に回転可能な伝達系を構成している。
【0034】
図１に示すステアリングロック装置７は、シャフトとしてのモータシャフト１５と同軸上に設けられており、ステアリングロック装置７への通電によりステアリングホイール１の回転を阻止するロック状態となり、当該通電の遮断によりステアリングホイール１の回転を許容するフリー状態となり、その通電制御に基づいてステアリングホイール１の回転を任意の角度位置で阻止可能な構造になっている。
【0035】
具体的には、図３～図５に示すように、ステアリングロック装置７は、モータシャフト１５の外周に装着された内方部材２１と、内方部材２１を取り囲む外輪２２と、外輪２２及びモータ本体１６に対して相対回転しないように固定された固定部材としてのブレーキケース２３と、内方部材２１の外周に形成されたカム面２４と外輪２２の内周に形成された円筒面２５との間に配置された係合子２６と、これら係合子２６を保持する保持器２７と、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア２８と、通電によりアーマチュア２８を吸引して軸方向に移動させる電磁石２９と、アーマチュア２８の移動に応じて保持器２７を周方向移動させる動作変換機構３０と、を有する。
【0036】
内方部材２１は、モータシャフト１５と一体回転することができるようにモータシャフト１５の外周にスプライン嵌合している。
【0037】
外輪２２は、ブレーキケース２３に嵌め込まれている。ブレーキケース２３は、ステアリングロック装置７の構成部材（内方部材２１、係合子２６、保持器２７、アーマチュア２８、電磁石２９等）を一括して収容する筒状の部材である。ブレーキケース２３の軸方向一端には、径方向外方に延びるフランジ部が形成され、そのフランジ部においてモータ本体１６のケーシングの軸方向端面にボルト（図示省略）で固定されている。
【0038】
外輪２２は、ブレーキケース２３の内周に装着した止め輪３１でブレーキケース２３から抜け止めされている。図５に示すように、ブレーキケース２３の内周に形成されたキー溝３２と、外輪２２の外周に形成されたキー溝３３に、共通のキー部材３４が嵌め込まれ、このキー部材３４によって、外輪２２は回転しないように固定された状態となっている。
【0039】
図３に示すように、外輪２２の内周と内方部材２１との間には、内方部材２１を外輪２２に対して回転可能に支持する軸受３５が配置されている。
【0040】
図４、図５に示すように、内方部材２１の外周に複数のカム面２４が形成されている。カム面２４は、外輪２２の円筒面２５と半径方向に対向している。各カム面２４と円筒面２５の間には、周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭小となるくさび空間が形成されている。
【0041】
保持器２７には、径方向に貫通するポケット３６が周方向に間隔をおいて複数形成されている。各ポケット３６に係合子２６が収容されている。係合子２６としてローラが採用されている。保持器２７は、係合子２６をカム面２４の周方向中央から周方向に移動させることでカム面２４と円筒面２５の間に係合子２６を係合させる係合位置と、係合子２６をカム面２４の周方向中央に移動させることでカム面２４と円筒面２５の間への係合子２６の係合を解除する係合解除位置との間で、内方部材２１に対して周方向に移動可能に支持されている。
【0042】
【0043】
電磁石２９は、アーマチュア２８と軸方向に対向して配置されている。電磁石２９は、軸方向と周方向のいずれにも移動しないようにブレーキケース２３に固定されている。アーマチュア２８と電磁石２９の間には、アーマチュア２８を電磁石２９から離反する方向に付勢する離反ばね３７が配置されている。
【0044】
電磁石２９は、アーマチュア２８に向かって軸方向に開放するＣ形断面をもつ環状のフィールドコア３８と、フィールドコア３８に巻回されたソレノイドコイル３９とを有する。ソレノイドコイル３９に通電すると、フィールドコア３８とアーマチュア２８とを通る磁気回路が形成され、アーマチュア２８はフィールドコア３８に吸引される。ブレーキケース２３には、ソレノイドコイル３９に電力を供給するリード線４０を通すための貫通孔が形成されている。この貫通孔にゴム製のグロメット４１が装着されている。
【0045】
図４に示すように、動作変換機構３０は、アーマチュア２８に対して軸方向に相対移動可能な状態でアーマチュア２８に回り止めされかつ保持器２７に回り止めされたプレート４２と、保持器２７を係合解除位置に弾性的に保持するセンタリングばね４３とを有する。
【0046】
プレート４２の外周には、保持器２７に形成された係合凹部４４に係合する係合凸部４５が形成されている。プレート４２は、それら係合凸部４５と係合凹部４４の係合によって、保持器２７と一体に周方向移動するように保持器２７に回り止めされている。また、プレート４２には、アーマチュア２８に向かって軸方向に延びる突起４６が形成されている。アーマチュア２８には、プレート４２の突起４６が軸方向にスライド可能に挿入される孔４７が形成されている。プレート４２は、それら突起４６と孔４７の係合によって、アーマチュア２８に対して軸方向移動可能な状態で、アーマチュア２８と一体に周方向移動するようにアーマチュア２８に回り止めされている。
【0047】
