JP2006321307A - 操舵比変更アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 異物の噛み込みによる操舵抵抗の増加を抑えることが可能な操舵比変更アクチュエータを提供する。
【解決手段】 本発明のアクチュエータ２０によれば、アクチュエータハウジング２１の内周面と連結部材８３の外周面との間に可動リング７０が配置されているので、異物の噛み込みが発生した場合には、アクチュエータハウジング２１と連結部材８３との間ではなく、可動リング７０と連結部材８３との間で発生することになる。そして、この可動リング７０はアクチュエータハウジング２１の内周面に回転可能に嵌合されているので、可動リング７０がアクチュエータハウジング２１に対して回転し、操舵抵抗の増加を抑えることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハンドルの中心から斜め下方に延びた第１の操舵力伝達シャフトと、その第１の操舵力伝達シャフトの下方延長線上に延びた第２の操舵力伝達シャフトとの間に設けられ、第１と第２の操舵力伝達シャフトの間の回転の伝達比を、運転状況に応じて変更する操舵比変更アクチュエータに関する。

従来、この種の操舵比変更アクチュエータとして、モータ及び差動式減速機を収容したアクチュエータハウジングが車両本体に固定されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７５３３６号公報（段落［００５１］、第１図）

しかしながら、上述した従来の操舵比変更アクチュエータでは、差動式減速機の出力回転部分に連結された連結部材と、アクチュエータハウジングの内周面との間に異物が噛み込まれ、ハンドルの操舵抵抗が異常に高くなる虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、異物の噛み込みによる操舵抵抗の増加を抑えることが可能な操舵比変更アクチュエータの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る操舵比変更アクチュエータは、車両本体に固定されるアクチュエータハウジングにモータ及び差動式減速機を収容し、差動式減速機に備えた１対の差動回転部の一方にハンドルから延びた第１の操舵力伝達シャフトが連結されると共に、その第１の操舵力伝達シャフトの下方延長線上に延びた第２の操舵力伝達シャフトが１対の差動回転部の他方に連結され、運転状況に応じてモータにより差動式減速機を駆動することで、第１と第２の操舵力伝達シャフトの間の回転の伝達比を変更可能とした操舵比変更アクチュエータであって、アクチュエータハウジング内に、第１又は第２の一方の操舵力伝達シャフトと差動回転部とを連結するための連結部材を備えたものにおいて、アクチュエータハウジングの内周面に回転可能に嵌合されかつ連結部材の外側に遊嵌された可動リングを設けたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の操舵比変更アクチュエータにおいて、可動リングの一端部から内側に円板壁を張り出し、連結部材の端面を円板壁で覆ったところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の操舵比変更アクチュエータにおいて、可動リングを合成樹脂で構成したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の操舵比変更アクチュエータにおいて、可動リングは、アクチュエータハウジングと同等以上の硬度を有する焼結材又は金属で構成されたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の構成によれば、アクチュエータハウジングの内周面と連結部材の外周面との間に可動リングを設けたので、異物の噛み込みが発生した場合には、アクチュエータハウジングと連結部材との間ではなく、可動リングと連結部材との間で発生することになる。そして、この可動リングはアクチュエータハウジングの内周面に回転可能に嵌合されているので、可動リングがアクチュエータハウジングに対して回転し、操舵抵抗の増加を抑えることができる。

［請求項２の発明］
請求項２の構成では、可動リングの一端部から内側に円板壁を張り出し、その円板壁により連結部材の端面を覆ったので、連結部材の端面とアクチュエータハウジングとの間における異物の噛み込みも防ぐことができる。

［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、可動リングを合成樹脂で構成したので、可動リングとアクチュエータハウジングとの間の摺動性の向上が図られる。ここで、合成樹脂としては、４フッ化エチレン樹脂又はナイロン等であることが好ましい。

