车辆用转向系统、连结机构切换方法与流程

1.本发明涉及设置于能够在手动驾驶状态与自动驾驶状态之间切换的车辆的车辆用转向系统、车辆用转向系统的连结机构的切换方法。


背景技术：

2.在专利文献1、2中记载了设置于能够在手动驾驶状态与自动驾驶状态之间切换的车辆的车辆用转向系统。在其中的专利文献1所记载的车辆用转向系统中，在自动驾驶状态下，与手动驾驶状态下的情况相比，作为转向操作部件的方向盘更远离驾驶者。另外，专利文献2所记载的车辆用转向系统是线控转向式的系统，但在自动驾驶状态下，作为转向操作部件的方向盘与轮胎之间的经由电信号的联动被切断。其结果是，能够使方向盘独立于轮胎的运动而运动。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2019－142337号公报
6.专利文献2：日本特开2018－144783号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.本发明的课题在于，设置于能够在手动驾驶状态与自动驾驶状态之间切换的车辆的车辆用转向系统的改良，例如，实现自动驾驶状态下的乘坐舒适性的提高。
9.用于解决课题的技术方案
10.本发明所涉及的车辆用转向系统包括连结机构，该连结机构连结转向操作部件与至少一个转向轮。连结机构在车辆从手动驾驶状态切换为自动驾驶状态的情况下，从机械地连结转向操作部件与至少一个转向轮的机械连结状态切换为切断它们的机械连结的非机械连结状态。其结果是，在自动驾驶状态下，即使对转向操作部件施加力，也不会对转向轮的转向产生影响。换言之，在自动驾驶状态下，即使对方向盘施加力也没有问题，能够提高自动驾驶状态下的乘坐舒适性。
附图说明
11.图1是概念性地表示本发明的实施例1所涉及的车辆用转向系统的图。
12.图2是上述车辆用转向系统的柱周边的剖视图。
13.图3是上述车辆用转向系统的中间轴的立体图。
14.图4是概念性地表示上述车辆用转向系统的柱周边的侧视图。
15.图5是表示图4的一部分(柱移动机构)的立体图。
16.图6是图4的一部分(柱移动致动器)的剖视图。
17.图7的(7a)是上述车辆用转向系统的方向盘的主视图，(7b)是表示上述方向盘被
收纳的状态的图。
18.图8是概念性地表示上述车辆用转向系统的转向轴的外轴的立体图。
19.图9是概念性地表示上述柱的外柱的立体图。
20.图10是概念性地表示上述中间轴的内轴的主视图。
21.图11是概念性地表示上述内轴的侧视图。
22.图12为图10的aa剖视图。
23.图13是上述中间轴的外轴的剖视图。
24.图14是概念性地表示上述外轴的主视图。
25.图15是概念性地表示上述外轴的立体图，并且是假定外轴为透明的图。
26.图16是概念性地表示上述车辆用转向系统的控制装置的周边的框图。
27.图17是表示存储在上述控制装置的存储部中的连结机构切换程序的流程图。
28.图18是表示上述车辆用转向系统的状态的图，(18a)是处于手动驾驶状态的情况，(18b)是使柱向前侧移动后的情况，(18c)处于自动驾驶状态的情况。
29.图19是表示上述车辆用转向系统的主要部分的工作状态的图，并且是假定部件为透明的图，(19a)是工作前的状态(凸部与引导部处于非卡合状态)，(19b)是工作中途的状态(凸部开始与凹部嵌合的状态)。
30.图20是概念性地表示上述中间轴收缩的状态的图。
31.图21是概念性地表示与上述实施例不同的实施例所涉及的车辆用转向系统的柱的周边的工作图，(21a)是处于手动驾驶状态的情况，(21b)是处于自动驾驶状态的情况，(21c)是从自动驾驶状态向手动状态切换的中途，(21d)从自动驾驶状态向手动状态切换的中途的其他情况。
具体实施方式
32.以下，基于附图对作为本发明的一个实施方式的车辆用转向系统进行说明。设置有本车辆用转向系统的车辆能够在自动驾驶状态与手动驾驶状态之间切换。另外，在本车辆用转向系统中，执行连结机构切换方法。
33.【实施例1】
34.在图1所示的本车辆用转向系统中，能够由驾驶者操作的转向操作部件即方向盘2与设置于车辆的至少一个转向轮即左右前轮4、6通过连结机构7连结。连结机构7在车辆的手动驾驶状态下，处于机械地连结方向盘2与左右前轮4、6的机械连结状态。与此相对，在从手动驾驶状态切换为自动驾驶状态的情况下，方向盘2与左右前轮4、6的机械连结被切断。在自动驾驶状态下，连结机构7处于非机械连结状态，左右前轮4、6通过自动转向装置8而转向。
35.左右前轮4、6通过转向节臂16和17、转向横拉杆18和19、齿条杆20而连结，在齿条杆20经由转向齿轮箱(以下简称为齿轮箱)22等连结有方向盘2。
36.如图7的(7a)所示，方向盘2在主视时呈在车辆的宽度方向上较长的长方形，能够绕轴线l旋转，在长边方向的两侧设置有能够由驾驶者把持的把持部。图7的(7a)的实线所示的方向盘2的位置(相位)为中立位置，在机械连结状态下，从中立位置起绕轴线l旋转的旋转角度与左右前轮4、6的转向角对应。这样，所谓方向盘2的中立位置，在概念上是指左
右前轮4、6的转向角为0的位置，认为车辆大致处于直行状态。
37.另外，如图7的(7b)所示，方向盘2在自动驾驶状态下能够收纳在设置于控制面板12的收纳凹部12s中。收纳凹部12s形成为与处于中立位置的方向盘2的形状大致相同的形状、与方向盘2大致一样大的大小。在本实施例中，收纳凹部12s呈在车辆的宽度方向上较长的大致长方形。
