JP2007038787A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操向輪の操向角を電動モータにより調節する構成において、舵取軸の動作性を向上できるとともに、操向輪の操向角調節時間を短縮することができるようにする。
【解決手段】 操舵手段の操作に応じて車体の車幅方向へ移動する舵取軸３の両端に連結される軸長可変機構と、夫々の軸長可変機構に連結され、舵取軸３の移動を操向輪対に伝動する伝動部材６と、舵取軸３を支持するハウジング７とを備えを備える構成において、軸長可変機構を、舵取軸３に螺着され、且つ周面に永久磁石４２ｂを有し、伝動部材６に相対回転を可能に連動連結されたロータ４２、及び該ロータ４２の周りで、且つハウジング７に保持されたステータ４１を備える構成とし、該ステータ４１への給電によりロータ４２を回転し、伝動部材６を移動させるように構成した。
【選択図】 図２

Description

本発明は操舵手段の操作に応じて車体の車幅方向へ移動する舵取軸の両端に繋がる操向輪の操向角を調節することができるステアリング装置に関する。

ステアリング装置は、操舵輪（操舵手段）の操作に応じて回転するピニオンと、該ピニオンに噛合するラック歯を有し車体の車幅方向へ移動可能な舵取軸と、該舵取軸の両端に連結された軸長可変機構と、夫々の軸長可変機構に連結され、前記舵取軸の移動を操向輪に伝動する伝動部材とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１の軸長可変機構は、舵取軸に連結されたモータ支持部材と、該モータ支持部材に取着された電動モータと、該電動モータの出力軸に連動連結された減速歯車対と、該減速歯車対の大歯車と一体に回転する螺子と、該螺子に相対回転を禁止して螺着され、伝動部材に連結されたナットとを備えており、そして、操舵輪の操作により車両が旋回するとき、前記電動モータを駆動し、該電動モータの回転力を、減速歯車対を経て螺子及びナットに伝え、伝動部材を軸長移動させて操向輪の操向角を調節し、操向輪をトーインに向かわせることにより、車両の安定性を高めることができるように構成されている。

また、操向輪の操向角を調節することができるものとして、サスペンションアームの端部を、振動吸収用のゴムブッシュを介して操向輪支持部材と車体とに連結し、車体に連結した側の端部がアクチュエータによりゴムブッシュを弾性変形させつつ移動させることにより操向輪の操向角を調節することができるように構成されたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、サスペンションアームの中途に油圧アクチュエータを設け、該油圧アクチュエータの動作により操向輪支持部材を移動させ、操向輪の操向角を調節するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平１０−３２４２５３号公報 実公平２−２２３８９号公報 特開平８−３３７１０６号公報

ところが、特許文献１にあっては、舵取軸に連結されたモータ支持部材に電動モータが支持されており、さらに、減速歯車対を備えるため、舵取軸に加わる重量が増加し、該舵取軸の動作性が悪くなり、しかも、電動モータの回転力が減速歯車対を経て操向輪に伝達されるため、操向輪の操向角調節時間が比較的長くなると言う問題があった。

また、特許文献２にあっては、サスペンションにゴムブッシュが用いられるため、ゴムブッシュによる特性が、ゴムブッシュの劣化により変化すると言う問題があり、また、特許文献３にあっては、サスペンションのばね下重量が増加し、サスペンションの動作を悪化させると言う問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主たる目的は操向輪の操向角を電動モータにより調節する構成において、舵取軸の動作性を向上できるとともに、操向輪の操向角調節時間を短縮することができ、また、サスペンションの前記ゴムブッシュをなくすることができるとともに、サスペンションのばね下重量を低減できるステアリング装置を提供することにある。

