JP2007253915A - Variable steering angle steering device, automobile, and steering ratio fixing method of variable steering angle steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵入力に対する操舵出力の比を可変とすることができる可変舵角操舵装置、それを備えた自動車及び可変舵角操舵装置の操舵比固定方法に関するものである。 The present invention relates to a variable steering angle steering device that can vary a ratio of steering output to steering input, an automobile equipped with the same, and a steering ratio fixing method for the variable steering angle steering device.
ハーモニックドライブ減速機をモータで駆動し、それによって得られる入力軸−出力軸間における相対回転を利用して操舵角の伝達比を可変とする可変舵角機構を備える従来の可変舵角操舵装置として、前記モータの通電異常などシステム上の異常が検出されたとき、機械的に上記減速機の回転を拘束し、前記入力軸と前記出力軸とが伝達比1:1で直結されるように固定するメカニカルロック機構を備えるというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional variable rudder angle steering device having a variable rudder angle mechanism that drives a harmonic drive reducer with a motor and makes the transmission ratio of the steering angle variable by using the relative rotation between the input shaft and the output shaft obtained thereby. When an abnormality in the system, such as an abnormality in the energization of the motor, is detected, the rotation of the speed reducer is mechanically constrained so that the input shaft and the output shaft are directly connected with a transmission ratio of 1: 1. It is known that a mechanical lock mechanism is provided (for example, see Patent Document 1).
このメカニカルロック機構は、入力軸に対して相対回転しないように固定されたロック部材と、出力軸に対して相対回転しないように固定されたロック受け部材とを有する。そして、ロック部材をロック受け部材に係合することで、入力軸と出力軸とを直結したロック状態とするものである。
しかしながら、上記従来の可変舵角操舵装置にあっては、操舵軸上にモータと減速機とを直列に介在させること等により、操舵系が軸方向に長くなりがちである。したがって、装置レイアウト上、前記メカニカルロック機構を搭載する部位が限られているため、デザインの自由度が低下することになる。
そこで、本発明は、搭載性がより高い可変舵角機構のロック機構を有する可変舵角操舵装置、それを備えた自動車及び可変舵角操舵装置の操舵比固定方法を提供することを課題としている。
However, in the above-described conventional variable steering angle steering device, the steering system tends to be long in the axial direction by, for example, interposing a motor and a reduction gear in series on the steering shaft. Therefore, since the site | part which mounts the said mechanical lock mechanism is restricted on an apparatus layout, the freedom degree of design will fall.
Therefore, an object of the present invention is to provide a variable steering angle steering device having a lock mechanism of a variable steering angle mechanism with higher mountability, an automobile equipped with the same, and a steering ratio fixing method of the variable steering angle steering device. .
上記課題を解決するために、本発明に係る可変舵角操舵装置は、
サンローラ同士を一体的に連結した第1段の遊星ローラ機構及び第2段の遊星ローラ機構を有し、前記サンローラを介して、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に伝達する可変舵角操舵装置であって、
前記第1段の遊星ローラ機構のキャリアと前記第2段の遊星ローラ機構のキャリアとの相対回転を拘束可能な操舵比固定手段を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problem, a variable steering angle steering apparatus according to the present invention is
Variable steering angle steering having a first stage planetary roller mechanism and a second stage planetary roller mechanism in which the sun rollers are integrally connected, and transmitting a steering input to the steering input shaft to the steering output shaft via the sun roller. A device,
A steering ratio fixing means capable of restraining relative rotation between the carrier of the first stage planetary roller mechanism and the carrier of the second stage planetary roller mechanism is provided.