38.如图2所示，转向轴24以能够与方向盘2一体地绕自身的轴线l旋转的方式连结于方向盘2，如图3所示，中间轴26经由万向接头27以能够与转向轴24一体地绕自身的轴线lm旋转的方式连结于转向轴24。另外，输出杆28经由万向接头29以能够与中间轴26一体地旋转的方式连结于中间轴26。未图示的小齿轮以能够与输出杆28一体地旋转的方式连结于输出杆28，并与齿条杆20的齿部啮合。由这些小齿轮和齿条杆20的齿部等构成具有运动变换功能的齿轮箱22。
39.当对方向盘2施加转向转矩，使其绕轴线l旋转时，该旋转经由齿轮箱22变换为齿条杆20在车辆的宽度方向(左右方向)上的移动，由此左右前轮4、6被转向。施加到方向盘2的转向转矩经由齿轮箱22传递到齿条杆20，并施加于左右前轮4、6。这样，在本实施例中，施加到方向盘2的转向转矩以机械的方式传递到左右前轮4、6的状态是连结机构7的机械连结状态。
40.如图2所示，转向轴24以能够绕轴线l旋转的方式保持于由车身32(参照图4)支承的柱30。柱30包括：支承于车身32的外壳40；外柱42，以不能绕轴线l相对旋转且不能沿轴线l的方向相对移动的方式设置于外壳40；及内柱44，位于外柱42的内周侧，并以能够相对于外柱42沿轴线l的方向相对移动的方式设置。
41.本车辆用转向系统包括使柱30相对于车身32在前后方向上移动的柱移动装置50。如图4～6所示，柱移动装置50设置在柱30与车身32之间，包括设置于作为车身32的构成要素的前围板52的柱移动致动器54、沿车辆的大致前后方向延伸的驱动杆56等。
42.另一方面，外壳40经由作为柱移动机构的连杆机构60被支承于作为车身32的构成要素的仪表板加强件(以下称为仪表板r/f)58。如图5所示，连杆机构60包括相互平行地延伸的4根连杆部件61～64。连杆部件61～64分别在一端部以能够绕沿车辆的宽度方向延伸的轴线转动的方式连结于仪表板r/f58，并且在另一端部以能够绕沿车辆的宽度方向延伸的轴线转动的方式连结于外壳40。
43.如图6所示，柱移动致动器54包括：外壳66，以能够相对于沿车辆的宽度方向延伸的轴线转动的方式保持于前围板52；电动马达68，是保持于外壳66的驱动源；及运动变换机构69，将电动马达68的旋转变换为驱动杆56的直线移动。运动变换机构69包括以能够一体地旋转的方式设置于电动马达68的输出轴的蜗杆(日语：
ウォームギヤ
)70和与蜗杆70螺合的蜗轮72，在蜗轮72的内周面设有内螺纹部74，与设置于驱动杆56的外螺纹部73螺合。蜗轮72以不能相对移动且能够相对旋转的方式保持于外壳66，驱动杆56以不能相对旋转且能够相对移动的方式保持于外壳66。
44.驱动杆56具备外筒56a和内侧杆56b，在外筒56a的外周部形成有上述的外螺纹部73，内侧杆56b的顶端部从外筒56a突出而与外壳40连结。内侧杆56b和外筒56a通过沿半径方向延伸的卡合销56c而以能够一体地移动的方式连结。通常情况下，外筒56a和内侧杆56b通过卡合销56c而一体地移动，但在对外壳40施加前后方向的较大的力时，卡合销56c会破
损，允许内侧杆56b相对于外筒56a的相对移动。
45.通过电动马达68的驱动而使蜗杆70旋转，从而使蜗轮72旋转。由此，驱动杆56在前后方向上移动，并通过连杆机构60使柱30向车辆的前后方向移动。由此，方向盘2的位置在前后方向上变更。
46.在本实施例中，由于运动变换机构69包括蜗杆70、蜗轮72，因此逆效率比较高。因此，离合器不是不可或缺的。
47.但是，运动变换机构69的结构不被限定，例如可以具备通常的螺纹机构。在该情况下，设置离合器，通过离合器的连接/切断，能够在允许柱30的移动的状态与阻止柱30的移动的状态之间切换。并且，在允许柱30的移动的状态下，能够通过驾驶者的操作使柱30移动。
48.转向轴24沿车辆的大致前后方向延伸，如图2所示，包括：筒状的外轴80，能够与方向盘2一体地绕轴线l旋转；及内轴82，以能够沿轴线l的方向相对移动的方式配设于外轴80的内周侧。外轴80以能够绕轴线l相对旋转且不能沿轴线l的方向相对移动的方式保持于内柱44，内轴82以能够绕轴线l相对旋转且不能沿轴线l的方向相对移动的方式保持于外柱42。
49.在外轴80与内轴82之间设置有旋转传递部84。旋转传递部84在外轴80和内轴82之间传递旋转。在本实施例中，旋转传递部84设置在外轴80的中间部与内轴82的顶端部之间，包括设置于内轴82的外周部的多个凸部86和设置于外轴80的内周部的多个凹部88。
50.在上述多个凸部86和多个凹部88锯齿嵌合的状态下，外轴80和内轴82能够一体地旋转。多个凸部86和多个凹部88锯齿嵌合的状态是在外轴80和内轴82中能够相互传递旋转的旋转传递部84的传递状态。另外，在上述多个凸部86和多个凹部88没有嵌合的状态下，外轴80和内轴82能够彼此相对旋转。该多个凸部86和多个凹部88没有锯齿嵌合的状态是不能相互传递旋转的旋转传递部84的不传递状态。
51.另外，旋转传递部可以包括一个凸部86和一个凹部88，在该情况下，在传递状态下，它们花键嵌合。