第１発明に係るステアリング装置は、操舵手段の操作に応じて車両の車幅方向へ移動する舵取軸と、該舵取軸の両端に連結された軸長可変機構と、夫々の軸長可変機構に連結され、前記舵取軸の移動を操向輪に伝動する伝動部材と、前記舵取軸を支持する支持体とを備えたステアリング装置において、前記軸長可変機構は、前記舵取軸に螺着され、且つ周面に永久磁石を有し、前記伝動部材に相対回転を可能に連動連結されたロータと、該ロータの周りに配置され、且つ前記支持体に保持されたステータとを備え、該ステータへの給電により前記ロータを回転し、前記伝動部材を移動させるように構成してあることを特徴とする。

第２発明に係るステアリング装置は、前記伝動部材は、連結球部を有する軸体及び前記連結球部に相対回転を可能に外嵌された連結筒を備えており、該連結筒と前記ロータとが一体であることを特徴とする。

第３発明に係るステアリング装置は、前記伝動部材は、前記ロータが相対回転を可能に嵌合され、且つ前記ロータと軸長方向へ一体に移動する連結環を備えることを特徴とする。

第１発明にあっては、舵取軸に螺着されたロータと、支持体に保持されたステータとにより電動モータが構成されるため、車両の走行パターンに応じて電動モータの回転力により操向輪をトーイン、トーゼロ、又はトーアウトに向かわせることができ、車両の安定性を高めることができる。また、電動モータを構成するステータは、舵取軸を支持する支持体に設けられているため、舵取軸に加わる重量を低減でき、舵取軸の動作性を向上できる。しかも、電動モータを構成するロータの回転を伝動部材に直接伝動するため、操向輪の操向角調節時間を短縮できる。また、前記電動モータであるため、サスペンションの前記ゴムブッシュをなくすることができるとともに、サスペンションのばね下重量を低減できる。

第２発明にあっては、電動モータを構成するロータが、伝動部材の筒体と一体であるため、部品点数を低減でき、組込み作業性を向上でき、コストを低減できる。

第３発明にあっては、連結環によりロータを伝動部材に回転を自在に連結することができるため、摩擦トルクを減少させてロータの回転性を高めることができ、操向輪の操向角調節時間をより一層短縮できる。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
実施の形態１
図１は本発明に係るステアリング装置の実施の形態１の構成を示す模式図、図２は要部の構成を示す断面図である。
ステアリング装置は、操舵手段１に繋がるピニオン２に噛合するラック歯３１を有し、前記ピニオンに連動して車両の車幅方向へ移動する舵取軸３と、該舵取軸３の両端に連結された軸長可変機構４，４と、夫々の軸長可変機構４，４に連結され、前記舵取軸３の移動を操向輪５，５に伝動する伝動部材６，６と、前記舵取軸３を移動自在に支持し、略円筒形をなす支持体としてのハウジング７とを備える。尚、軸長可変機構４，４、伝動部材６，６及びハウジング７の両端側は同じ構成であるため、以下一方側の説明とする。

ハウジング７は中途部に取着座を有する円筒形をなしており、該ハウジング７の両端部に、内側に筒形のステータ４１を内嵌保持した保持筒７１が外嵌固定されている。保持筒７１は、小径内周面７１ａ，及び大径内周面７１ｂを有しており、小径内周面７１ａがハウジング７の外周面に外嵌され、大径内周面７１ｂにステータ４１が内嵌されている。

舵取軸３は、中途部にラック歯３１を有し、両端部にねじ部３２を有しており、夫々のねじ部３２に円筒形をなすロータ４２が回転を自在に螺着されている。

ロータ４２は、内側にねじ孔４２ａを有し、外側に磁極が交互に異なる複数個の永久磁石４２ｂを有しており、該ロータ４２の外周りにステータ４１が配置されている。ロータ４２の一端には球面嵌合孔６１ａを有する連結筒６１が一体に設けられている。

ステータ４１及びロータ４２はブラシレスの電動モータ４３を構成しており、また、該電動モータ４３及びねじ部３２は軸長可変機構４を構成しており、電動モータ４３の駆動によりロータ４２をねじ部３２に対して螺進、螺退させ、該ロータ４２と一体の連結筒６１を軸長方向へ移動させるように構成されている。電動モータ４３はステータ４１のコイルが駆動回路４３ａに接続され、該駆動回路４３ａが制御部８に接続される。