また、本発明に係る自動車は、
サンローラ同士を一体的に連結した第1段の遊星ローラ機構及び第2段の遊星ローラ機構を有し、前記サンローラを介して、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に伝達する可変舵角操舵装置を備えた自動車であって、
前記第1段の遊星ローラ機構及び前記第2段の遊星ローラ機構のキャリア間のトルク伝達が規制された状態から、前記トルク伝達が可能な状態へ切り換えることで、ステアリングホイールからの操舵入力を車両の操舵輪に対する操舵出力として直接伝達することを特徴としている。
In addition, the automobile according to the present invention is
Variable steering angle steering having a first stage planetary roller mechanism and a second stage planetary roller mechanism in which the sun rollers are integrally connected, and transmitting a steering input to the steering input shaft to the steering output shaft via the sun roller. A car equipped with a device,
By switching from a state where torque transmission between the carriers of the first stage planetary roller mechanism and the second stage planetary roller mechanism is restricted to a state where the torque transmission is possible, the steering input from the steering wheel is transmitted to the vehicle. It is characterized in that it is directly transmitted as a steering output for the steering wheel.
また、本発明に係る可変舵角操舵装置の操舵比固定方法は、
サンローラ同士を一体的に連結した第1段の遊星ローラ機構及び第2段の遊星ローラ機構を有し、前記サンローラを介して、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に伝達する可変舵角操舵装置の操舵比固定方法であって、
前記第1段の遊星ローラ機構及び前記第2段の遊星ローラ機構のキャリア間の相対回転を拘束するように両者を機械的に連結することで、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に直接伝達することを特徴としている。
Further, the steering ratio fixing method of the variable steering angle steering device according to the present invention is:
Variable steering angle steering having a first stage planetary roller mechanism and a second stage planetary roller mechanism in which the sun rollers are integrally connected, and transmitting a steering input to the steering input shaft to the steering output shaft via the sun roller. A method for fixing the steering ratio of the device,
By mechanically connecting the first stage planetary roller mechanism and the second stage planetary roller mechanism to restrain relative rotation between the carriers, the steering input to the steering input shaft is directly connected to the steering output shaft. It is characterized by communication.
本発明に係る可変舵角操舵装置によれば、第1段の遊星ローラ機構のキャリアと第2段の遊星ローラ機構のキャリアとの相対回転を拘束することにより、操舵入力軸に対する操舵入力を可変して操舵出力軸に伝達する可変舵角機構を停止する。したがって、遊星ローラ機構のキャリア間の相対回転を拘束するので、搭載性を損なうことのない可変舵角機構のロック機構を実現することができる。 According to the variable steering angle steering device of the present invention, the steering input to the steering input shaft can be varied by restricting the relative rotation between the carrier of the first stage planetary roller mechanism and the carrier of the second stage planetary roller mechanism. Then, the variable steering angle mechanism that transmits to the steering output shaft is stopped. Therefore, since the relative rotation between the carriers of the planetary roller mechanism is restricted, it is possible to realize a lock mechanism of a variable steering angle mechanism that does not impair the mountability.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は本発明の実施形態における可変舵角操舵装置を適用した車両の概略構成図であり、図中符号20は可変舵角機構である。この可変舵角機構20は、ステアリングホイール21の操舵角に対する操向輪22の転舵角の比である操舵比を可変とするもので、ステアリングホイール21に連結されたステアリング入力軸15と、操向輪22に連結されたステアリング出力軸16との間の経路(トルク伝達経路)に設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle to which a variable steering angle steering device according to an embodiment of the present invention is applied.