52.在本实施例中，转向轴24、柱30为伸缩构造，内柱44及外轴80能够相对于外柱42及内轴82大致沿车辆的前后方向相对移动。由此，能够变更方向盘2在车辆的前后方向上的位置。在本实施例中，将转向轴24、柱30的伸缩构造称为作为伸缩式位置变更机构的伸缩式移动机构89。
53.另外，在本实施例中，设置有伸缩式移动装置90，转向轴24能够在车辆的前后方向上移动，方向盘2在车辆的前后方向上的位置能够变更。
54.伸缩式移动装置90包括：固定地设置于外柱42的外壳92；大致沿车辆的前后方向即轴线l的方向延伸的驱动杆94；及设置于外壳92的伸缩致动器95等。
55.驱动杆94具备外筒100和位于外筒100的内侧的内侧杆102，外筒100的后端部安装于内柱44，并在中间部处以能够沿轴线l的方向相对移动且不能绕轴线l相对旋转的方式保持于外柱42。内侧杆102的后端部被保持于外筒100的内周侧，在前端部的外周部设有外螺纹部104。内侧杆102和外筒100经由卡合部105卡合。卡合部105包括未图示的弹簧，通常将内侧杆102和外筒100卡合成不能相对旋转且能够沿轴线l的方向一体地移动，但在对外筒100沿轴线l的方向施加有较大的力的情况下，允许外筒100相对于内侧杆102的相对移动。
56.伸缩致动器95包括作为驱动源的电动马达96和将电动马达96的旋转变换为驱动杆94的直线运动的运动变换机构98等。运动变换机构98包括以能够一体旋转的方式设置于电动马达96的输出轴的蜗杆110、及蜗轮112。蜗轮112在外周面具备能够与蜗杆110螺合的斜齿轮部，并在内周面具备能够与内侧杆102的外螺纹部104螺合的内螺纹部，蜗轮112以不能相对移动且能够相对旋转的方式保持于外壳92。
57.本车辆用转向系统包括中立位置保持部114、中立位置引导部116等。
58.在将方向盘2收纳于控制面板12的收纳凹部12s的情况下，中立位置保持部114将方向盘2保持在中立位置，中立位置保持部114设置在外柱42的内周部与外轴80的外周部之间。
59.中立位置保持部114包括：第一凸部120，如图8所示那样设置于外轴80的外周部(在本实施例中为外周部的前端部)，向外周侧突出，并沿轴线方向延伸；第一凹部123，如图9所示那样形成于外柱42的内周部，并沿轴线方向延伸。
60.第一凸部120的前部120f形成为半径方向的突出量及周向的宽度随着趋向前方而变小的形状。
61.在外轴80的第一凸部120与外柱42的第一凹部123嵌合的状态下，外轴80成为与方向盘2的中立位置对应的相位，并在该相位下以不能相对旋转的方式保持于外柱42。方向盘2从中立位置的旋转被阻止，被锁定。
62.中立位置引导部116对外轴80的朝向外轴80的相位与方向盘2的中立位置对应的相位的旋转进行引导，并包括设置于外柱42的作为中立位置引导面的弯曲引导面126。弯曲引导面126与第一凹部123相邻地设置于第一凹部123的上游侧(车辆的后侧)。
63.弯曲引导面126遍及外柱42的整周而延伸，如图9所示，与位于第一凹部123的两侧的一对保持面124、125相邻地设置。弯曲引导面126的一端与保持面124连续，另一端与保持面125连续。弯曲引导面126形成为以在从第一凹部123沿外柱42的周向中心角隔开180
°
的部分处最向上游侧突出(最远离第一凹部123)的方式弯曲的形状。这里，所谓中心角，是弯曲引导面126的该部分与第一凹部123所成的角度。
64.在伸缩式移动装置90中，通过电动马达96使蜗杆110旋转而使蜗轮112旋转，由此，驱动杆94沿前后方向移动，外轴80和内柱44沿前后方向移动，方向盘2的位置在前后方向上被变更。
65.例如，如图19的(19a)、图19的(19b)所示，当在外轴80的第一凸部120与外柱42的弯曲引导面126的任一位置接触的状态下，外轴80相对于外柱42向车辆的前侧移动时，第一凸部120沿着弯曲引导面126移动，伴随于此，外轴80、方向盘2旋转。然后，当第一凸部120到达保持面124、125中的任一面，外轴80进一步向前侧移动时，第一凸部120与第一凹部123嵌合。在第一凸部120与第一凹部123嵌合的状态下，方向盘2处于中立位置，在该状态下，外轴80、方向盘2以不能绕轴线相对旋转的方式保持于外柱42。
66.另外，由于第一凸部120的前部120f呈具有倾斜面的形状，所以第一凸部120向第一凹部123的嵌合变得容易。
67.另外，在本实施例中，可以认为由伸缩式移动机构89、中立位置保持部114、中立位置引导部116等构成中立位置旋转保持机构，由伸缩式移动装置90、中立位置保持部114、中立位置引导部116等构成中立位置旋转保持装置。
68.如图3所示，中间轴26包括：内轴140，为与转向轴24连结的上游侧部件的一例；及外轴142，为与输出杆28连结的下游侧部件的一例。外轴142呈沿长边方向延伸的筒状，沿长边方向延伸的内轴140以能够沿自身的轴线lm的方向相对移动的方式设置于外轴142的内周侧。
69.另外，在外轴142的内周部与内轴140的外周部之间设有旋转传递部150。旋转传递部150构成与旋转传递部84相同的构造。
70.旋转传递部150包括：多个凸部154，如图10～12所示那样形成于内轴140的外周部；及多个凹部156，如图13～15所示那样形成于外轴142的内周部。如图3所示，在它们锯齿嵌合的情况下，旋转传递部150成为传递状态，连结机构7成为机械连结状态。另外，如图20所示，在它们没有嵌合的情况下，旋转传递部150成为不传递状态，连结机构7成为非机械连结状态。