図３は制御部のブロック図である。
マイクロプロセッサを用いてなる制御部８には、種々の車両走行パターンに応じて目標とするトー角度が設定されており、この設定されたトー角度に対応するモータ電流指令値が駆動回路４３ａに出力するように構成されている。また、制御部８の入力部には、操舵手段１の操舵角を検出する舵角検出器、操舵トルクを検出するトルク検出器、車両の車速を検出する車速検出器等が接続されており、出力部には駆動回路４３ａが接続されている。

伝動部材６は、一端に連結球部６２ａを有し、他端が操向輪５に繋がる軸体６２及び連結球部６２ａに相対回転を可能に外嵌される球面嵌合孔６１ａを有する連結筒６１を備えており、該連結筒６１がロータ４２と一体に回転することにより連結球部６２ａ及び球面嵌合孔６１ａの間に滑りが発生し、連結筒６１に対して軸体６２を軸長方向へ移動させるように構成されている。軸体６２の他端は操向輪支持部材に取着されたサスペンションアーム９に連結され、軸体６２の軸長方向への移動をサスペンションアーム９に伝動し、操向輪５の操向角を調節するように構成されている。また、球面嵌合孔６１ａと連結球部６２ａの間の摩擦係数を小さくするために、潤滑性のよい樹脂フィルムを敷設したり、あるいは球面嵌合孔６１ａ、連結球部６２ａの少なくとも何れか一方の表面に低摩擦化処理や硬化処理が施されていてもよい。

以上のように構成されたステアリング装置において、制御部８はエンジンの始動に応じてその制御動作を開始し、舵角検出器が検出した舵角と、トルク検出器が検出した操舵トルクと、車速検出手段が検出した車速等とを読み込む。

操舵手段１としての操舵軸に繋がる操舵輪Ａを操作することにより操舵軸を経てピニオン２が回転し、該ピニオン２に噛合するラック歯３１を有する舵取軸３が車体の車幅方向へ移動し、該舵取軸３の両端に繋がる伝動部材６が軸長方向へ移動し、伝動部材６の軸体６２が連結されるサスペンションアーム９を動作させ、操向輪５の操向角を調節する。

車両の走行時には、制御部８に読み込んだ舵角、操舵トルク、車速等に基づいて走行の状況が判断され、走行パターンに応じて目標とするトー角度が決定され、制御部８から目標とするモータ電流指令値が駆動回路４３ａに出力され、電動モータ４３のロータ４２が回転する。

ロータ４２の回転により、該ロータ４２が螺進又は螺退し、ロータ４２と一体に設けられている連結筒６１が回転し、連結筒６１の球面嵌合孔６１ａ及び軸体６２の連結球部６２ａの間に回転方向への滑りが発生し、連結筒６１に対して軸体６２が軸長方向一方又は他方へ移動し、該軸体６２に連結されているサスペンションアーム９が動作し、操向輪５の操向角を調節する。

実施の形態２
図４はステアリング装置の実施の形態２の要部の構成を示す断面図である。このステアリング装置は、ロータ４２と一体の連結筒６１をなくし、ロータ４２が相対回転を可能に嵌合され、且つロータ４２と軸長方向へ一体に移動する連結環６３を伝動部材６が備える構成とした。

ねじ孔４２ａ及び永久磁石４２ｂを有するロータ４２の一端には嵌合部４２ｃが設けられており、該嵌合部４２ｃに連結環６３としての転がり軸受６３ａの内輪が嵌合固定されている。