図５に示すように、センタリングばね４３は、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部４８と、Ｃ形環状部４８の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部４９とからなる。Ｃ形環状部４８は、内方部材２１の軸方向の一端面に形成された円形のばね収容凹部５０に嵌め込まれている。一対の延出部４９は、ばね収容凹部５０から径方向外方に貫通するように内方部材２１の軸方向端面に形成された径方向溝５１に挿入されている。
【0048】
センタリングばね４３の延出部４９は、内方部材２１の径方向溝５１の径方向外端から突出しており、この突出部分が、保持器２７に形成された切欠き部５２に挿入されている。径方向溝５１と切欠き部５２は同じ周方向幅をもつように形成されている。センタリングばね４３の延出部４９は、内方部材２１の径方向溝５１の内面と、保持器２７の切欠き部５２の内面にそれぞれ接触し、その接触部分に作用する周方向の力によって保持器２７を係合解除位置に弾性保持する。
【0049】
図３～図５に示すステアリングロック装置７において、内方部材２１の回転を許容するフリー状態は、電磁石２９に非通電の状態に相当する。すなわち、電磁石２９を非通電にすると、アーマチュア２８が離反ばね３７の付勢力によって電磁石２９から離反し、アーマチュア２８は、電磁石２９に対して自由に回転可能な状態となる。このとき、保持器２７は、センタリングばね４３の弾性復元力によって係合解除位置に保持されるので、内方部材２１を正逆いずれの方向に回転させても、内方部材２１のカム面２４と外輪２２の円筒面２５との間に係合子２６は噛み込まず、内方部材２１およびモータシャフト１５は外輪２２に対して正逆両方向に自由に回転することが可能である。
【0050】
一方、ステアリングロック装置７において、内方部材２１の回転を阻止可能なロック状態は、電磁石２９に通電してアーマチュア２８を吸引した状態に相当する。すなわち、電磁石２９に通電したとき、アーマチュア２８は電磁石２９に吸着され、アーマチュア２８が電磁石２９に摩擦接触した状態となる。このとき、内方部材２１を回転させると、電磁石２９に摩擦接触するアーマチュア２８が、プレート４２を介して保持器２７に回り止めされているので、保持器２７は回転が制限され、その保持器２７に対して内方部材２１が相対回転する。その結果、保持器２７が、センタリングばね４３の弾性力に抗し係合解除位置から係合位置に移動し、内方部材２１のカム面２４と外輪２２の円筒面２５との間に係合子２６が噛み込むように係合するので、内方部材２１の回転が阻止され、従い、この内方部材２１と一体化されたモータシャフト１５、ステアリングシャフト４及びステアリングホイール１の回転が阻止される。
【0051】
このように、このステアリングロック装置７においては、図６に示すように、保持器２７のポケット３６と係合子２６間に設定された隙間、カム面２４と円筒面２５で形成されるくさび空間と係合子２６間にフリー状態の実現に要する隙間等の遊びが設けられているため、前述のロック状態に切り替わってからの内方部材２１（モータシャフト、ステアリングシャフト、ステアリングホイール）の更なる回転により、図６に示す係合解除位置の保持器２７、係合子２６が図７に示す係合位置へ前述の遊び分αだけ周方向へ移動して係合子２６がカム面２４と円筒面２５間に噛み込む係合状態になるまでの間、すなわち内方部材２１の回転が阻止されるまでの間、内方部材２１が外輪２２に対して空転する。この空転によって図１に示すステアリングシャフト４及びステアリングホイール１が回転することになる。なお、図６、図７では、ロック状態で内方部材２１が図中左側へ回転した場合を例示したが、右側回転時も逆方向になるだけで同様に遊び分の空転が起こる。
【0052】
【0053】
電子制御装置８は、車両１００の転舵系に指令する転舵制御部８ａと、車両１００の駆動系、制動系、転舵制御部８ａ及びその他の機器に指令する車両制御部８ｂとを有する。
【0054】
転舵制御部８ａは、操舵センサ５、反力モータ６、ステアリングロック装置７、転舵アクチュエータ２、転舵センサ１３、及びトルクセンサ６１及び車両制御部８ｂの夫々と電気的に接続されている。車両制御部８ｂは、ブレーキ力発生装置６２、駆動装置６３、走行監視装置６４、及びブレーキ６５の夫々と電気的に接続されている。
【0055】
トルクセンサ６１は、ステアリングホイール１と一体に回転する軸（内方部材２１）上のトルクを検知する。トルクセンサ６１は、検知したトルク値を転舵制御部８ａへ出力する。なお、トルクセンサ６１は、モータシャフト１５やステアリングシャフト４上のトルクを検知するものであてもよい。
【0056】
ブレーキ力発生装置６２は、ブレーキ６５にブレーキ力を供給する。ブレーキ６５は、供給されたブレーキ力で転舵輪３側と摩擦接触することにより、転舵輪３を制動する。ブレーキ力発生装置６２は、車両制御部８ｂからの指令に従ってブレーキ力を調整したり、ブレーキ力の供給を停止したりする。
【0057】
駆動装置６３は、車両１００の転舵輪３を駆動する。駆動装置６３は、エンジン、電動モータ等の駆動源と、駆動源の出力回転を変速して転舵輪３に出力する伝達系とを有する。駆動装置６３は、車両制御部８ｂからの指令に従って駆動力を調整したり、駆動源の停止、駆動力の遮断等によって転舵輪３の駆動を停止したりする。
【0058】
走行監視装置６４は、車両１００の走行状況（車両走行状況）を監視し、その走行状況の検知結果を車両制御部８ｂへ出力する。走行監視装置６４は、カメラ６４ａ、加速度センサ６４ｂ、レーダ６４ｃ、車速センサ６４ｄ等のセンサを有し、一つ又は複数のセンサによる検知結果に基づいて車両走行状況を検知する。