71.在连结机构7的非机械连结状态下，即使方向盘2旋转，该旋转也不会传递到齿轮箱22，左右前轮4、6不会被转向。另外，也不会对方向盘2施加路面反作用力，是自由的。
72.本车辆用转向系统包括复原时引导部152。在从自动驾驶状态切换为手动驾驶状态的情况下，复原时引导部152引导外轴142的旋转，以使方向盘2的相位(旋转角度)与对应于左右前轮4、6的转向角δ的相位一致。复原时引导部152包括弯曲引导面174，弯曲引导面174形成为与中立位置引导部116的弯曲引导面126相同的形状。
73.在内轴140设有第三凸部160。如图10～12所示，第三凸部160是多个凸部154中的一个，但与其他凸部154相比向外周侧的突出量更大，并且上游侧的端部160f形成为半径方向的突出量和周向的宽度随着朝向上游侧而变小的形状。
74.如图13～15所示，在外轴142设有第三凹部156s。第三凹部156s是多个凹部156中的一个，但与其他凹部156相比凹陷更大，形成为凹陷到更外周侧。与位于第三凹部156s的两侧的一对保持面170、172相邻地设有作为复原时引导面的弯曲引导面174。弯曲引导面174设置于第三凹部156s的下游侧。弯曲引导面174遍及外轴142的整周而延伸，并形成为以在从第三凹部156s沿外轴142的周向隔开中心角180
°
的位置处最向下游侧突出(最远离第三凹部156s)的方式弯曲的形状。这里，所谓中心角，是弯曲引导面174的该部分与第三凹部156s所成的角度。
75.另外，多个凹部156位于比弯曲引导面174靠内周侧。
76.另外，中立位置引导部116、复原时引导部152可以分别包括弯曲引导面126、174，或者包括弯曲引导面126、174和一对保持面124、125和170、172等。
77.如图19的(19a)、图19的(19b)所示，在连结机构7的非机械连结状态、旋转传递部150的不传递状态中，在设置于内轴140的第三凸部160与弯曲引导面174的任一部分接触的状态下，内轴140相对于外轴142在轴线lm的方向上向上游侧(车辆的后侧)相对移动的情况下，第三凸部160沿着弯曲引导面174移动，由此，内轴140旋转。在该情况下，外轴142处于与左右前轮4、6的转向角δ对应的相位。因此，内轴140的相位与外轴142的相位一致，由此，能够使方向盘2的旋转角度成为与转向角δ对应的相位。
78.当内轴140进一步移动时，第三凸部160与第三凹部156s嵌合。在该状态下，内轴140的多个凸部154与外轴142的多个凹部156锯齿嵌合，旋转传递部150成为传递状态，连结机构7成为机械连结状态。
79.自动转向装置8在自动驾驶状态下，通过使齿条杆20沿宽度方向移动来使左右前轮4、6转向。自动转向装置8设置于齿条杆20，包括电动马达190(参照图16)和将电动马达190的旋转变换为齿条杆20的直线移动的未图示的运动变换机构。在自动驾驶状态下，基于来自取得车辆的周边环境的周边环境取得装置192(参照图16)的信息来控制电动马达190，由此控制左右前轮4、6的转向角。周边环境取得装置192具备照相机、雷达等，并基于它们的摄像图像等来取得道路的弯曲状态、周边的物体等。
80.如图16所示，车辆用转向系统由以计算机为主体的控制装置200控制。控制装置200包括执行部、存储部、输入输出部等，在输入输出部经由驱动电路202连接有作为柱移动装置50的驱动源的电动马达68、作为伸缩式移动装置90的驱动源的电动马达96、作为自动转向装置8的驱动源的电动马达190等，并且连接有周边环境取得装置192、自动驾驶开关204、显示器206等。
81.自动驾驶开关204在切换自动驾驶状态和手动驾驶状态的情况下由驾驶者操作，在自动驾驶开关204的断开状态下，车辆处于手动驾驶状态，但通过自动驾驶开关204的接通操作，被切换为自动驾驶状态。车辆是处于自动驾驶状态还是处于手动驾驶状态(自动驾驶开关204的接通/断开状态)被显示于显示器206。
82.在如上所述构成的车辆用转向系统中，每隔预先规定的设定时间执行由图17的流程图表示的连结机构切换程序。
83.在步骤1(以下简称为s1。对于其他步骤也同样如此)中，判定是否处于自动驾驶状态，在判定为否的情况下，在s2中，判定自动驾驶开关204是否从断开切换为接通。在判定为否的情况下，不执行s3、s4。在手动驾驶状态下，车辆用转向系统处于图18的(18a)所示的状态，方向盘2处于作为最后侧的位置的第一位置。方向盘2与左右前轮4、6机械地连结，连结机构7处于机械连结状态。施加到方向盘2的操作转矩以机械的方式传递到左右前轮4、6，左右前轮4、6被转向。
84.在s2的判定为是的情况下，车辆从手动驾驶状态切换为自动驾驶状态。
85.在车辆用转向系统中，在s3中，通过柱移动致动器54来使柱30向前侧移动，方向盘2的位置向前侧变更，成为第二位置。如图18的(18b)所示，通过支柱30向前侧的移动，万向接头27、29之间的距离d从距离d1变为距离d2，变短(d2＜d1)。由此，中间轴26收缩。内轴140相对于外轴142向下游侧相对移动，旋转传递部150的锯齿嵌合脱离，切换为不传递状态。连结机构7被切换为非机械连结状态。该执行可以称为机械切断工序。
