JP2006205941A - 電動舵取補助装置の操舵軸支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動舵取補助装置において、操舵軸と電動舵取補助装置の入力軸の接続作業性を向上するとともに、舵取ハンドルから操舵軸に作用する軸方向荷重がトルクセンサに及ぶのを防止し、安定した操舵アシスト性能を確保すること。
【解決手段】 車体側に支持される操舵軸１を、車体側に支持される電動舵取補助装置１０の入力軸２１に接続してなる電動舵取補助装置１０の操舵軸支持構造において、車体側ステー３に球面すべり軸受６０を取付け、球面すべり軸受６０の内周に固定した軸受７０に、操舵軸１を回転可能、かつ軸方向不動に支持するもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は電動舵取補助装置の操舵軸支持構造に関する。

バギー車等の不整地走行用車両の電動舵取補助装置として、特許文献１に記載の如く、舵取ハンドルが固定される操舵軸を車体側に固定のシャフト支持部材に軸受を介して支持し、この操舵軸を、車体側に支持されている電動舵取補助装置の入力軸に接続してなるものがある。運転者が舵取ハンドルに加える操舵力を電動モータの発生トルクによりアシストするものである。

尚、特許文献１の電動舵取補助装置では、舵取ハンドル側の操舵軸が接続される入力軸と、車輪側操舵部材が接続される出力軸と、入力軸と出力軸の間に設けられるトルクセンサと、トルクセンサの検出トルクに応じて駆動される電動モータと、電動モータの回転軸に結合されるウォームギヤと、出力軸に結合されるとともに、ウォームギヤに噛合うウォームホイールとを、ハウジングにより被包される単一ユニット体に内蔵し、ハウジングを車体フレーム（車体側ブラケット）に取付け可能にしている。
特開2004-231011

特許文献１の電動舵取補助装置では、操舵軸を車体側ステーに固定のシャフト支持部材に軸受を介してラジアル支持している。また、電動舵取補助装置も車体側ブラケットに支持されていて、車体側ブラケットに設けてある取付ボルト挿通孔の遊びの範囲でしか取付姿勢を調整できない。このため、操舵軸と電動舵取補助装置の入力軸の軸芯がずれていると、その軸芯ずれは殆ど解消できず、操舵軸と入力軸を接続不能にする。

特許文献１の電動舵取補助装置が搭載された車両の走行時に、運転者が状況に応じて舵取ハンドルを上方向に引き上げ、又は下方向に押し下げることがあり、結果として操舵軸の軸方向に引き上げ荷重、又は押し下げ荷重を作用することがある。このとき、操舵軸がそれらの軸方向荷重により軸方向に変位すると、この変位がトルクセンサに影響してこれを誤作動又は破損させるおそれがある。

本発明の課題は、電動舵取補助装置において、操舵軸と電動舵取補助装置の入力軸の接続作業性を向上するとともに、舵取ハンドルから操舵軸に作用する軸方向荷重がトルクセンサに及ぶのを防止し、安定した操舵アシスト性能を確保することにある。

請求項１の発明は、車体側に支持される操舵軸を、車体側に支持される電動舵取補助装置の入力軸に接続してなる電動舵取補助装置の操舵軸支持構造において、車体側ステーに球面軸受を取付け、球面軸受の内周に固定した軸受に、操舵軸を回転可能、かつ軸方向不動に支持するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記軸受の外輪を球面軸受の内周にナット止めし、前記操舵軸を軸受の内輪に挿入し、操舵軸の中間部に設けた鍔部と、操舵軸に螺着されるナットの間に上記内輪を挟持してなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)操舵軸と電動舵取補助装置のそれぞれを車体側に組付け、操舵軸と電動舵取補助装置の入力軸を接続しようとするとき、電動舵取補助装置は車体側ブラケットに設けてある取付ボルト挿通孔の遊びの範囲で取付姿勢を調整できるし、操舵軸も球面軸受を介して車体側ステーに支持されていて、該操舵軸の軸芯を球面軸受の球面中心まわりで傾動できる。このため、操舵軸と入力軸の当初の軸芯がずれていても、それらの軸芯を互いに合致させてその軸芯ずれを容易に解消し、操舵軸と入力軸を容易に接続できる。

