JP2005098377A - 可変ギヤ機構及びこの機構を備えた操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入出力軸間の剛性を確保可能な可変ギヤ機構及びこの機構を備えた操舵制御装置を提供すること。
【解決手段】 入力軸と出力軸とを自転成分と公転成分を有する回転要素によって接続した可変ギヤ機構であって、回転要素の自転成分は軸方向貫通穴を有し、入力軸と出力軸とは相対回転可能に嵌合すると共に、入力軸または出力軸は、軸方向貫通穴を貫通した状態で配置されることとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、可変ギヤ機構に関し、特に走行状態に応じて運転者の操舵に対する転舵量を変更可変な操舵制御装置に関する。

従来、可変ギヤ機構として、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、入力軸と出力軸とのそれぞれ径の異なる内歯歯車が接続され、このそれぞれの内歯歯車に径の異なる外歯歯車が噛み合うように設けられ、この外歯歯車同士が回転軸に固定されている。この回転軸は入力軸及び出力軸とは偏心した状態でウォームホイールに軸支されている。さらに、このウォームホイールに噛み合うウォームシャフトを制御することによって外歯歯車を公転制御し、入出力軸に発生する相対回転量を制御している。
DE10160313A1号公報（Fig１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の可変ギヤ機構にあっては、入力軸と出力軸とは互いに接続されていないため、入出力軸間の剛性が低いといった問題があった。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、入出力軸間の剛性を確保可能な可変ギヤ機構及びこの機構を備えた操舵制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため本願発明では、可変ギヤ機構において、回転要素の自転成分は軸方向貫通穴を有し、入力軸と出力軸とは相対回転可能に嵌合すると共に、入力軸または出力軸は、軸方向貫通穴を貫通した状態で配置されることとした。

このように、嵌合によって入出力軸がお互いに支持することが可能となり、入力軸と出力軸との間の剛性を高めることができる。

以下、本発明の車両用の操舵制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例１における操舵制御装置の全体構成を表すシステム図である。

ステアリングシャフト２は、アッパシャフト２ａとロアシャフト２ｂから構成され、アッパシャフト２ａとロアシャフト２ｂの間には、可変ギヤ機構２が設けられている。ロアシャフト２ｂには、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ６が設けられている。アッパシャフト２ａには、運転者の操舵角を検出する操舵角センサ３が設けられている。ロアシャフト２ｂには、可変ギヤ機構２から出力された実舵角を検出する実舵角センサ４が設けられている。

パワーステアリング機構５は、電動モータ５ａの回転をロアシャフト２ｂに設けられた減速機構５ｂに伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じて電動モータ５ａの回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストし操舵輪７を転舵する。

コントロールユニット１０には、トルクセンサ６からの操舵トルク信号、車速センサ８からの車速信号、操舵角センサ３からの運転者の操舵角信号、実舵角センサ４からの実舵角信号等が入力される。この入力された信号に基づいて、可変ギヤ機構２及び電動モータ５ａへ指令信号を出力する。

可変ギヤ機構２によるギヤ比設定については特に限定しない。一般的には、ステアリングホイール１の操舵角に対する操舵輪７の傾きが設定された基準ギヤ比特性に基づいてギヤ比を設定する。

図２は可変ギヤ機構２の構成を表す拡大断面図である。図外のアッパシャフト２ａには入力軸１１が接続され、ロアシャフト２ｂには出力軸１４が接続されている。可変ギヤ機構２のケース２６には、入力軸１１を支持する軸受け２０と、出力軸１４を支持する軸受け２１が設けられている。また、ギヤ比を制御するギヤ比可変モータ１８が固定されている。

入力軸１１の外周には第１外歯歯車１２が設けられ、入力軸１１の出力軸側端部には嵌合部１１ａが設けられている。出力軸１４の外周には第２外歯歯車１５が設けられ、出力軸１４の入力軸側端部には嵌合孔１４ａが設けられている。嵌合孔１４ａと嵌合部１１ａの間には軸受け２２が設けられ、嵌合によって入力軸１１と出力軸１４とを滑らかに相対回転可能に支持している。