【0059】
カメラ６４ａは、車両１００の前方を撮像する。カメラ６４ａは、例えば、固体撮像素子を有するデジタルカメラからなる。カメラ６４ａは、車両１００のフロントウインドシールド上部、ルームミラー等の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。カメラ６４ａは、例えば、周期的に繰り返し車両１００の前方側周辺を撮像する。カメラ６４ａは、ステレオカメラであってもよい。
【0060】
加速度センサ６４ｂは、車両１００の前後方向、左右方向、上下方向の加速度を検知する。車速センサ６４ｄは、車両１００の走行速度を検知する。
【0061】
レーダ６４ｃは、車両１００の前方にミリ波等の電波を放射すると共に、物体によって反射された電波を検出して物体の位置（距離及び方位）等を検知する。レーダ６４ｃは、車両１００のフロントバンパーの内側等の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。また、レーダ６４ｃとして、レーザーレーダを採用することも可能であり、複数のレーダを取り付ける場合、電波レーダ、レーザーレーダ等の検知原理の異なるレーダを併用してもよい。
【0062】
走行監視装置６４は、カメラ６４ａにより撮像された画像に基づいて、車両１００の前方や前方側周辺に存在する物体の位置、種類、速度等を認識する。また、走行監視装置６４は、カメラ６４ａで撮像した画像の認識結果及びレーダ６４ｃの検知結果のうちの少なくとも一つに基づいて、車両１００の前方に存在する物体と、車両１００の前方へ移動してくる物体とを検知し、その物体の種類、位置及び速度を検知する。また、走行監視装置６４は、カメラ６４ａで撮像した画像の認識結果及びレーダ６４ｃの検知結果のうちの少なくとも一つを用いて、道路の路肩、道路標識、走行ラインを示す白線等のレーンマーカの位置を検知する。
【0063】
また、走行監視装置６４は、カメラ６４ａで撮像した画像の認識結果及び加速度センサ６４ｂの検知結果うちの少なくとも一つを用いて、車両１００の姿勢（車両姿勢）を検知する。また、走行監視装置６４は、カメラ６４ａで撮像した画像の認識結果及び加速度センサ６４ｂの検知結果うちの少なくとも一つを用いて、車両姿勢を検知する。また、走行監視装置６４は、カメラ６４ａで撮像した画像の認識結果、加速度センサ６４ｂの検知結果及び車速センサ６４ｄの検知結果のうちの少なくとも一つを用いて、車両１００への衝撃を検知する。走行監視装置６４は、それら検知結果を車両制御部８ｂに出力する。また、走行監視装置６４は、衝撃の検知を含む所定の検知結果を履歴情報として記憶する。
【0064】
車両制御部８ｂは、走行監視装置６４から入力された検知結果に基づいて、車両１００の走行中、所定の車両走行状況を走行監視装置６４で検知したか否かを判定し、検知したとき、転舵制御部８ａへステアリングロック装置７をロック状態へ移行させるように指令する。車両制御部８ｂは、転舵制御部８ａでロック状態への移行完了を検知したとき、そのときの車両走行状況に応じた車両姿勢の自動制御の内容を決定し、その制御内容を実現するための指令を対応の制御対象に出力する。その所定の車両走行状況として、車両姿勢が不安定になった走行状況と、車両前方への障害物が出現した走行状況とが設定されている。また、その車両姿勢の自動制御の内容として、車両姿勢を安定させること、障害物を回避することが設定されている。
【0065】
また、車両制御部８ｂは、車両姿勢の自動制御後に自動停車制御を行うか否かを所定条件に基づいて決定し、その自動停車後にステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２との位相を合わせるように自動制御する。その所定条件として、車両姿勢の自動制御の最中に走行監視装置６４で衝撃を検知したか否かが設定されている。その自動停車制御の内容として、路肩に停車することが設定されている。なお、自動停車制御において車両１００のウィンカー、ハザードランプの点灯、パーキングブレーキ作動を適宜に行ってもよい。
【0066】
また、車両制御部８ｂは、路肩停車後、車両１００に搭載された配下の通信装置に所定の連絡先への通報を指令する。所定の連絡先としては、例えば、運転者によって任意に設定されたコールセンター、警察、消防等が挙げられる。連絡手段としては、携帯電話網を利用した電話、電子メール等が挙げられる。通報内容としては、例えば、車両１００が非常事態であること、車両１００の位置を示す情報や、車両１００の所有者や運転者に関する情報等が挙げられる。
【0067】
転舵制御部８ａは、車両制御部８ｂからの指令を実現するようにステアリングロック装置７、転舵アクチュエータ２の転舵モータ１２、反力モータ６を適宜に制御する。
【0068】
また、車両制御部８ｂが車両１００の自動転舵を行わず、運転者のステアリングホイール１の操作による転舵を許容する場合、転舵制御部８ａは、操舵センサ５で検知される前述のステアリングホイール１の操舵量（回転角度位置等）に応じて転舵モータ１２を作動させ、左右一対の転舵輪３の向きを変化させる制御を行い、また、ステアリングホイール１の操作量と車両走行状況とに応じた大きさの操舵反力が発生するように反力モータ６を作動させる制御を行う。
【0069】