(b)電動舵取補助装置が搭載された車両の走行時に、運転者が状況に応じて舵取ハンドルを上方向に引き上げ、又は下方向に押し下げることがあり、結果として操舵軸の軸方向に引き上げ荷重、又は押し下げ荷重を作用することがある。このとき、操舵軸は車体側ステーに取付けた球面軸受の内周に固定した軸受に軸方向不動に支持されるし、球面軸受は操舵軸に作用するラジアル荷重と、上下両方向のスライド荷重を負荷するから、結果として操舵軸は球面軸受と軸受の両者に軸方向不動に支持されることになる。このため、操舵軸に作用する上述の軸方向荷重は、球面軸受及び軸受に支持されて操舵軸を軸方向に変位させることがないし、トルクセンサに及ぶことがない。従って、トルクセンサの誤作動又は破損を防止し、安定した操舵アシスト性能を確保できる。

（請求項２）
(c)軸受の外輪を球面軸受の内周にナット止めし、操舵軸を軸受の内輪に挿入し、操舵軸の中間部に設けた鍔部と、操舵軸に螺着されるナットの間に、上記内輪を挟持することにより、車体側ステーに取付けた球面軸受に固定される軸受に操舵軸を軸方向不動に支持できる。

図１は電動舵取補助装置を示す正面図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１のIII−III線に沿う断面図、図４は操舵軸支持構造を示す断面図である。

電動舵取補助装置１０は、例えばバギー車やスノーモービル等の不整地走行用車両に適用され、図１に示す如く、舵取ハンドル側操舵軸１と車輪側操舵部材２との間に介装され、運転者が舵取ハンドルに加える操舵力を電動モータ２４の発生トルクによりアシストする。

電動舵取補助装置１０は、操舵軸１を上車体側ステー３に支持部材４により後述する軸受を介して回転可能に支持し、上端部に舵取ハンドル取付部材５が固定される。車輪側操舵部材２は下車体側ステー６に支持部材７により軸受を介して回転可能に支持され、中間部にピットマンアーム８が固定される。ピットマンアーム８は左右のタイロッドを介して前輪に連結される。上車体側ステー３と下車体側ステー６は車体フレームに支持される。

電動舵取補助装置１０は、図１〜図３に示す如く、第１ハウジング（上部ハウジング又は上カバー）１１、第２ハウジング（本体ハウジング）１２及び第３ハウジング（下部ハウジング又は下カバー）１３に被包される単一ユニット体１０Ａにて構成され、このユニット体１０Ａに入力軸２１、出力軸２２、トルクセンサ２３、電動モータ２４、ウォームギヤ２５、ウォームホイール２６を内蔵する。

電動舵取補助装置１０は、操舵軸１が接続具１Ａによって接続される入力軸２１の上端部を軸受３１により第１ハウジング１１に支持し（図２）、車輪側操舵部材２が接続具２Ａによって接続される出力軸２２の上下端部を上下の軸受３２Ａ、３２Ｂにより第２ハウジングと第３ハウジング１３に支持している（図２）。入力軸２１は接続具１Ａとの接続用セレーション２１Ａを上端外周部に備え、出力軸２２は接続具２Ａとの接続用セレーション２２Ａを下端外周部に備える。入力軸２１の中空部にはトーションバー２７が挿入され、トーションバー２７の一端は入力軸２１に連結ピン２７Ａで連結され、出力軸２２の中空部にはトーションバー２７の他端が挿入されてセレーション結合される。

トルクセンサ２３は、図２に示す如く、入力軸２１と出力軸２２に係合している円筒状のコア２３Ｃを囲む２個の検出コイル２３Ａ、２３Ｂを第１ハウジング１１に設けている。コア２３Ｃは、出力軸２２のガイドピン２３Ｄに係合する縦溝２３Ｅを備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、入力軸２１のスライダピン２３Ｆに係合するスパイラル溝２３Ｇを備える。これにより、舵取ハンドルに加えた操舵トルクが入力軸２１に付与され、トーションバー２７の弾性ねじり変形により、入力軸２１と出力軸２２の間に回転方向の相対変位を生ずると、入力軸２１と出力軸２２の回転方向の変位がコア２３Ｃを軸方向に変位させるものになり、このコア２３Ｃの変位による検出コイル２３Ａ、２３Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル２３Ａ、２３Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コア２３Ｃが入力軸２１の側へ移動すると、コア２３Ｃが近づく方の検出コイル２３Ａのインダクタンスが増加し、コア２３Ｃが遠ざかる方の検出コイル２３Ｂのインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。