［請求項４の発明］
請求項４の構成によれば、可動リングを硬度が高い焼結材又は金属で構成したので、噛み込み現象の発生自体を防ぐことができる。

以下、本発明に係る一実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
図１に示された車両１０における１対の前輪１１，１１の間には、ラック１２が設けられ、そのラック１２の両端部がタイロッド１３，１３を介して前輪１１，１１に連結されている。ラック１２は筒状のラックケース１２Ｃで覆われ、そのラックケース１２Ｃが車両本体１４に固定されている。また、ラック１２にはピニオン１５が噛合しており、そのピニオン１５がラックケース１２Ｃに回転可能に軸支されている。そして、ピニオン１５とハンドル１７との間が、操舵力伝達シャフト１８によって連結され、その操舵力伝達シャフト１８の途中部分に操舵比変更アクチュエータ２０（以下、単に「アクチュエータ２０」という）が設けられている。具体的には、操舵力伝達シャフト１８は、ハンドル１７の中心から下方に向かって延びた第１の操舵力伝達シャフト１８Ａと、第１の操舵力伝達シャフト１８Ａの下方延長線上に延びた第２の操舵力伝達シャフト１８Ｂとからなり、アクチュエータ２０がそれら第１及び第２の操舵力伝達シャフト１８Ａ，１８Ｂの間に連結されている。なお、第１及び第２の両操舵力伝達シャフト１８Ａ，１８Ｂにおける中間部分には、それぞれユニバーサルジョイント１８Ｊが備えられている。

図２に示すように、アクチュエータ２０は、略円筒形状のアクチュエータハウジング２１を備えている。アクチュエータハウジング２１は、図示しないボルトにて車両本体１４（図１参照）に固定され、そのアクチュエータハウジング２１の内部に差動式減速機３０及びモータ４０が収容されている。

モータ４０は、アクチュエータハウジング２１内に嵌合固定されたモータハウジング４１を備え、そのモータハウジング４１の両端部にはベアリング４２，４２が保持されている。モータハウジング４１の内面にはステータコア４３が固定され、そのステータコア４３には複数の電磁コイル４４が取り付けられている。

ベアリング４２，４２の内側には、ロータ４５が回転可能に軸支されている。ロータ４５は、全体として円管構造をなし、ロータ４５のうちベアリング４２，４２に挟まれた部分には磁石固定部４６が備えられている。磁石固定部４６の外周面には永久磁石４７が固定されている。これにより、電磁コイル４４を励磁するとロータ４５が回転する。

モータハウジング４１の上端面には円筒部４１Ａが設けられ、その円筒部４１Ａの内部に回転位置センサ５０（例えば、レゾルバ）が備えられている。そして、この回転位置センサ５０によってロータ４５の回転位置が検出可能となっている。ロータ４５の上端部における外側には、ロックリング５１が嵌合固定されている。また、モータハウジング４１の上面にはロックアーム５２が軸支され、図示しないソレノイドとトーションスプリング５２Ｓとによりロックアーム５２がロック位置とロック解除位置との間で回動可能となっている。そして、ロックアーム５２がロック位置に移動すると、ロックアーム５２の先端がロックリング５１の外周面に凹凸係合してロータ４５がロックされ、ロックアーム５２がロック解除位置に移動すると、ロックアーム５２の先端がロックリング５１の外周面から離れてロータ４５の回転が許容される。

差動式減速機３０は、アクチュエータハウジング２１のうちモータ４０の下方に収容されている。差動式減速機３０は、本発明に係る「１対の差動回転部の一方」に相当する入力回転リング３１と、本発明に係る「１対の差動回転部の他方」に相当する出力回転リング３２とを同軸上に並べて備えている。また、入力回転リング３１は、出力回転リング３２より下方に配置され、出力回転リング３２より外径が若干小さくなっている。これら入力回転リング３１及び出力回転リング３２の内周面には、細かい複数の歯が形成されると共に、例えば、入力回転リング３１の歯数が、出力回転リング３２の歯数より２ｎ歯（以下、「ｎ」は１以上の整数とする）だけ少なくなっている。また、入力回転リング３１及び出力回転リング３２の内側には共通して可撓リング３３が嵌合されている。その可撓リング３３の外周面には、入力回転リング３１及び出力回転リング３２の歯に共通して噛合可能な細かい複数の歯が備えられている。

可撓リング３３の内側には、モータ入力盤３４が配置され、そのモータ入力盤３４と可撓リング３３との間には複数のボール３５が収容されている。モータ入力盤３４の外周形状は略楕円形になっており、これにより可撓リング３３がモータ入力盤３４に対応した略楕円形に弾性変形し、可撓リング３３の歯と入力回転リング３１及び出力回転リング３２の歯とが周方向の２箇所で噛合している。

モータ入力盤３４の中心部には貫通孔が形成され、そこにロータ４５の下端部がスプライン係合している。そして、モータ４０の駆動によりモータ入力盤３４が回転すると、可撓リング３３と入力回転リング３１及び出力回転リング３２との噛合位置が周方向で移動していき、入力回転リング３１に対して出力回転リング３２が、歯数が少ない分（２ｎ歯分）だけ多く回転する。即ち、入力回転リング３１に対して出力回転リング３２が差動する。