また、図中符号26は車両のダッシュパネル、27はR&P式ステアリングギヤであり、ステアリング出力軸16は、中間シャフト(インタミシャフト)28と連結され、ステアリングギヤ27を駆動して操向輪22の転舵を行う。
図2は、第1の実施形態における可変舵角機構20の断面図である。ここで、図2(b)は、図2(a)におけるA−A’矢視図である。
この可変舵角機構20は、モータ1を備え、このモータ1の回転数及び回転方向を制御することにより、ステアリングホイール21からステアリング入力軸15への入力を変速してステアリング出力軸16に出力する。モータ1に供給される電流は、後述する電子制御装置30により制御される。
In the figure, reference numeral 26 denotes a dash panel of the vehicle, 27 denotes an R & P type steering gear, and the
FIG. 2 is a cross-sectional view of the variable
The variable
電子制御装置30は、ステアリングホイール21の操舵角θを検出する操舵角センサや、車両速度Vを検出する車速センサの検出信号から目標転舵角を演算し、実転舵角が目標転舵角となるようにモータ1をフィードバック制御するようになっている。
本実施形態では、可変舵角機構20は同一形状の遊星減速機構を操舵軸方向で対向配置しており、ステアリング入力軸15側を第一遊星減速機構20a、ステアリング出力軸16側を第二遊星減速機構20bと称す。
The
In the present embodiment, the variable
本実施形態における遊星減速機構は、太陽ギア付きサンローラ2と、遊星ギア付き遊星ローラ3を支持するキャリア4と、リングギア付きリングローラ5とを有し、遊星ギア付き遊星ローラ3は、太陽ギア付きサンローラ2とリングギア付きリングローラ5とに噛み合いながら接している。遊星ギア付き遊星ローラ3にはキャリア4に支持された支持ピン3aが挿入されており、これによりキャリア4が遊星ギア付き遊星ローラ3を支持している。ここで、上記太陽ギア付きサンローラ2、遊星ギア付き遊星ローラ3及びリングギア付きリングローラ5は、同軸上にローラとギアを一体的に形成したギア付きローラである。
The planetary reduction mechanism in the present embodiment includes a
なお、以下の説明では、太陽ギア付きサンローラ2、遊星ギア付き遊星ローラ3及びリングギア付きリングローラ5を一体的に説明する場合には、単にサンローラ2、遊星ローラ3及びリングローラ5と略記する。
リングローラ5の外周には、モータ1の出力軸に設けられたウォームギア6と噛み合うウォームホイール7が設けられている。ここで、ウォームホイール7からはウォームギア6を回転不能となっており、モータ1の停止時には、リングローラ5も停止するように構成されている。
In the following description, when the sun gear-equipped
A
そして、第一遊星減速機構20a及び第二遊星減速機構20bを搭載するケース(ハウジング)20cは、入力側がコラムアウターチューブ25に対して回転しない状態に固定され、出力側が車両のダッシュパネル26への取付用ブラケット24に対して回転しない状態に固定されている。
また、ステアリング入力軸15は第一遊星減速機構20aのキャリア4(以下、第一キャリア4aとも称す)と相対回転しない状態で同一軸に連結され、ステアリング出力軸16は第二遊星減速機構20bのキャリア4(以下、第二キャリア4bとも称す)と相対回転しない状態で同一軸に連結されている。また、第一遊星減速機構20a及び第二遊星減速機構20bのサンローラ2同士が連結(一体的に連結)されている。
The case (housing) 20c on which the first planetary
The
さらに、ステアリング入力軸15は、第一遊星減速機構20aのサンローラ2の一端(ステアリング入力軸15側)を変位拘束すると共に回転可能に支持している。また、ステアリング出力軸16は、第二遊星減速機構20bのサンローラ2の他端(ステアリング出力軸16側)を変位拘束すると共に回転可能に支持している。このように、ステアリング入力軸15及びステアリング出力軸16は、サンローラ2と同軸上に配置されている。
Further, the
また、可変舵角機構20は、通常時に第一キャリア4aと第二キャリア4bとを相対回転可能に連結するアンロック状態と、所定条件を満足したときに第一キャリア4aと第二キャリア4bとを一体回転可能に連結する、即ち第一キャリア4aと第二キャリア4bとの相対回転を拘束して操舵比を固定とするロック状態(操舵比固定状態)と切り換え可能なロック機構40を備えている。
ここで、所定条件を満足したときとは、CPUの故障などによるモータ1への通電異常が発生した場合や、可変舵角機構20への非日常的な大荷重入力などの緊急事態が発生した場合などの異常発生時をいう。
The variable
Here, when a predetermined condition is satisfied, an abnormality in energization of the motor 1 due to a failure of the CPU or an emergency such as an extraordinary heavy load input to the variable
次に、本実施形態におけるロック機構40の構成について詳述する。
図3は、ロック機構40の操舵軸方向の断面図を示している。また、図3(b)は、図3(a)におけるB−B’矢視図である。この図3は、ロック機構40のアンロック状態を示している。