伝動部材６は、連結球部６２ａを有する軸体６２と、連結球部６２ａに外嵌される球面嵌合孔６１ａ及び転がり軸受６３ａの外輪が嵌合される嵌合部６４ａを有する筒体６４と、転がり軸受６３ａとを備えている。筒体６４の球面嵌合孔６１ａ及び嵌合部６４ａの間にはばね受座６４ｂが設けられており、該ばね受座６４ｂとロータ４２の一端との間に、ロータ４２を軸長方向へ付勢し、該ロータ４２のねじ部３２に対するガタつきをなくするコイルバネ１０が設けられている。尚、転がり軸受６３ａはスラスト形を用いてもよい。

実施の形態２にあっては、伝動部材６の転がり軸受６３ａにロータ４２を連結してあるため、ロータ４２の回転性を高めることができ、しかも、ねじ部３２に螺着されたロータ４２のガタつきをコイルバネ１０によりなくすることができる。
その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、その詳細な説明及び作用効果の説明を省略する。尚、実施の形態２において、ねじ部３２に螺着されたロータ４２のガタつきをなくする手段としてコイルバネ１０を用いる他、例えばステータ４１のコイルに微弱の電流を供給し、非旋回時においてもロータ４２に微小の回転力を加えるように構成してもよい。

以上説明した実施の形態では、制御部８に読み込んだ舵角、操舵トルク等に基づいて目標とするトー角度が決定されされるように構成したが、その他、例えば操向輪５，５のトー角度を検出するトー角検出器を備え、該トー角検出器が検出したトー角度と、目標とするトー角度との差に基づいて電動モータ４３を駆動制御し、目標とするトー角度を補償するように構成してもよい。

図５はトー角検出器を備える例のブロック図である。トー角検出器は制御部８の入力部に接続され、また、制御部８は、トー角検出器が検出したトー角度と、目標とするトー角度との差を演算する演算部と、演算されたトー角度に基づいて補正モータ電流指令値を算出する算出部とを備え、算出部から駆動回路４３ａに補正モータ電流指令値が出力される。尚、トー角度を検出する手段として、トー角検出器によりトー角を直接検出する代わりに、舵取軸３の移動量、サスペンションアーム９の動作量等を検出し、この検出した検出値に基づいてトー角度を算出するように構成してもよい。

本発明に係るステアリング装置の実施の形態１の構成を示す模式図である。 本発明に係るステアリング装置の要部の構成を示す断面図である。 本発明に係るステアリング装置の制御部のブロック図である。 本発明に係るステアリング装置の実施の形態２の要部の構成を示す断面図である。 本発明に係るステアリング装置のトー角検出器を備える例のブロック図である。

符号の説明

１ 操舵手段
３ 舵取軸
４ 軸長可変機構
４１ ステータ
４２ ロータ
４２ｂ 永久磁石
５ 操向輪
６ 伝動部材
６１ 連結筒
６２ 軸体
６２ａ 連結球部
６３ 連結環
６３ａ 転がり軸受
７ ハウジング（支持体）

Claims (3)

1. 操舵手段の操作に応じて車体の車幅方向へ移動する舵取軸と、該舵取軸の両端に連結された軸長可変機構と、夫々の軸長可変機構に連結され、前記舵取軸の移動を操向輪に伝動する伝動部材と、前記舵取軸を支持する支持体とを備えたステアリング装置において、前記軸長可変機構は、前記舵取軸に螺着され、且つ周面に永久磁石を有し、前記伝動部材に相対回転を可能に連動連結されたロータと、該ロータの周りに配置され、且つ前記支持体に保持されたステータとを備え、該ステータへの給電により前記ロータを回転し、前記伝動部材を移動させるように構成してあることを特徴とするステアリング装置。
2. 前記伝動部材は、連結球部を有する軸体及び前記連結球部に相対回転を可能に外嵌された連結筒を備えており、該連結筒と前記ロータとが一体である請求項１記載のステアリング装置。
3. 前記伝動部材は、前記ロータが相対回転を可能に嵌合され、且つ前記ロータと軸長方向へ一体に移動する連結環を備える請求項１記載のステアリング装置。
   

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