また、車両制御部８ｂが車両１００の自動転舵を行わず、運転者のステアリングホイール１の操作による転舵を許容する場合、転舵制御部８ａは、転舵センサ１３で検知される転舵軸１０の位置に基づいて、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したか否かを判定する。そして、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達していないと判定したとき、転舵制御部８ａは、ステアリングロック装置７をフリー状態に保持する。一方、転舵輪３の向きがストロークエンドに到達したと判定したとき、転舵制御部８ａは、ステアリングロック装置７をロック状態に切り替える。なお、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータの位相が合っている状態を維持可能な場合、転舵制御部８ａが、操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の回転位置を監視し、その回転位置に応じてステアリングロック装置７をロック状態又はフリー状態に切り替える制御を行うようにすることも可能である。
【0070】
転舵制御部８ａは、ステアリングロック装置７のロック状態への移行が完了したか否かを検知する。その検知は、電磁石２９（図３、図４参照。以下、同じ。）に流れる電流と、ステアリングホイール１と一体に回転する軸上のトルクとのうちの少なくとも電流を監視することで行われる。例えば、電磁石２９に流れる電流値を閾値で判定して閾値以上のときにロック状態、閾値未満のときにフリー状態と判定することができる。また、トルクセンサ６１で検知されるトルクが急激に立ち上がったとき（すなわち係合子２６が円筒面２５とカム面２４間に噛み込んで内方部材２１、モータシャフト１５、ステアリングシャフト４及びステアリングホイール１の一体的回転を阻止したときに対応する（図３、図４、図７参照。以下、同じ。）。）にステアリングホイール１の回転が阻止されたロック状態に移行したと判定することができる。
【0071】
上述のような電子制御装置８は、車両１００に搭載された情報演算処理装置、情報記憶装置、通信装置等のハードウェア資源と、ハードウェア資源で実行されるソフトウェア資源とからなり、情報演算処理装置で車両姿勢の制御内容を演算したり、決定したりするために必要なソフトウェア資源及び所定の初期情報を情報記憶装置に記憶する。
【0072】
また、走行監視装置６４は、車両１００に搭載された情報演算処理装置、情報記憶装置等のハードウェア資源と、ハードウェア資源で実行されるソフトウェア資源とを有し、情報演算処理装置で画像認識、レーダ探知等の走行状況の検知を行うために必要なソフトウェア資源及び所定の初期情報を情報記憶装置に記憶する。
【0073】
なお、走行監視装置６４と電子制御装置８は、一つのプロセッサにより実現されてもよいし、分散化されたプロセッサにより実現されてもよい。後者の場合、走行監視装置６４と電子制御装置８は、それぞれ一つ又は複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成されたシステムであってもよい。前述の初期情報を電子制御装置８や走行監視装置６４に記憶させる書き込み工程は、このステアバイワイヤ式操舵システムの組み立て時や、システム構成時等の適宜の時期に行えばよい。
【0074】
電子制御装置８による車両姿勢の自動制御の一例を図８に示す。
【0075】
電子制御装置８は、ステアリングホイール１の回転及び転舵輪３の向き変更が起こり得る状況又は起こった状況になったとき、図８に示す制御内容をスタートする。このスタートの契機となる状況は、車両１００の起動（運転キーのＯＮ操作）、このステアバイワイヤ式操舵システムの起動等の適宜のスイッチ操作、状況検知等に基づいて行えばよい。スタート時、電子制御装置８は、運転者によるステアリングホイール１の操作、アクセル操作、ブレーキ操作等を許容する人力運転モードの状態にある。
【0076】
電子制御装置８の車両制御部８ｂは、スタート後、走行監視装置６４で検知される車両走行状況を監視し（ステップＳ１）、走行監視装置６４で検知される車両姿勢が不安定か否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、車両姿勢が安定と判定したとき、電子制御装置８は、人力運転モードを維持し、ステップＳ１に戻る。一方、車両姿勢が不安定になったと判定したとき、車両制御部８ｂは、転舵制御部８ａにステアリングロック装置７をロック状態に移行させるように指令する（ステップＳ３）。
【0077】
ステップＳ３の指令を受けた転舵制御部８ａは、ステアリングロック装置７をロック状態に切り替える制御を行い、このロック状態への移行完了を検知したとき、このロック状態への移行完了を示す応答を車両制御部８ｂに返す（ステップＳ４）。
【0078】
ステップＳ４の応答を受けた車両制御部８ｂは、車両姿勢を安定させるための転舵角、ブレーキ力等の制御内容を決定し、その制御内容に応じて転舵制御部８ａに転舵角を指令したり、ブレーキ力発生装置６２にブレーキ力を指令したり、駆動装置６３に出力値を指令したりする（ステップＳ５）。その指令を受けた制御対象は指令された内容を実行する。
【0079】