入力回転リング３１の下方には、入力軸連結盤５６が配置されている。入力軸連結盤５６は、円板体の下面中心から円柱状の突部５６Ｔを突出し、中心部に貫通孔を備えた構造になっている。入力軸連結盤５６の外径は入力回転リング３１より若干小さくなっており、その入力回転リング３１に入力軸連結盤５６が一体回転可能に連結されている。入力軸連結盤５６の中心の貫通孔には、入力シャフト５５がスプライン係合している。入力シャフト５５は、ロータ４５の中心部に遊嵌され、入力シャフト５５の上端部はアクチュエータハウジング２１から上方に突出して、第１の操舵力伝達シャフト１８Ａに連結されている。また、入力シャフト５５はアクチュエータハウジング２１の上端部にベアリング５５Ｂを介して回転可能に軸支されている。

アクチュエータハウジング２１の下端部には、ベアリング８０Ｂを介して出力シャフト８０が回転可能に軸支されている。出力シャフト８０のうちアクチュエータハウジング２１内に収容された部分には円板部８１が備えられている。円板部８１は、出力回転リング３２と略同一径をなし、入力軸連結盤５６に下方から対向している。円板部８１の中心部には入力軸連結盤５６の突部５６Ｔを収容した凹部８２が形成され、その凹部８２の内周面と突部５６Ｔの外周面との間にはベアリング５６Ｂが備えられている。

出力シャフト８０の円板部８１と差動式減速機３０の出力回転リング３２とは、本発明に係る連結部材８３により連結されている。具体的には、連結部材８３は、円筒状をなし、その連結部材８３の下端部が円板部８１の外周面に嵌合固定される一方、連結部材８３の上端部が出力回転リング３２の外周面に嵌合固定されている。なお、入力回転リング３１及び入力軸連結盤５６は、連結部材８３の内側に遊嵌された状態になっている。

さて、アクチュエータハウジング２１の下端部には可動リング７０が収容されている。可動リング７０は、例えば、４フッ化エチレン樹脂、ナイロン等の合成樹脂で構成され、全体として円筒状をなすと共に、可動リング７０の下端部から内側に向けて円板壁７１が張り出されている。この可動リング７０に対応して、アクチュエータハウジング２１の内周面には、その下端部分の内径を段差状に僅かに拡開してリング収容部２１Ｓが形成されている。リング収容部２１Ｓに可動リング７０が収容され、可動リング７０の内周面とアクチュエータハウジング２１におけるリング収容部２１Ｓより上方部分の内周面とが略面一になっている。また、可動リング７０とリング収容部２１Ｓとの嵌め合いは、可動リング７０がアクチュエータハウジング２１に対して回転可能となる程度になっている。可動リング７０の上端部はリング収容部２１Ｓの上端部の段差面に突き合わされる一方、円板壁７１はアクチュエータハウジング２１の内側下端面に敷設されている。これにより、可動リング７０の軸方向に移動が規制されている。可動リング７０は、連結部材８３の外側全体を覆うと共に、連結部材８３の外周面と可動リング７０の内周面との間には隙間が設けられている。即ち、可動リング７０は出力シャフト８０の外側に遊嵌されている。また、可動リング７０の円板壁７１と連結部材８３及び円板部８１との間にも隙間が設けられている。

次に、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
車両１０のイグニッションキーをオンすると、ロックアーム５２がロック解除位置になる。そして、車両１０を走行させると、ＥＣＵ６０が運転状況に応じてアクチュエータ２０を駆動制御し、第１と第２の操舵力伝達シャフト１８Ａ，１８Ｂの間で伝達される回転の伝達比を変更する。具体的には、ＥＣＵ６０に備えたＲＯＭ６１（図１参照）には、車速と伝達比とを対応させたマップ（図示せず）が記憶されている。ＥＣＵ６０は、車速センサ６２（図１参照）の検出結果とこのマップに基づいて伝達比を決定する。そして、操舵角センサ６３にて検出したハンドル１７の操舵角と伝達比とから第２の操舵力伝達シャフト１８Ｂの目標の回転角を演算し、第２の操舵力伝達シャフト１８Ｂの実際の回転角を目標の回転角に一致させるためにモータ４０に駆動電流を流し、ロータ４５を回転させる。

なお、マップには、車速が大きくなるに従って伝達比が小さくなるように設定されている。これにより、低速域では、僅かなハンドル操作で前輪１１，１１を切ることができるようになり、旋回性が向上する。それとは逆に高速域では、所謂、急ハンドルが規制され、安定した走行が可能になる。