このロック機構40は、第一遊星減速機構20aのキャリア4(第一キャリア4a)と一体形成された軸受内輪41と、第二遊星減速機構20bのキャリア4(第二キャリア4b)と一体形成された軸受外輪42と、軸受内輪41と軸受外輪42との間にこれら双方に対して転動自在に設けられたボール43と、ボール43を支持すると共にボール43の操舵軸方向位置を決定する保持器44とからなる軸受部と、可変舵角機構20を搭載するケース20cに支持された摺動ピン45とにより構成されている。
Next, the configuration of the
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the
The
軸受部のボール43は、軸受内輪41と軸受外輪42との間に複数設けられており、これらのボール43は、サンローラ2と同一軸に配置された円筒形の保持器44によって一定間隔に保持されている。保持器44の寸法設定は、ボール43と軸受外輪42との間に若干の隙間を有するようになっている。
そして、保持器44は、軸受内輪41のステアリング出力側端部に装着された弾性ばね46によってステアリング入力側に付勢され、当該保持器44のステアリング入力側端部が軸受内輪41に形成された壁部に当接することにより操舵軸方向の変位が拘束されている。
A plurality of bearing
The
この状態でのボール43の転動路(第1転動路に相当)は、ボール43と軸受外輪42との相対回転を可能とし、ボール43と軸受内輪41との相対回転を規制する構成となっており、ボール43を介した軸受内外輪間のトルク伝達が規制されるようになっている。
すなわち、第1転動路での軸受内輪41の外周面におけるボール43との接触部には、ボール43と軸受内輪41との相対回転を規制する球面の溝41aがボール43と同じ数(本実施形態では6個)だけ形成されており、この溝41aとボール43とが係合することで、ボール43の軸受内輪41に対する公転方向変位が拘束されるようになっている。このような構成により、軸受内輪41に対してのみボール43の公転運動が拘束されて、軸受内輪41の回転に伴ってボール43も一体的に回転することになる。
The rolling path (corresponding to the first rolling path) of the
That is, the
また、2つの摺動ピン45は、操舵軸方向変位が拘束されて操舵軸直方向で対向配置している。この一対の摺動ピン45は、操舵軸方向における保持器44のステアリング入力側端部の位置で対向配置されて、可変舵角機構20を搭載するケース20cに支持されている。そして、摺動ピン45は、電子制御装置30からの指令信号が駆動装置45aに対して出力されることで操舵軸直方向に摺動可能となっており、通常時は、図3に示すように保持器44と離間した状態となっている。
Further, the two sliding
図4は、ロック機構40のロック状態を示す操舵軸方向の断面図である。また、図4(b)は、図4(a)におけるC−C’矢視図である。
このロック状態では、電子制御装置30から摺動ピン45の駆動装置45aに対して指令信号が出力されることにより、一対の摺動ピン45が夫々操舵軸直方向に移動し、操舵軸中心に向かって飛び出した状態となる。このとき、摺動ピン45の操舵軸中心側の端部と保持器44のステアリング入力側の端部とが接触する。
FIG. 4 is a cross-sectional view in the steering shaft direction showing the locked state of the
In this locked state, a command signal is output from the
保持器44と摺動ピン45との対向面には、摺動ピン45が操舵軸直方向に移動して保持器44に押し付けられたとき、摺動ピン45から保持器44にステアリング入力側からステアリング出力側への操舵軸方向の押圧力が発生するように傾斜が設けられている。
保持器44と摺動ピン45との接触部は夫々くさび形状となっており、摺動ピン45が飛び出して保持器44とくさび効果を伴いながら接触することで、保持器44には、弾性ばね46の付勢力に抗する方向(ステアリング出力側)の押圧力が摺動ピン45から加えられる。摺動ピン45は前述したように操舵軸方向変位が拘束されているため、保持器44がステアリング出力側にスライドし、図4(a)に示すように、弾性ばね46の付勢力と摺動ピン45の押圧力とがつり合う位置で停止するようになっている。
When the
The contact portions between the
この状態でのボール43の転動路(第2転動路に相当)は、前述した第1転動路に対してステアリング出力側に並設され、軸受内輪41及び軸受外輪42に対するボール43の相対回転を規制とする構成となっており、ボール43を介した軸受内外輪間のトルク伝達が可能となっている。
つまり、本実施形態における軸受部は、ボール43を介した軸受内外輪間のトルク伝達が規制された第1転動路、及びボール43を介した軸受内外輪間のトルク伝達が可能である第2転動路からなるボール43用の2条の転動路を有するものである。
The rolling path (corresponding to the second rolling path) of the
That is, the bearing portion in this embodiment is capable of transmitting torque between the first rolling path in which torque transmission between the bearing inner and outer rings via the