例えば、ステップＳ５の指令を受けた転舵制御部８ａは、転舵輪３の転舵角が指令された角度となるように転舵モータ１２を駆動する。この際、ステアリングロック装置７がロック状態にあるので、運転者がステアリングホイール１を回転させようとしても、その回転がステアリングロック装置７によって阻止されるので、運転者のステアリングホイール操作によって操舵センサ５での検知結果が変化することが防止される。このため、運転者のステアリングホイール操作が転舵制御部８ａ、車両制御部８ｂに反映されず、転舵制御部８ａ、車両制御部８ｂは、ロック状態への移行の際に転舵センサ１３で検知されたストローク位置（又は操舵センサ５で検知されたステアリングホイール１の回転角度位置に対応のストローク位置）を転舵角制御の開始位置として転舵角の制御内容を演算することができる。このため、運転者のステアリングホイール操作による操舵センサ５での検知結果が転舵制御部８ａに入力され続ける場合に比して、その検知結果を無効化する複雑な制御演算が不要となり、また、その検知結果に応じて反力モータ６を制御することも不要となるので、電子制御装置８による制御指令を簡素化することができる。
【0080】
車両制御部８ｂは、ステップＳ５の指令後、走行監視装置６４で検知される車両姿勢が安定したか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、車両姿勢が安定していないと判定したとき、車両制御部８ｂは、車両姿勢が安定したと判定するまでステップＳ５、Ｓ６を繰り返す。一方、車両姿勢が安定したと判定したとき、車両制御部８ｂは、車両姿勢の自動制御の最中に走行監視装置６４で衝撃を検知したか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでは、走行監視装置６４の履歴情報でステップＳ５からステップＳ７までの時期に衝撃の検知が記憶されているか否かで判定することができる。
【0081】
ステップＳ７において衝撃を検知したと判定したとき、車両制御部８ｂは、車両１００を路肩に停止させる自動停車制御を行う（ステップＳ８）。ここで、車両制御部８ｂは、走行監視装置６４で検知される路肩の位置、車速等を参照して車両１００を停車させる位置を設定し、その位置に停車させるように転舵角、ブレーキ力等の制御内容を決定し、その制御内容に応じて転舵制御部８ａに転舵角を指令したり、ブレーキ力発生装置６２にブレーキ力を指令したり、駆動装置６３に出力値を指令したりする。その指令を受けた制御対象は指令された内容を実行する。
【0082】
車両制御部８ｂは、ステップＳ８後に車両１００が路肩に停車したか否かを判定する（ステップＳ９）。ここで、車両制御部８ｂは、車両１００が路肩に停車したと判定するまでステップＳ８、Ｓ９を繰り返す。一方、車両１００が路肩に停車したと判定したとき、車両制御部８ｂは、車両１００に搭載された通信装置（図示省略）にコールセンターへの連絡を指令する（ステップＳ１０）。
【0083】
車両制御部８ｂは、ステップＳ１０の実行後、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２との位相を合わせるように転舵制御部８ａに指令する（ステップＳ１１）。この指令を受けた転舵制御部８ａは、転舵センサ１３で検知されるストローク位置と、操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の回転角度位置とが整合するまで、反力モータ６を駆動する。
【0084】
車両制御部８ｂは、ステップＳ１１の実行後又はステップＳ７で衝撃を検知していなかった場合、人力運転モードに復帰し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。
【0085】
【0086】
電子制御装置８の車両制御部８ｂは、スタート後、走行監視装置６４で検知される車両走行状況を監視し（ステップＳ２１）、走行監視装置６４で回避すべき障害物を検知したか否かを判定する（ステップＳ２２）。ここで、回避すべき障害物は、例えば、車両１００の前方に位置する障害物、車両１００の前方へ飛び出す人物、落石等である。
【0087】
車両制御部８ｂは、ステップＳ２２において、障害物を検知していないと判定したとき、人力運転モードを維持し、ステップＳ２１に戻る。一方、障害物を検知したと判定したとき、車両制御部８ｂは、転舵制御部８ａにステアリングロック装置７をロック状態に移行させるように指令する（ステップＳ２３）。
【0088】
ステップＳ２３の指令を受けた転舵制御部８ａは、ステアリングロック装置７をロック状態に切り替える制御を行い、このロック状態への移行完了の検知、この移行完了を示す応答を車両制御部８ｂに返す（ステップＳ２４）。
【0089】
ステップＳ２４の応答を受けた車両制御部８ｂは、障害物を回避するための転舵角、ブレーキ力等の制御内容を決定し、その制御内容に応じて転舵制御部８ａに転舵角を指令したり、ブレーキ力発生装置６２にブレーキ力を指令したり、駆動装置６３に出力値を指令したりする（ステップＳ２５）。その指令を受けた制御対象は指令された内容を実行する。ここでは、車両姿勢が安定しないと車両１００に障害物を回避させる走行を制御下に実行することができないため、車両姿勢を安定させる前提で障害物の回避に要する転舵角等が決定される。
【0090】
車両制御部８ｂは、ステップＳ２５の指令後、障害物を回避したか否かを判定する（ステップＳ２６）。障害物を回避したか否かは、例えば、走行監視装置６４で障害物を検知しなくなったか否か、ステップＳ２５で決定された回避経路を走行し終えたか否か等により判定することができる。ここで、障害物を回避したと判定したとき、車両制御部８ｂは、障害物を回避したと判定するまでステップＳ２５、Ｓ２６を繰り返す。一方、障害物を回避したと判定したとき、車両制御部８ｂは、車両姿勢の自動制御の最中に走行監視装置６４で衝撃を検知したか否かを判定する（ステップＳ２７）。