車両１０の停止時及び異常発生時には、モータ４０が回転不能に保持される。その状態でハンドル１７を操舵すると、差動式減速機３０の入力回転リング３１がハンドル１７と一体回転する。ここで、入力回転リング３１と出力回転リング３２とは共に可撓リング３３に噛合しているので、ハンドル１７に連動して入力回転リング３１及び出力回転リング３２が共に回転し、前輪１１を切ることができる。

さて、アクチュエータ２０内に異物が侵入し、或いは、アクチュエータ２０内で異物が発生して、その異物の噛み込みによりハンドル１７の操舵抵抗が高くなることが懸念される。しかしながら、本実施形態のアクチュエータ２０では、アクチュエータハウジング２１の内周面と連結部材８３の外周面との間に可動リング７０が配置されているので、異物の噛み込みは、アクチュエータハウジング２１と連結部材８３との間ではなく、可動リング７０と連結部材８３との間で発生することになる。そして、この可動リング７０はアクチュエータハウジング２１の内周面に回転可能に嵌合されているので、可動リング７０がアクチュエータハウジング２１に対して回転し、操舵抵抗の増加を抑えることができる。また、連結部材８３及び円板部８１とアクチュエータハウジング２１の下端面との間には可動リング７０の円板壁７１が配置されているので、ここにおいても異物の噛み混みによる操舵抵抗の増加が抑えられる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態の可動リング７０は、合成樹脂製であったが、可動リングをアクチュエータハウジングより硬度が高い焼結材（例えば、セラミックス）又は金属で構成してもよい。このように可動リングの硬度を高くすることで、噛み込み現象の発生自体を防止することができる。

（２）前記実施形態の可動リング７０は円板壁７１を有していたが、円板壁を有さず、単なる円筒形状であってもよい。

（３）前記実施形態では、第１の操舵力伝達シャフト１８Ａが入力シャフト５５等を介して入力回転リング３１に連結される一方、第２の操舵力伝達シャフト１８Ｂが出力シャフト８０等を介して出力回転リング３２に連結されていたが、前記実施形態のアクチュエータ２０の上下を逆転させて、第１の操舵力伝達シャフト１８Ａを出力シャフト８０等を介して出力回転リング３２に連結する一方、第２の操舵力伝達シャフト１８Ｂを入力シャフト５５等を介して入力回転リング３１に連結してもよい。この場合、出力回転リング３２が本発明に係る「１対の差動回転部の一方」に相当し、入力回転リング３１が「１対の差動回転部の他方」に相当することになる。

本発明の一実施形態に係る車両の概念図 操舵比変更アクチュエータの側断面図

符号の説明

１４ 車両本体
１７ ハンドル
１８Ａ 第１の操舵力伝達シャフト
１８Ｂ 第２の操舵力伝達シャフト
２０ アクチュエータ（操舵比変更アクチュエータ）
２１ アクチュエータハウジング
３０ 差動式減速機
３１ 入力回転リング（差動回転部）
３２ 出力回転リング（差動回転部）
４０ モータ
７０ 可動リング
７１ 円板壁
８３ 連結部材

Claims (4)

1. 車両本体に固定されるアクチュエータハウジングにモータ及び差動式減速機を収容し、前記差動式減速機に備えた１対の差動回転部の一方にハンドルから延びた第１の操舵力伝達シャフトが連結されると共に、その第１の操舵力伝達シャフトの下方延長線上に延びた第２の操舵力伝達シャフトが前記１対の差動回転部の他方に連結され、運転状況に応じて前記モータにより前記差動式減速機を駆動することで、前記第１と第２の操舵力伝達シャフトの間の回転の伝達比を変更可能とした操舵比変更アクチュエータであって、前記アクチュエータハウジング内に、前記第１又は第２の一方の操舵力伝達シャフトと前記差動回転部とを連結するための連結部材を備えたものにおいて、
   前記アクチュエータハウジングの内周面に回転可能に嵌合されかつ前記連結部材の外側に遊嵌された可動リングを設けたことを特徴とする操舵比変更アクチュエータ。
2. 前記可動リングの一端部から内側に円板壁を張り出し、
   前記連結部材の端面を前記円板壁で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の操舵比変更アクチュエータ。
3. 前記可動リングを合成樹脂で構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵比変更アクチュエータ。
4. 前記可動リングは、前記アクチュエータハウジングと同等以上の硬度を有する焼結材又は金属で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵比変更アクチュエータ。

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