第2転動路での軸受内輪41の外周面におけるボール43と接触する位置には、ボール43と同じ数(本実施形態では6個)だけ軸受内輪41及び軸受外輪42の相対回転に対してボール43がくさびとして作用する平面カム部41bが形成されている。軸受内輪41とボール43との接触部での軸受内輪41の外周面の形状は、図4(b)に示すように、ボール43の数だけ平面部を有する多角形状、より具体的には、軸受内輪41に形成された溝41aの底に接する線(ボール43の中心点O1とサンローラ2の中心点O2とを結ぶ線に略垂直な線)を辺とする多角形状である。したがって、保持器44が摺動ピン45の押圧力によりステアリング出力側にスライドすると、ボール43は第1転動路から第2転動路に移動し、前記多角形の辺における中点で接する状態で平面カム部41bと係合する。
この状態から軸受内外輪に相対回転が発生すると、ボール43がくさび効果により軸受内外輪に食い込み、軸受内輪41と軸受外輪42とを一体回転させるようになっている。
The same number of balls 43 (six in this embodiment) as the
When relative rotation occurs in the bearing inner and outer rings from this state, the
(動作)
次に、本発明における第1の実施形態の動作について説明する。
今、システム上の異常が発生していない通常時に、運転者による操舵操作が行われたものとする。この場合には、電子制御装置30で、自車両の車速V及び操舵角θに基づいて目標操舵角が算出され、実操舵角が目標操舵角となるようにモータ1の回転数が制御される。
ステアリング入力軸15と第1遊星減速機構20aのキャリア4とは相対回転しない状態で連結されているため、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4(第一キャリア4a)にそのまま伝達される。
(Operation)
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
Now, it is assumed that the steering operation is performed by the driver at a normal time when no system abnormality has occurred. In this case, the
Since the steering
このとき、摺動ピン45は図3に示すように保持器44と接触しない状態となっており、ロック機構40はアンロック状態となっている。つまり、ボール43は、第1転動路に位置して軸受内輪41に形成された溝41aに係合しており、軸受内輪41に対して公転運動をしないように拘束されている。そのため、第一キャリア4a(軸受内輪41)が回転すると、当該溝41aの作用によりボール43も軸受内輪41と一体的に回転する。このとき、ボール43と軸受外輪42(第二キャリア4b)との間には若干の隙間が形成されていることから、軸受内外輪間においてトルク伝達は行われない。
At this time, the sliding
そのため、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4を介して第1遊星減速機構20aの遊星ローラ3からサンローラ2に伝達される。そして、そのトルクは、サンローラ2から第2遊星減速機構20bの遊星ローラ3に伝達され、第2遊星減速機構20bのキャリア4を介して最終的にステアリング出力軸16に伝達される。このとき、前記目標操舵角に応じて、ステアリング入力軸15の回転角が変換されてステアリング出力軸16に伝達されることになる。
Therefore, the input torque from the steering
このように、ロック機構40がアンロック状態であるときには、第一キャリア4aと第二キャリア4bとの間のトルク伝達は遊星減速機構20a及び20bのサンローラ2を介して行われ、前記軸受部は第一キャリア4a及び第二キャリア4bのラジアル方向変位を拘束するのみで、自己の持つ摩擦分はトルク伝達しないようになっている。
Thus, when the
したがって、通常時には、車両の運転状態に応じてモータ1を制御することで、ステアリング操舵角を任意の出力角に制御することができる。すなわち、高速走行時にはトルク伝達比を小さくすることにより、ステアリング操作角の増加に対して操舵角が急激に大きくならないようにすることができ、安定走行を確保することができる。また、低速走行時には、逆にトルク伝達比を大きくすることで、小さい操舵操作で大きい転舵角を得ることができ、車庫入れや縦列駐車あるいは幅寄せなど、操舵角の大きい運転操作を簡便に行なうことができる。
このとき、低トルク入力時(走行時の常用操舵トルク入力時)におけるトルク伝達経路は、サンローラ⇔遊星ローラとなり、ローラのみで伝達経路が形成される。一方、高トルク入力時におけるトルク伝達経路は、太陽ギア⇔遊星ギアとなり、歯車のみで伝達経路が形成される。
Therefore, at the normal time, the steering angle can be controlled to an arbitrary output angle by controlling the motor 1 in accordance with the driving state of the vehicle. That is, by reducing the torque transmission ratio during high-speed traveling, the steering angle can be prevented from rapidly increasing with respect to an increase in the steering operation angle, and stable traveling can be ensured. On the other hand, when driving at low speeds, by increasing the torque transmission ratio, a large turning angle can be obtained with a small steering operation, and driving operations with a large steering angle, such as garage entry, parallel parking, or width adjustment, can be easily performed. Can be done.