86.在连结机构7的非机械连结状态下，左右前轮4、6通过自动转向装置8而转向。自动转向装置8的电动马达190基于由周边环境取得装置192等取得的信息被控制。另外，由于方向盘2不会受到来自路面的转矩，因此能够自由地旋转。
87.在s4中，如图18的(18c)所示，通过伸缩致动器95使转向轴24、柱30收缩。外轴80相对于外柱42向车辆的前侧相对移动，第一凸部120到达弯曲引导面126。然后，在第一凸部120与弯曲引导面126接触的状态下，外轴80相对于外柱42向车辆的前侧相对移动，由此，引导外轴80的到与方向盘2的中立位置对应的相位为止的旋转。该执行可以称为中立位置引导工序。在中立位置引导工序中，由于不会对方向盘2施加路面反作用力，因此能够容易地使外轴80旋转。
88.通过使外轴80进一步相对于外柱42向前侧相对移动，第一凸部120与第一凹部123
嵌合，并被保持在该位置。方向盘2被锁定。另外，如图7的(7b)所示，方向盘2被收纳于控制面板12的收纳凹部12s。该方向盘2的位置为第三位置。该执行可以称为中立位置保持工序。
89.这样，在连结机构7的非机械连结状态、即车辆的自动驾驶状态下，由于方向盘2被收纳于收纳凹部12s，因此能够使驾驶者不易触及方向盘2。另外，即使驾驶者对方向盘2施加力，也由于方向盘2与左右前轮4、6被切断，因此不会妨碍左右前轮4、6的转向。而且，能够扩大驾驶席的周围的空间。如上所述，在本实施例中，能够提高自动驾驶状态下的乘坐舒适性。
90.假设在自动驾驶状态下，连结机构7处于机械连结状态的情况下，则方向盘2随着左右前轮4、6的转向而旋转。因此，需要将设置于控制面板12的收纳凹部12s在主视下设置成大致圆形。与此相对，在本实施例中，由于在自动驾驶状态下，连结机构7处于非机械连结状态，因此方向盘2不会响应左右前轮4、6的转向而旋转。因此，能够将设置于控制面板12的收纳凹部12s形成为大致长方形。其结果是，能够减小控制面板12的用于收容方向盘的空间，由此能够提高设计的自由度。
91.在自动驾驶状态下，s1的判定为是，在s5中，判定自动驾驶开关204是否从接通切换为断开。在判定为是的情况下，在s6中，使伸缩致动器95工作，如图18的(18b)所示，使外轴80相对于外柱42向车辆的后侧移动。设置于外轴80的第一凸部120与外柱42的第一凹部123之间的嵌合被解除，方向盘2能够绕轴线l旋转，成为自由状态。该执行可以称为锁定解除工序。
92.在s7中，通过柱移动致动器54的工作使柱30向后侧移动，方向盘2的位置向后侧变更。由此，中间轴26伸长。使内轴140相对于外轴142向上游侧相对地移动。通过内轴140的第三凸部160与设置于外轴142的弯曲引导面174之间的卡合，内轴140一边旋转一边沿轴线lm的方向移动。内轴140的相位成为外轴142的相位，即与左右前轮4、6的转向角δ相应的相位，方向盘2的相位也成为与转向角δ相应的相位。该执行可以称为复原时引导工序。
93.通过内轴140相对于外轴142进一步向上游侧移动，第三凸部160到达第三凹部156s并被保持。内轴140的凸部154与外轴142的凹部156锯齿嵌合，旋转传递部150从不传递状态切换为传递状态。连结机构7处于机械连结状态，车辆被切换到手动驾驶状态。该执行可以称为机械连结工序。
94.在这样返回到手动驾驶状态的情况下，方向盘2的相位成为与左右前轮4、6的转向角δ对应的相位。其结果是，能够减轻返回到手动驾驶状态的情况下的驾驶者的不适感。
95.也具有在s4中外轴80和内轴82的旋转传递部84被切换为不传递状态的情况，在该情况下，认为在s6中，旋转传递部84被切换为传递状态。但是，优选将旋转传递部84、中立位置引导部116、中立位置保持部114设计成，在s4中使旋转传递部84保持在传递状态。
96.如上所述，在本实施例中，由转向轴24、中间轴26、齿条杆20、齿轮箱22、转向横拉杆18和19、转向节臂16和17、旋转传递部84和150等构成连结机构7，由柱移动机构60、伸缩式移动机构89中的至少一方构成转向位置变更机构，由柱移动装置50、伸缩式移动装置90中的至少一方构成转向位置变更装置，由柱移动致动器54、伸缩致动器95中的至少一方构成转向位置变更致动器，由控制装置200中的存储图17的流程图的s3和s7的部分、执行图17的流程图的s3和s7的部分等构成切换部。
97.另外，在上述实施例中，中立位置引导部116、复原时引导部152设置于位于外周侧
的筒部的内周部，但也可以设置于位于内周侧的部件。在该情况下，在位于外周侧的筒部的内周部设置向内周侧突出的后述的第二凸部和第三凸部。
98.另外，在上述实施例中，复原时引导部152设置于中间轴26，但也可以设置于转向轴24。将其一例示于图21。
99.例如，如图21的(21a)所示，能够在外轴80的内周部和内轴82的外周部中的一方(在本实施例中为内轴82)设置第三凸部220，并在外轴80的内周部设置复原时引导部222。第三凸部220可以是多个凸部86中的一个。另外，复原时引导部222与作为旋转传递部84的凹部88之一的第三凹部88s相邻地设置于上游侧。在该情况下，优选增大方向盘2的位置的行程。
100.在本实施例中，在手动驾驶状态下，如图21的(21a)所示，旋转传递部84处于传递状态。在切换为自动驾驶状态的情况下，使外轴80、内柱44相对于内轴82、外柱42相对地向前侧移动。如图21的(21b)所示，旋转传递部84的锯齿嵌合脱离，外轴80的旋转由中立位置引导部116引导至与方向盘2的中立位置对应的相位，第一凸部120与第一凹部123嵌合，方向盘2被中立位置保持部114保持在中立位置。旋转传递部84成为不传递状态，连结机构成为非机械连结状态，由此成为自动驾驶状态。