【0091】
ステップＳ２７において衝撃を検知したと判定したとき、車両制御部８ｂは、車両１００を路肩に停止させる自動停車制御を行い（ステップＳ２８）、ステップＳ２８後に車両１００が路肩に停車したか否かを判定し（ステップＳ２９）、車両１００が路肩に停車したと判定するまでステップＳ２８、Ｓ２９を繰り返す一方、車両１００が路肩に停車したと判定したとき、コールセンターへの連絡を指令し（ステップＳ３０）、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２との位相を合わせるように転舵制御部８ａに指令し（ステップＳ３１）、ステップＳ３１の実行後又はステップＳ２７で衝撃を検知していなかった場合、人力運転モードに復帰し（Ｓ３２）、ステップＳ２１に戻る。
【0092】
このステアバイワイヤ式操舵システム（以下、適宜、図１～図９参照。）は、上述のように、運転者によって操作されるステアリングホイール１と、ステアリングホイール１の操作量を検知する操舵センサ５と、ステアリングホイール１に対して機械的に切り離して設けられ、ステアリングホイール１の操作量に応じて転舵輪（転舵輪３）の向きを変化させる転舵アクチュエータ２と、を備え、車両走行状況を監視する走行監視装置６４と、所定の車両走行状況を走行監視装置６４で検知したとき、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替えて車両姿勢を自動制御する電子制御装置８と、をさらに備えるものである。
【0093】
このステアバイワイヤ式操舵システムは、車両姿勢を自動制御すべき所定の車両走行状況になったことを走行監視装置６４で検知した際、電子制御装置８がステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替える制御を行ってから車両姿勢を自動制御するので、ステアリングホイール１の操作が電子制御装置８による転舵アクチュエータ２の自動制御に影響しなくなり、これにより、車両姿勢を電子的に自動制御することが容易なものにすることができる。
【0094】
また、このステアバイワイヤ式操舵システムは、ステアリングホイール１の回転を阻止可能なロック状態と、ステアリングホイール１の回転を許容するフリー状態とを切り替え可能なステアリングロック装置７をさらに備え、電子制御装置８が所定の車両走行状況を走行監視装置６４で検知したときにステアリングロック装置７にロック状態への移行を指令し 、この指令後に車両姿勢を自動制御するものである。これにより、車両姿勢を自動制御すべき所定の車両走行状況になったことを走行監視装置６４で検知した際、電子制御装置８からの指令を受けたステアリングロック装置７がロック状態に移行し、これ以降、運転者によるステアリングホイール１の操作が阻止されるので、操舵センサ５からのステアリングホイール１の操作量を確実に排除してステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替えることができる。また、車両姿勢を自動制御すべき所定の車両走行状況時にステアリングロック装置７でステアリングホイール１の回転が阻止されるので、電子制御装置８による車両姿勢の自動制御（自動転舵制御）と運転者のステアリングホイール操作に基づく転舵制御（手動転舵制御）とが切り替わるタイミングを運転者に対してステアリングホイール１を回せるか否かで明確に知らせることができる。また、車両姿勢が不安定なときに運転者が体の支えにステアリングホイール１を使用しても、ステアリングホイール１の回転がステアリングロック装置７で阻止されるので、体勢を崩す虞がなく、運転者の負傷を防止することができる。
【0095】
また、電子制御装置８がロック状態への移行を指令した後、この移行の完了を検知したときに車両姿勢の自動制御を開始することにより、運転者によるステアリングホイール１の操作がステアリングロック装置で阻止されるときの転舵輪３の向きのストローク位置が確定してから、電子制御装置８が車両姿勢の自動制御を開始することになる。このため、このステアバイワイヤ式操舵システムは、車両姿勢の自動制御を開始する際のストローク位置を電子制御装置８において明確に特定することができる。
【0096】
また、ステアリングロック装置７が、ステアリングホイール１と一体に回転するシャフト（モータシャフト１５）と、回転しないように固定された固定部材（ブレーキケース２３）と、シャフト（モータシャフト１５）と固定部材（ブレーキケース２３）のうちの一方に連結された内方部材２１と、シャフト（モータシャフト１５）と固定部材（ブレーキケース２３）のうちの他方に連結され内方部材２１を取り囲む外輪２２と、内方部材２１と外輪２２の内周との間に配置された係合子２６と、係合子２６を保持し、内方部材２１と外輪２２の内周の間に係合子２６を係合させる係合位置と、内方部材２１と外輪２２の内周の間への係合子２６の係合を解除する係合解除位置との間で周方向に移動可能に支持された保持器２７と、軸方向に移動可能に支持されたアーマチュア２８と、通電によりアーマチュア２８を吸引して軸方向に移動させる電磁石２９と、アーマチュア２８の移動に応じて、保持器２７を係合位置と係合解除位置のうち一方から他方に周方向移動させる動作変換機構３０と、を有することにより、電磁石２９に対する通電制御に基づいてステアリングホイール１の回転を任意の角度位置で阻止することができる。このため、このステアバイワイヤ式操舵システムは、電子制御装置８がステアリングホイール１の回転位置を問わない任意の時期にロック状態への移行を指令することができ、突発的な所定の車両走行状況に対応するのに好適である。