入力軸１１及び出力軸１４には、偏心カム１７が軸受け２３，２４を介して支持されている。偏心カム１７の回転中心は入力軸１１及び出力軸１４と一致している。偏心カム１７の外周には制御歯車としてのウォームホイール１９が設けられ、ギヤ比可変モータ１８に接続されたウォームシャフト１８ａの駆動により偏心カム１７を回転制御する。このようにウォームホイール１９が偏心カム１７と一体に設けられることで、ウォームホイール１９の軸受けを別途設ける必要がなく、構成をコンパクト化することができる。

また、ウォームホイール１９とウォームシャフト１８ａを用いることで減速比を得ることが可能となり、ギヤ比可変モータ１８の必要トルクを低減することができる。尚、不可逆式のウォームホイール及びウォームギヤの構成とすることで、ギヤ比を変更しない通常操舵時に、偏心カム１７のブレーキ力を得ることが可能となり、消費電力の削減を図ることができる。

偏心カム１７の内周には、第１外歯歯車１３と噛み合う第１内歯歯車１３と、第２外歯歯車１５と噛み合う第２内歯歯車１６を備えた内歯歯車３０が、軸受け２５を介して支持されている。

図３は可変ギヤ機構２のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面の概略図である。Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ断面に示すように、入力軸１１及び出力軸１４及び偏心カム１７の第１回転中心軸は一致している。一方、内歯歯車３０（第１内歯歯車１２，第２内歯歯車１５）の第２回転中心軸は、第１回転中心軸とは偏心した回転中心軸を有している。すなわち、第２回転中心軸は、第１回転中心軸を中心として公転する。

図４は可変ギヤ機構２のスケルトン図、図５は可変ギヤ機構２の共線図である。図５の共線図に示すように、ギヤ比可変モータ１８の回転により内歯歯車３０の公転成分を制御する。ギヤ比可変モータ１８が停止しているときは、入力軸１１の回転を基本ギヤ比（ギヤ半径に依存）分だけ減速して出力軸１４に伝達する。ギヤ比可変モータ１８を入力軸１１と同じ回転方向に駆動すると、基本ギヤ比よりも増速側の回転を出力軸１４に伝達する。一方、ギヤ比可変モータ１８を入力軸１１と逆方向に回転駆動すると、基本ギヤ比よりも減速側の回転を出力軸１４に伝達する。

以上説明したように、入力軸１１と出力軸１４とを自転成分と公転成分を有する回転要素で接続する際、自転成分となる内歯歯車３０に貫通穴を設け、この貫通穴を介して入力軸１１と出力軸１４とを相対回転可能に支持した。よって、入力軸１１と出力軸１４との間の剛性を高くすることができる。また、操舵制御装置に適用することで、剛性感の高い操舵フィーリングを達成することができる。また、入出力軸１１，１４を外歯とすることで、構成をコンパクト化することができる。

尚、上述の実施例では、入出力軸１１，１４に外歯歯車を設け、内歯歯車３０を用いて接続した構成を示したが、この構成に限られるものではない。例えば、自転成分に設けた貫通穴の大きさを、公転成分の公転半径よりも大きくなるように構成し、この貫通穴を介して入出力軸を相対回転可能に支持すればよい。

図６は実施例２の可変ギヤ機構２の構成を表す断面図である。基本的な構成は実施例１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。

実施例１では偏心カム１７の外周にウォームホイール１９を設けた構成を示したが、実施例２では、中心に貫通穴を有する中空モータ２７を設けている。このように、中空モータ２７の貫通穴に入力軸１１または出力軸１４が貫通した状態で配置されることで、偏心カム１７の制御手段（ギヤ比可変モータ等）の径方向外側への張り出し量を抑制することが可能となり、構成を更にコンパクト化することができる。