101.在从自动驾驶状态切换为手动驾驶状态的情况下，如图21的(21c)所示，外轴80相对于外柱42向车辆的后侧相对移动，第一凸部120从第一凹部123脱离，方向盘2的保持被解除，方向盘2成为自由状态。接着，如图21的(21d)所示，在第三凸部220与复原时引导部222接触的状态下，使外轴80相对于内轴82向后侧相对移动。外轴80与内轴82的相位一致，方向盘2的相位为与左右前轮4、6的转向角对应的相位。之后，多个凸部86与多个凹部88锯齿嵌合，旋转传递部84成为传递状态，连结机构成为机械连结状态。
102.这样，在本实施例中，由于不需要柱移动装置50，因此相应地能够实现成本降低。另外，外轴80对应于上游侧部件，内轴82对应于下游侧部件。
103.另外，中立位置保持部114也可以设置于中间轴26。而且，中立位置保持部114可以分别包括多个第一凸部、第一凹部。
104.另外，柱移动装置50、伸缩式移动装置90不是不可或缺的。在柱30经由连杆机构60支承于车身32，外轴80、内轴82等具备伸缩式移动机构89的情况下，能够由驾驶者变更方向盘2的位置，由此能够使柱30移动。
105.而且，方向盘的形状没有限制。方向盘可以呈大致圆形，也可以呈杆状，只要能够绕轴线l旋转即可，此外，本发明能够以基于本领域技术人员的知识施以各种变更、改良的各种方式来实施。
106.标号说明
107.2：方向盘，4、6：前轮，8：自动转向装置，12s：收纳凹部，20：齿条杆，24：转向轴，26：中间轴，30：柱，40：外壳，42：外柱，44：内柱，50：柱移动装置，84：旋转传递部，86：凸部，88：凹部，90：伸缩式移动装置，114：中立位置保持部，116：中立位置引导部，120：第一凸部，123：第一凹部，124、125：保持面，126：弯曲引导面，150：旋转传递部，154：凸部，156：凹部，152：复原时引导部，160：第三凸部，170、172：保持面，174：弯曲引导面，200：控制装置，220：第三凸部，222：复原时引导部。
108.可要求保护的发明
109.(1)一种车辆用转向系统，设置于能够在手动驾驶状态与自动驾驶状态之间切换的车辆，并包括连结机构，该连结机构连结由驾驶者进行转向操作的转向操作部件和设置于所述车辆的至少一个转向轮，
110.所述连结机构在所述车辆从所述手动驾驶状态切换为所述自动驾驶状态的情况下，从机械地连结所述转向操作部件和所述至少一个转向轮的机械连结状态切换为不机械地连结所述转向操作部件和所述至少一个转向轮的非机械连结状态。
111.连结机构可以通过致动器的驱动而从机械连结状态切换为非机械连结状态，也可以通过驾驶者的操作而切换。
112.(2)根据(1)项所述的车辆用操作系统，其中，
113.该车辆用转向系统包括转向位置变更机构，该转向位置变更机构能够变更所述转向操作部件在所述车辆的前后方向上的位置，
114.所述连结机构随着所述转向位置变更机构使所述转向操作部件的位置向所述车辆的前侧变更而从所述机械连结状态切换为所述非机械连结状态。
115.(3)根据(1)项或(2)项所述的车辆用转向系统，其中，
116.该车辆用转向系统包括：
117.转向位置变更致动器，变更所述转向操作部件在所述车辆的前后方向上的位置；及
118.控制装置，通过控制所述转向位置变更致动器来变更所述转向操作部件的位置，
119.所述控制装置包括切换部，该切换部通过所述转向位置变更致动器的控制来变更所述转向操作部件的位置，由此将所述连结机构在所述机械连结状态与所述非机械连结状态之间进行切换。
120.转向位置变更致动器包括柱移动致动器和伸缩致动器中的至少一方，转向位置变更机构包括作为柱移动机构的联杆机构和伸缩移动机构中的至少一方。
121.(4)根据(1)项至(3)项中任一项所述的车辆用转向系统，其中，
122.该车辆用转向系统包括设置在所述转向操作部件与转向齿轮箱之间且能够彼此相对移动的上游侧部件和下游侧部件，
123.所述连结机构包括旋转传递部，该旋转传递部设置在所述上游侧部件与所述下游侧部件之间，并能够将所述上游侧部件和所述下游侧部件在能够相互传递旋转的传递状态与不能相互传递旋转的不传递状态之间进行切换，
124.所述旋转传递部通过由所述转向操作部件的位置向所述车辆的前侧的变更引起的所述上游侧部件与所述下游侧部件的所述相对移动，由此从所述传递状态切换为所述不传递状态。
125.(5)根据(4)项所述的车辆用转向系统，其中，
126.所述旋转传递部包括：一个以上的凸部，设置于所述上游侧部件和所述下游侧部件中的一方；及一个以上的凹部，设置于所述上游侧部件和所述下游侧部件中的另一方，所述旋转传递部通过伴随着所述转向操作部件的位置向所述前侧的变更的所述上游侧部件与所述下游侧部件的相对移动，由此从所述一个以上的凸部和所述一个以上的凹部嵌合的所述传递状态切换为所述一个以上的凸部和所述一个以上的凹部不嵌合的所述不传递状态。
127.在旋转传递部的传递状态下，一个以上的凸部与一个以上的凹部花键嵌合或锯齿嵌合。
128.(6)根据(4)项或(5)项所述的车辆用转向系统，其中，