【0097】
また、電子制御装置８が、電磁石２９に流れる電流と、ステアリングホイール１と一体に回転する軸（内方部材２１）上のトルクとのうちの少なくとも電流を監視することにより、ステアリングロック装置７のロック状態とフリー状態の切り替わりの際に電磁石２９に流れる電流の大きさに基づいてロック状態に移行したか否かを判定することができる。また、軸（内方部材２１）上のトルクを監視する場合、ロック状態に移行してからのステアリングホイール１の回転を係合子２６の噛み込みで阻止する際のトルクの大きさに基づいて、ステアリングホイール１の回転が阻止されたロック状態に移行したか否かを判定することができる。
【0098】
また、電子制御装置８が、車両姿勢の自動制御後に自動停車制御を行うか否かを所定条件に基づいて決定し、その自動停車後にステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２との位相を合わせるように自動制御することにより、車両姿勢の自動制御の最中に車両損傷等の走行を中断すべき状況があったか否かを所定条件に基づいて電子制御装置８が判定し、自動停車を行って運転者に状況確認させることができる。また、自動停車時点ではステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２との位相が対応していない可能性があり、自動停車後の状況確認を経て運転者による走行が再開される可能性があるが、自動停車後にステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２の位相合わせを電子制御装置８が自動的に行うことにより、運転者はステアリングホイール操作による転舵を適切に開始することができる。
【0099】
第一実施形態では、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替える手段としてステアリングロック装置７を採用したが、ステアリングロック装置７のような機械的なステアリングホイール１の回転阻止を行わずに、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映されない状態に切り替えることも可能である。その一例としての第二実施形態を図１０に基づいて説明する。図１０は、第二実施形態にかかる電子制御装置による車両姿勢の自動制御の一例を示す。なお、以下では、第一実施形態との相違点を中心に述べるに留め、共通の装置について同一の符号（以下、適宜、図１を参照。）を用いる。
【0100】
第二実施形態では、走行監視装置６４で車両姿勢を監視し（ステップＳ４１）、所定の車両走行状況として車両姿勢が不安定になったことを走行監視装置６４で検知したとき、電子制御装置８が、操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の操作量を無視する制御状態に移行する（ステップＳ４３）。このステップＳ４３により、電子制御装置８は、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替える。
【0101】
続いて、電子制御装置８は、車両姿勢を安定させるように自動制御し（ステップＳ４４～ステップＳ４５）、車両姿勢の安定後に衝撃判定を行い（ステップＳ４６）、衝撃を検知していない場合、自動運転を解除し（ステップＳ５１）、衝撃を検知していた場合、自動停車制御（ステップＳ４７～ステップＳ４８）、コールセンターへの連絡（ステップＳ４９）、ステアリングホイール１と転舵アクチュエータ２の自動位相制御（ステップＳ５０）を行ってから、自動運転を解除する（ステップＳ５１）。
【0102】
ここで、ステップＳ４４～ステップＳ５１の間、ステアリングホイール１は回転可能な状態にあり、運転者によるステアリングホイール１の操作が行われた場合、操舵センサ５でステアリングホイール１の操作量が検知されて電子制御装置８に出力される。電子制御装置８は、操舵センサ５からのステアリングホイール１の操作量を参照することなく、転舵アクチュエータ２に指令する転舵角の制御内容を決定する。これ以外のステップＳ４１～Ｓ５１までの処理内容については、第一実施形態のステップＳ１～ステップＳ１２の対応のステップの処理内容と同様であるので、詳細説明を省略する。
【0103】
第二実施形態にかかる車両用ステアバイワイヤ式操舵システムは、上述のように、ステアリングロック装置７のような機械的なステアリングホイールの回転阻止を要することなく、ステアリングホイール１の操作を転舵アクチュエータ２の制御に反映させない状態に切り替えることができる。このため、第二実施形態にかかる車両用ステアバイワイヤ式操舵システムは、ステアリングロック装置を備えない車両に対しても適用することが可能である。
【0104】