電動モータ２４は、取付ボルト２８により第２ハウジング１２に取付け支持され、不図示のコントローラにより、トルクセンサ２３の検出トルクに応じて駆動される。電動モータ２４の回転軸２４Ａには継手２４Ｂによりウォームギヤ２５が結合され、ウォームギヤ２５に噛合うウォームホイール２６を出力軸２２に固定してある。ウォームギヤ２５は、図３に示す如く、左右の軸受４１、４２により第２ハウジング１２に両端支持される。ウォームホイール２６は、第２ハウジング１２の内部で、出力軸２２における上側軸受３２Ａの直下にて該出力軸２２に固定される。

尚、電動モータ２４の回転軸２４Ａとウォームギヤ２５を結合する継手２４Ｂは、両者の嵌合間隙に弾性リングからなるトルクリミッタ２４Ｃを介装している（図３）。トルクリミッタ２４Ｃは、電動舵取補助装置１０の通常使用トルクでは回転軸２４Ａと継手２４Ｂを結合し続け、異常トルクではスリップさせ、電動モータ２４のトルクを継手２４Ｂの側に伝達させない。

従って、電動舵取補助装置にあっては、第１ハウジング１１に入力軸２１の上端部とトルクセンサ２３を支持し、第２ハウジング１２に出力軸２２の上端部と電動モータ２４とウォームギヤ２５とウォームホイール２６を支持し、第３ハウジング１３に出力軸２２の下端部を支持し、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２を取付ボルト１４により締結し、第２ハウジング１２と第３ハウジング１３を取付ボルト１５により締結して一体のユニット体１０Ａを構成する（図２）。第１ハウジング１１における軸受３１の上部開口部にはオイルシール３３が封着され、第３ハウジング１３における軸受３２Ｂの下部開口部にはオイルシール３４が封着される（図２）。

そして、電動舵取補助装置１０は、第２ハウジング１２を車体側に取付け可能にする。電動舵取補助装置１０は、図１、図２に示す如く、第２ハウジング１２の外周の周方向複数位置（例えば３位置）に設けた取付ボス１２Ａの両側にラバーブッシュ等の弾性材５１、５２を設け、車体側ブラケット１７の上記取付ボス１２Ａに対応する複数位置に設けた２又状支持部１８の上下の支持片１８Ａ、１８Ｂの間に、上記弾性材５１、５２を介して取付ボス１２Ａを挟む。２又状支持部１８の支持片１８Ａ、１８Ｂ、弾性材５１、５２、取付ボス１２Ａのそれぞれに設けられるボルト孔に挿着される取付ボルト１６（ナット１６Ａ）により、上下の支持片１８Ａ、１８Ｂの間に弾性材５１、５２を介して取付ボス１２Ａをフローティング固定状態で挟持する。車体側ブラケット１７は車体フレームに支持される。

しかるに、電動舵取補助装置１０にあっては、操舵軸１を車体側ステー３の支持部材４に支持し、電動舵取補助装置１０を車体側ブラケット１７に支持したとき、操舵軸１と電動舵取補助装置１０の入力軸２１との接続作業性を向上し、かつ舵取ハンドルから操舵軸１に作用する引き上げ、又は押し下げの軸方向荷重（図４のＦは引き上げ荷重を示す）が、入力軸２１を介してトルクセンサ２３に及ぶのを防止するため、車体側ステー３の支持部材４に球面すべり軸受６０を取付け、球面すべり軸受６０の内周に固定した軸受７０に、操舵軸１を回転可能、かつ軸方向不動に支持する。

球面すべり軸受６０は、操舵軸１のラジアル荷重と両方向（上方向と下方向）のスラスト荷重を同時に負荷でき、外輪６１の内周球面に内輪６２の外周球面を潤滑性ライナーを介する等により球面接触させたものである。軸受７０は、操舵軸１のラジアル荷重とスラスト荷重を同時に負荷できる、例えばアンギュラ玉軸受からなる。

球面すべり軸受６０は、外輪６１を車体側ステー３の環状の支持部材４の内周に圧入その他の手段により固定化される。軸受７０の外輪７１を球面すべり軸受６０の内輪６２の内周に挿入し、軸受７０の外輪７１の一端面を球面すべり軸受６０の内輪６２の内周段差部に突き当てる状態で、該内輪６２の内周に螺着されるナット８１により外輪７１の他端面を押圧し、このナット８１と該内輪６２の内周段差部との間に外輪７１を挟持して固定する。そして、操舵軸１を軸受７０の内輪７２に挿入し、操舵軸１の中間部に設けた鍔部１Ａに内輪７２の一端面を突き当てる状態で、操舵軸１に螺着されるナット８２により内輪７２の他端面を押圧し、このナット８２と鍔部１Ａとの間に該内輪７２を挟持して固定する。