129.该车辆用转向系统包括：
130.转向轴，与所述转向操作部件连结，并沿自身的轴线的方向延伸；
131.柱，将所述转向轴以能够绕所述轴线相对旋转且能够沿所述轴线的方向一体地移动的方式进行保持；
132.中间轴，位于所述转向轴与所述转向齿轮箱之间，并具备所述上游侧部件和所述下游侧部件；及
133.柱移动机构，能够使所述柱向所述车辆的前后方向移动，
134.所述旋转传递部通过由所述柱向所述车辆的所述前侧的移动引起的所述上游侧部件与所述下游侧部件的相对移动，从所述传递状态切换为所述不传递状态。
135.柱能够通过致动器移动，也能够由驾驶者移动。
136.(7)根据(6)项所述的车辆用转向系统，其中，
137.该车辆用转向系统包括柱移动致动器，该柱移动致动器设置在所述车辆的车身与所述柱之间，使所述柱在所述车辆的前后方向上移动。
138.(8)根据(1)项至(7)项中任一项所述的车辆用转向系统，其中，
139.该车辆用转向系统包括中立位置保持部，该中立位置保持部在所述连结机构的所述非机械连结状态下将所述转向操作部件保持在中立位置。
140.转向操作部件在连结机构的非机械连结状态下，由中立位置保持部以锁定了从中立位置起的旋转的状态进行保持。
141.(9)根据(8)项所述的车辆用转向系统，其中，
142.该车辆用转向系统包括：
143.转向轴，以能够绕自身的轴线一体地旋转的方式连结于所述转向操作部件；及
144.柱，将所述转向轴以能够绕所述轴线旋转的方式进行保持，另一方面，所述柱以不能绕所述轴线相对旋转的方式保持于所述车辆的车身，
145.所述中立位置保持部包括：第一凸部，该第一凸部为设置于所述柱的内侧和所述转向轴的外周侧中的一方的一个以上的凸部；及第一凹部，该第一凹部为设置于所述柱的内侧和所述转向轴的外周侧中的另一方的一个以上的凹部，所述中立位置保持部在一个以上的所述第一凸部和一个以上的所述第一凹部卡合的状态下，在所述转向操作部件的中立位置，将所述转向轴以阻止相对于所述柱的绕所述轴线的旋转的状态进行保持。
146.通过一个以上的第一凸部和一个以上的第一凹部之间的卡合，阻止了转向轴相对于柱的相对旋转，由此阻止转向操作部件从中立位置起的旋转。
147.(10)根据(1)项至(9)项中任一项所述的车辆，其中，
148.该车辆用转向系统包括中立位置引导部，该中立位置引导部在所述连结机构的所述非机械连结状态下，随着所述转向操作部件的位置向所述车辆的前侧的变更而对所述转向操作部件朝向中立位置的旋转进行引导。
149.(11)根据(10)项所述的车辆用转向系统，其中，
150.该车辆用转向系统包括：
151.转向轴，以能够绕自身的轴线一体地旋转的方式连结于所述转向操作部件；及
152.柱，将所述转向轴以能够绕所述轴线旋转的方式进行保持，另一方面，所述柱以不能绕所述轴线相对旋转的方式保持于所述车辆的车身，
153.在所述柱的内侧和所述转向轴的外周侧中的一方设置有作为一个凸部的第二凸部，
154.所述中立位置引导部设置于所述柱的内侧和所述转向轴的外周侧中的另一方，在与一个所述第二凸部接触的状态下，通过使所述转向轴相对于所述柱向所述车辆的前侧相对移动，对所述转向轴朝向与所述转向操作部件的中立位置对应的相位的绕所述轴线的旋转进行引导。
155.第一凸部和第二凸部可以是共同的，也可以是单独的。
156.(12)根据(10)项或(11)项所述的车辆用转向系统，其中，该车辆用转向系统包括：
157.转向轴，与所述转向操作部件连结，并沿自身的轴线的方向延伸；
158.柱，保持所述转向轴，另一方面，所述柱以不能绕所述轴线相对旋转的方式保持于所述车辆的车身；及
159.中立位置保持部，将所述转向操作部件保持在中立位置，
160.所述中立位置保持部包括：第一凸部，该第一凸部为设置于所述柱的内侧和所述转向轴的外周侧中的一方的一个以上的凸部；及第一凹部，该第一凹部为设置于所述柱的内侧和所述转向轴的外周侧中的另一方的一个以上的凹部，所述中立位置保持部通过一个以上的所述第一凸部与一个以上的所述第一凹部之间的卡合，将所述转向操作部件以不能从中立位置绕所述轴线旋转的方式进行保持，
161.所述中立位置引导部包括中立位置引导面，该中立位置引导面与作为一个以上的所述第一凹部中的一个的第二凹部相邻地设置，并形成为以与所述第二凹部隔开中心角180
°
的部分在所述轴线的方向上最突出的方式弯曲的形状。
162.在中立位置引导部中，通过使作为一个以上的第一凸部中的一个的第二凸部沿着弯曲引导面移动，由此使转向轴旋转至与转向操作部件的中立位置对应的相位。
163.另外，之后，通过使第二凸部与第二凹部嵌合，转向轴被保持在与转向操作部件的中立位置对应的相位。
164.(13)根据(6)、(7)、(9)、(11)、(12)项中任一项所述的车辆用转向系统，其中，
165.所述转向轴包括：筒状的外轴，能够与所述转向操作部件绕自身的轴线一体地旋转，并沿长边方向延伸；及内轴，位于所述外轴的内周侧，
166.所述柱包括：内柱，将所述外轴以能够绕所述轴线相对旋转且不能沿所述轴线的方向相对移动的方式进行保持；及外柱，将所述内轴以能够绕所述轴线相对旋转且不能沿所述轴线的方向相对移动的方式进行保持，
167.该车辆用转向系统包括伸缩式位置变更机构，该伸缩式位置变更机构能够通过所述外轴及所述内柱与所述内轴及所述外柱在轴线方向上的相对移动来变更所述转向操作部件在所述车辆的前后方向上的位置。