At this time, the torque transmission path at the time of low torque input (at the time of normal steering torque input during traveling) is a sun roller / planet roller, and the transmission path is formed only by the rollers. On the other hand, the torque transmission path at the time of high torque input is a sun gear / planetary gear, and the transmission path is formed only by gears.
このように、可変舵角機構20は、各ギア付きローラの摩擦力によって力を伝達するころがり伝動装置であり、トルク伝達系の入力側と連結された駆動側ローラと、トルク伝達系の出力側と連結された従動側ローラとの間に油膜を形成し、ローラの表面速度差に伴いローラ接触部油膜に発生するせん断応力によってトルクを伝達する。
この通常状態から、モータ1の通電異常などの異常が発生したものとする。この異常発生時には、電子制御装置30において異常が検出され、摺動ピン45の駆動装置45aに対して駆動指令が出力される。これにより、摺動ピン45が摺動してロック機構40が図4に示すロック状態となる。
As described above, the variable
It is assumed that an abnormality such as an abnormality in energization of the motor 1 has occurred from this normal state. When this abnormality occurs, the abnormality is detected in the
具体的には、摺動ピン45が駆動装置45aによって駆動されることにより、この摺動ピン45は、図3に示す保持器44と接触していない状態から操舵軸中心方向に向かって飛び出し、摺動ピン45の操舵軸中心側端部が保持器44のステアリング入力側端部とくさび効果を伴いながら噛み合う。これにより、保持器44は摺動ピン45からの押圧力を受けてステアリング出力側にスライドするため、保持器44に支持されたボール43もステアリング出力側にスライドする。このとき、ボール43は軸受内輪41に形成された球形の溝41aから離間して、平面カム部41bの平面部に係合する。
つまり、異常発生時には、ボール43が第1転動路から第2転動路へ移動されることになる。
Specifically, when the sliding
That is, when an abnormality occurs, the
このとき、本実施形態では、第2転動路での軸受内輪41の軸直方向の断面形状を、溝41aの底に接する線を辺とする多角形状とするので、摺動ピン45から保持器44に対して弾性ばね46の付勢力に抗する押圧力が加えられたとき、ボール43と軸受内輪41の平面カム部41bとが干渉することなく、ボール43をスムーズにステアリング出力側へ(第1転動路から第2転動路へ)移動させることができる。
At this time, in this embodiment, since the cross-sectional shape of the bearing
このロック状態で、ステアリング入力軸15からの入力トルクが第1遊星減速機構20aのキャリア4(軸受内輪41)に伝達されて軸受内輪41が回転すると、軸受内外輪に相対回転が発生しようとすることにより、ボール43がくさび効果により軸受内外輪に食い込む。これは、軸受内外輪間で発生するトルクが大きいほど作用が大きく、滑りが発生することはない。このボール43のくさび作用により軸受内外輪は相対回転しないように拘束されるため、軸受内輪41の回転に伴って軸受外輪42も一体的に回転し、軸受内外輪間で1:1のトルク伝達が行われる。
In this locked state, when the input torque from the steering
したがって、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4から第2遊星減速機構20bのキャリア4にそのまま伝達され、最終的にステアリング出力軸16に伝達される。このとき、第1遊星減速機構20aのキャリア4と第2遊星減速機構20bのキャリア4との間のトルク伝達比は1:1であるため、ステアリング入力軸15の回転角が変換されることなくそのままステアリング出力軸16に伝達される。このように、ロック機構40がロック状態であるときには、第一キャリア4aと第二キャリア4bとの間のトルク伝達は軸受部を介して行われる。
Therefore, the input torque from the steering