尚、球面すべり軸受６０の外輪６１は、車体側ステー３の支持部材４そのものにより構成されるものでも良い。

電動舵取補助装置１０によれば、舵取ハンドルに加えた操舵トルクをトルクセンサ２３により検出し、その検出トルクにより電動モータ２４を駆動し、電動モータ２４の発生トルクをウォームギヤ２５、ウォームホイール２６を介して出力軸２２に伝える。これにより、電動モータ２４の発生トルクを運転者が舵取ハンドルに加える操舵力に対するアシスト力として用いるものになる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)操舵軸１と電動舵取補助装置１０のそれぞれを車体側に組付け、操舵軸１と電動舵取補助装置１０の入力軸２１を接続しようとするとき、電動舵取補助装置１０は車体側ブラケット１７に設けてある取付ボルト挿通孔の遊びの範囲で取付姿勢を調整できるし、操舵軸１も球面すべり軸受６０を介して車体側ステー３に支持されていて、該操舵軸１の軸芯を球面すべり軸受６０の球面中心まわりで傾動できる。このため、操舵軸１と入力軸２１の当初の軸芯がずれていても、それらの軸芯を互いに合致させてその軸芯ずれを容易に解消し、操舵軸１と入力軸２１を容易に接続できる。

(b)電動舵取補助装置１０が搭載された車両の走行時に、運転者が状況に応じて舵取ハンドルを上方向に引き上げ、又は下方向に押し下げることがあり、結果として操舵軸１の軸方向に引き上げ荷重、又は押し下げ荷重を作用することがある。このとき、操舵軸１は車体側ステー３に取付けた球面すべり軸受６０の内周に固定した軸受７０に軸方向不動に支持されるし、球面すべり軸受６０は操舵軸１に作用するラジアル荷重と、上下両方向のスライド荷重を負荷するから、結果として操舵軸１は球面すべり軸受６０と軸受７０の両者に軸方向不動に支持されることになる。このため、操舵軸１に作用する上述の軸方向荷重は、球面すべり軸受６０及び軸受７０に支持されて操舵軸１を軸方向に変位させることがないし、トルクセンサ２３に及ぶことがない。従って、トルクセンサ２３の誤作動又は破損を防止し、安定した操舵アシスト性能を確保できる。

(c)軸受７０の外輪７１を球面すべり軸受６０の内周にナット止めし、操舵軸１を軸受７０の内輪７２に挿入し、操舵軸１の中間部に設けた鍔部１Ａと、操舵軸１に螺着されるナット８２の間に、上記内輪７２を挟持することにより、車体側ステー３に取付けた球面すべり軸受６０に固定される軸受７０に操舵軸１を軸方向不動に支持できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の球面軸受は、球面すべり軸受に限らず、自動調芯玉軸受、自動調芯ころ軸受等であっても良い。

また、本発明において、電動モータの回転を出力軸に伝えるギヤ列は、ウォームギヤとウォームホイールからなるものに限定されない。

図１は電動舵取補助装置を示す正面図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は図１のIII−III線に沿う断面図である。 図４は操舵軸支持構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 操舵軸
１Ａ 鍔部
３ 車体側ステー
１０ 電動舵取補助装置
１７ 車体側ブラケット
２１ 入力軸
６０ 球面すべり軸受（球面軸受）
６１ 外輪
６２ 内輪
７０ 軸受
７１ 外輪
７２ 内輪
８１、８２ ナット

Claims (2)

1. 車体側に支持される操舵軸を、車体側に支持される電動舵取補助装置の入力軸に接続してなる電動舵取補助装置の操舵軸支持構造において、
   車体側ステーに球面軸受を取付け、球面軸受の内周に固定した軸受に、操舵軸を回転可能、かつ軸方向不動に支持することを特徴とする電動舵取補助装置の操舵軸支持構造。
2. 前記軸受の外輪を球面軸受の内周にナット止めし、
   前記操舵軸を軸受の内輪に挿入し、操舵軸の中間部に設けた鍔部と、操舵軸に螺着されるナットの間に上記内輪を挟持してなる請求項１に記載の電動舵取補助装置の操舵軸支持構造。

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