第一実施形態と第二実施形態を比較すると、第二実施形態よりも第一実施形態の方が多くの利点を有する。すなわち、第二実施形態においては、車両姿勢の不安定時に運転者がステアリングホイール１の操作を行えば、ステアリングホイール１が通常時と同様に回転させられるため、自動転舵制御と手動転舵制御とが切り替わった瞬間を運転者が明確に知ることはできない。したがって、電子制御装置８の自動転舵制御によって車両姿勢が安定状態に復帰してから速やかに操舵センサ５からのステアリングホイール１の操舵量を優先する制御（手動転舵制御）に移行する場合（例えば、ステップＳ４３～ステップＳ４６から直にステップＳ５１へ移行する場合）、どのタイミングで車両姿勢が復帰して手動転舵制御に戻るのかが運転者にとって不明確である。このため、自動転舵制御から手動転舵制御に切り替わった瞬間（ステップＳ５１）、運転者がステアリングホイール１を急操作している可能性があり、この急操作が再び車両姿勢を乱す要因になり得る。しかも、この車両姿勢の再乱を電子制御で防止することは困難である。これは、車両姿勢が不安定な状況下で運転者によるステアリングホイール１の操作が操舵センサ５で検知されて電子制御装置８に出力されるため、自動転舵制御から手動転舵制御への切り替えの際に操舵センサ５で検知されるステアリングホイール１の操作量を優先すべきか無視すべきか優先順位をつけるのが制御的に難しく、車両姿勢の再乱を招かないように自動転舵制御から手動転舵制御へ円滑に繋ぐ電子制御の実現が困難なためである。また、車両姿勢の不安定時に運転者が体を支えるためにステアリングホイール１を使用すると、ステアリングホイール１が回ってしまい、運転者の上半身の体勢が崩れて腕や手首を捻り、関節を負傷する虞がある。一方、第一実施形態においては、ステアリングロック装置７のロック状態とフリー状態の切り替えに応じて、車両姿勢の不安定時にはステアリングホイール１の回転が阻止されることにより、運転者に対し、自動転舵制御に移行したことを明確に知らせ、ステアリングホイール１の回転阻止が解除されれば、手動転舵制御に戻ることを明確に知らせることができる。また、車両姿勢が不安定なとき、ステアリングホイール１の回転がステアリングロック装置７で阻止されるので、運転者が体の支えにステアリングホイール１を使用しても、運転者が体勢を崩す虞がない。したがって、第一実施形態は、ステアリングホイール１の操作の影響を確実に排除すると共に手動転舵制御への復帰タイミング等を明確に運転者に伝えることが可能なため、車両姿勢の再乱要因を無くすことができ、しかも運転者の体勢崩れによる負傷を防止することができる点で、第二実施形態よりも優れる。
【0105】
上述の各実施形態では、左右一対の転舵輪３を有する車両１００を例に挙げて説明したが、この発明は、建設機械、農業機械、全地形対応車、多用途四輪車などの車両のステアバイワイヤ式操舵システムに適用することが可能である。
【0106】
また、各実施形態では、ステアリングロック装置７を反力モータ６に対して反ステアリングホイール１側に配置した例を示したが、この発明は、ステアリングロック装置を反力モータとステアリングホイールとの間に配置する場合にも適用することが可能である。
【0107】
また、各実施形態では、反力モータ６のモータシャフト１５にステアリングロック装置７を連結した場合を例示したが、この発明は、反力モータを備えないステアバイワイヤ式操舵システムに適用することが可能である。この場合、常にステアリングホイール１と一体に回転する軸系に属する任意のシャフトにステアリングロック装置を連結すればよい。
【0108】
また、各実施形態では、ステアリングロック装置７の固定部材としてブレーキケース２３を採用したが、この発明においては、外輪とブレーキケースを繋ぎ目のない一体のケース部材で構成し、そのケース部材とは別体の固定部材を車両等のボディ側の静止部材で構成することも可能である。
【0109】
また、この発明において、ステアリングホイール１の回転位置、回転速度の検知は、ステアリングホイール１の回転位置に対応した回転位置、ステアリングホイール１の回転速度に対応した回転速度について検知し、必要に応じて適宜に変換すればよい。各実施形態のように回転角度位置、角速度を検知する場合、常にステアリングホイール１と一体に回転する軸系の任意の位置における回転角度位置、角速度と、ステアリングホイール１の回転角度位置、角速度とが一致するので、その軸系の任意のシャフト（ステアリングシャフト４やモータシャフト１５）の回転角度位置、角速度をそのままステアリングホイール１の回転位置、回転速度を示す情報として電子制御装置８の制御で使用することが可能である。
【0110】
また、各実施形態では、励磁作動形のステアリングロック装置７を採用したが、この発明では、非励磁作動形のステアリングロック装置を採用することも可能である。
【0111】
また、各実施形態では、電子制御装置８が、ステアリングロック装置７のロック状態への移行を検知し、この移行完了を検知したときに車両姿勢の自動制御を開始するようにしたが、移行完了の検知は必須でなく、ロック状態への移行を指令後に、その指令時のストローク位置から車両姿勢の自動制御を開始すればよい。
【0112】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0113】
１ ステアリングホイール
２ 転舵アクチュエータ
３ 転舵輪
６ 反力モータ
７ ステアリングロック装置
８ 電子制御装置
１５ モータシャフト（シャフト）
２１ 内方部材
２２ 外輪
２３ ブレーキケース（固定部材）
２６ 係合子
２７ 保持器
２８ アーマチュア
２９ 電磁石
３０ 動作変換機構
６４ 走行監視装置
２ 転舵アクチュエータ
３ 転舵輪
６ 反力モータ
７ ステアリングロック装置
８ 電子制御装置
１５ モータシャフト（シャフト）
２１ 内方部材
２２ 外輪
２３ ブレーキケース（固定部材）
２６ 係合子
２７ 保持器
２８ アーマチュア
２９ 電磁石
３０ 動作変換機構
６４ 走行監視装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】