168.(14)根据(13)项所述的车辆用转向系统，其中，
169.该车辆用转向系统包括伸缩致动器，该伸缩致动器使所述外轴及所述内柱与所述内轴及所述外柱在轴线方向上相对移动。
170.(15)根据(1)项至(14)项中任一项所述的车辆用转向系统，其中，
171.该车辆用转向系统包括中立位置旋转保持装置，该中立位置旋转保持装置在所述连结机构的非机械连结状态下使所述转向操作部件旋转到中立位置而进行保持。
172.可以认为中立位置旋转保持装置由包括伸缩致动器的伸缩式位置变更装置、中立位置保持部、中立位置引导部等构成。
173.(16)根据(1)项至(15)项中任一项所述的车辆用转向系统，其中，
174.该车辆用转向系统包括复原时引导部，该复原时引导部在所述连结机构的所述非机械连结状态下，随着所述转向操作部件的位置向所述车辆的后侧的变更，对所述转向操作部件朝向与所述至少一个转向轮的转向角对应的相位的旋转进行引导。
175.(17)根据(16)项所述的车辆用转向系统，其中，
176.该车辆用转向系统包括：
177.上游侧部件和下游侧部件，设置在所述转向操作部件与转向齿轮箱之间，且能够彼此相对移动；及
178.第三凸部，该第三凸部为设置于所述上游侧部件和所述下游侧部件中的一方的一个凸部，
179.所述复原时引导部设置于所述上游侧部件和所述下游侧部件中的另一方，在与一个所述第三凸部接触的状态下，通过随着所述转向操作部件的位置向所述车辆的后侧的变更的所述上游侧部件与所述下游侧部件在轴线方向上的相对移动，对所述上游侧部件朝向所述上游侧部件的相位与所述下游侧部件的相位对应的相位的旋转进行引导。
180.复原时引导部可以与旋转传递部的凹部相邻地设置。
181.(18)根据项(17)所述的车辆用转向系统，其中，
182.该车辆用转向系统包括旋转传递部，该旋转传递部具备：一个以上的凸部，设置于所述上游侧部件和所述下游侧部件中的一方；及一个以上的凹部，设置于所述上游侧部件和所述下游侧部件中的另一方，所述旋转传递部能够通过所述一个以上的凸部和所述一个以上的凹部，将所述上游侧部件和所述下游侧部件在能够相互传递旋转的传递状态和不能相互传递旋转的不传递状态之间进行切换，
183.所述一个以上的凸部中的一个是所述第三凸部，
184.所述复原时引导部包括复原时引导面，该复原时引导面与所述另一方的所述一个以上的凹部中的一个即第三凹部相邻地设置，并形成为以与所述第三凹部隔开中心角180
°
的部分最远离所述第三凹部的方式弯曲的形状。
185.通过上游侧部件和下游侧部件在轴线方向上的相对移动，上游侧部件通过复原时引导部而旋转，与下游侧部件的相位一致，通过进一步的相对移动，旋转传递部从不传递状态切换为传递状态。由此，连结机构从非机械连结状态切换为机械连结状态。
186.(19)根据(1)项至(17)项中任一项所述的车辆用转向系统，其中，
187.该车辆用转向系统包括复原装置，该复原装置在所述连结机构的所述非机械连结状态下，使所述转向操作部件朝向与所述至少一个转向轮的转向角对应的相位旋转，由此将所述连结机构切换为所述机械连结状态。
188.复原装置包括具有柱移动致动器的柱移动装置、第三凸部、复原时引导部、第三凹部等。
189.(20)一种连结机构切换方法，在车辆用转向系统中执行，所述车辆用转向系统设置于能够在手动驾驶状态与自动驾驶状态之间切换的车辆，并包括连结机构，该连结机构连结能够由驾驶者进行操作的转向操作部件和设置于所述车辆的至少一个转向轮，
190.所述连结机构切换方法在所述车辆从所述手动驾驶状态切换为所述自动驾驶状态的情况下执行，
191.所述连结机构切换方法包括机械切断工序，在该机械切断工序中，通过将所述转向操作部件的位置向所述车辆的前侧变更，由此将所述连结机构从机械地连结所述转向操作部件和所述至少一个转向轮的机械连结状态切换为不机械地连结它们的非机械连结状态。
192.本连结机构切换方法能够在(1)项至(19)项中任一项所述的车辆用转向系统中实施。
193.(21)根据(20)项所述的连结机构切换方法，其中，
194.该连结机构切换方法包括中立位置引导工序，该中立位置引导工序在所述机械切断工序之后执行，通过将所述转向操作部件的位置进一步向所述车辆的前侧变更，由此使所述转向操作部件朝向中立位置旋转。
195.(22)根据(21)项所述的连结机构切换方法，其中，
196.该连结机构切换方法包括中立位置保持工序，该中立位置保持工序在所述中立位置引导工序之后执行，在所述连结结构的所述非机械连结状态下，将所述转向操作部件在所述中立位置处以不能旋转的方式进行保持。
197.(23)根据(22)项所述的连结机构切换方法，其中，
198.该连结机构切换方法包括：
199.锁定解除工序，通过将所述转向操作部件的位置向所述车辆的后侧变更，来解除所述转向操作部件在所述中立位置处的保持，由此成为允许从所述中立位置的旋转的自由状态；
200.复原时引导工序，通过将所述转向操作部件的位置进一步向所述车辆的所述后侧变更，由此引导所述转向操作部件朝向与所述至少一个转向轮的转向角对应的相位的旋转；及
201.机械连结工序，通过将所述转向操作部件的位置进一步向所述车辆的所述后侧变更，由此将所述连结机构从所述非机械连结状态切换为所述机械连结状态。