実施例１における操舵制御装置の全体構成を表す概略図である。 実施例１における可変ギヤ機構を表す拡大断面図である。 実施例１における可変ギヤ機構のＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を表す概略図である。 実施例１における可変ギヤ機構のスケルトン図である。 実施例１における可変ギヤ機構の共線図である。 実施例２における可変ギヤ機構を表す拡大断面図である。

符号の説明

１ ステアリングホイール
２ 可変ギヤ機構
３ 操舵角センサ
４ 実舵角センサ
５ パワーステアリング機構
６ トルクセンサ
７ 操舵輪
８ 車速センサ
１０ コントロールユニット
１１ 入力軸
１２ 第１外歯歯車
１３ 第１内歯歯車
１４ 出力軸
１５ 第２外歯歯車
１６ 第２内歯歯車
１７ 偏心カム
１８ ギヤ比可変モータ
１９ ウォームホイール
２０，２１，２２，２３，２４，２５ 軸受け
２６ ケース
２７ 中空モータ

Claims (3)

1. 入力軸と出力軸とを自転成分と公転成分を有する回転要素によって接続した可変ギヤ機構であって、
   前記回転要素の自転成分は軸方向貫通穴を有し、
   前記入力軸と出力軸とは相対回転可能に嵌合すると共に、
   前記入力軸または出力軸は、前記軸方向貫通穴を貫通した状態で配置されることを特徴とする可変ギヤ機構。
2. 入力軸と、
   前記入力軸に同軸に接続される第１外歯歯車と、
   前記第１外歯歯車に偏心状態で噛み合う第１内歯歯車と、
   前記第１内歯歯車に接続される第２内歯歯車と、
   前記第２内歯歯車に偏心状態で噛み合う第２外歯歯車と、
   前記第２外歯歯車と同軸に接続される出力軸と、
   前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車とを一体的に回転制御するギヤ比制御手段と、
   を備えた可変ギヤ機構において、
   前記第１内歯歯車および前記第２内歯歯車は、軸方向貫通穴を有し、
   前記入力軸と出力軸とは相対回転可能に嵌合すると共に、
   前記入力軸または出力軸は、前記軸方向貫通穴を貫通した状態で配置されることを特徴とする可変ギヤ機構。
3. 操舵入力手段に接続された入力軸と、
   前記入力軸の転舵角度を検出する第１舵角センサと、
   操舵輪に接続された出力軸と、
   前記操舵輪の転舵量を検出する第２舵角センサと、
   前記操舵輪に操舵力を与えるアクチュエータと、
   前記第１及び第２舵角センサの検出舵角に基づいて前記アクチュエータを制御する制御手段と、
   前記入力軸と出力軸との間に設けられた可変ギヤ機構と、
   前記操舵入力手段に入力される操舵入力量と前記操舵輪の転舵量に基づいて、前記可変ギヤ機構のギヤ比を制御するギヤ比制御手段と、
   を備えた操舵制御装置において、
   前記可変ギヤ機構を、
   前記入力軸に同軸に接続される第１外歯歯車と、
   前記第１外歯歯車に偏心状態で噛み合う第１内歯歯車と、
   前記第１内歯歯車に接続される第２内歯歯車と、
   前記第２内歯歯車に偏心状態で噛み合う第２外歯歯車と、
   前記第２外歯歯車と同軸に接続される出力軸と、
   前記第１内歯歯車と前記第２内歯歯車とを一体的に回転制御するギヤ比制御手段と、
   を備え、
   前記第１内歯歯車および前記第２内歯歯車は、軸方向貫通穴を有し、
   前記入力軸と出力軸とは相対回転可能に嵌合すると共に、
   前記入力軸または出力軸は、前記軸方向貫通穴を貫通した状態で配置される可変ギヤ機構としたことを特徴とする操舵制御装置。

Images