ところで、CPUの故障によるモータの通電異常などのシステム異常や、非日常的な大荷重が可変舵角機構に入力される緊急事態が発生すると、可変舵角機構が異常作動したり、システムの可逆性によって空転が発生したりするおそれがある。
これに対して本実施形態では、異常発生時には、第1遊星減速機構20aのキャリア4と第2遊星減速機構20bのキャリア4とを相対回転しないように連結することにより、可変舵角機構の機能をオフ状態としてマニュアルステアリングに移行することができる。また、可変舵角機構の異常作動やシステムの可逆性によって発生する空転を防止することができる。
By the way, when a system abnormality such as a motor energization abnormality due to a CPU failure or an emergency situation where an unusually large load is input to the variable rudder angle mechanism, the variable rudder angle mechanism malfunctions or the system is reversible. Depending on the nature, there is a risk of slipping.
On the other hand, in this embodiment, when an abnormality occurs, the
ハーモニックドライブ減速機を用いた可変舵角操舵装置として、入力軸に対して相対回転しないように固定されたロック部材を、出力軸に対して相対回転しないように固定されたロック受け部材に係合することで、入力軸と出力軸とを直結したロック状態とするメカニカルロック機構を備えるというものがある。
しかしながら、この場合には、操舵軸上にモータと減速機とを直列に介在させること等により、操舵系が軸方向に長くなりがちであり、装置レイアウト上、前記メカニカルロック機構を搭載する部位が限られているため、デザインの自由度が低下する。
As a variable steering angle steering device using a harmonic drive reducer, engage a lock member fixed so as not to rotate relative to the input shaft with a lock receiving member fixed so as not to rotate relative to the output shaft. By doing so, there is a thing provided with the mechanical lock mechanism which makes the locked state which directly connected the input shaft and the output shaft.
However, in this case, the steering system tends to be long in the axial direction by interposing a motor and a speed reducer in series on the steering shaft, and the part on which the mechanical lock mechanism is mounted on the device layout. Because it is limited, the degree of freedom in design is reduced.
これに対して本実施形態では、第1遊星減速機構20aのキャリア4と一体形成された軸受内輪41と、第2遊星減速機構20bのキャリア4と一体形成された軸受外輪42とからなる軸受部によりロック機構40を構成するため、比較的容易に可変舵角装置20内にロック機構40を設けることができ、搭載性を向上させることができる。
また、上記のようにロック部材とロック受け部材とを用いたメカニカルロック機構の場合、可変舵角機構が操舵軸と一体的に回転する構造となっているため、前記メカニカルロック機構を設けることで、ロック状態ではアンロック状態と比べて可変舵角機構分の質量が増加する。これにより、ステアリングの慣性モーメントが増加し、操舵フィーリングに悪影響を及ぼすという事態が生じる。
On the other hand, in the present embodiment, a bearing portion including a bearing
Further, in the case of the mechanical lock mechanism using the lock member and the lock receiving member as described above, the variable rudder angle mechanism is structured to rotate integrally with the steering shaft, so that the mechanical lock mechanism is provided. In the locked state, the mass of the variable rudder angle mechanism increases compared to the unlocked state. As a result, the moment of inertia of the steering increases, and the steering feeling is adversely affected.
これに対して本実施形態では、可変舵角機構を遊星減速機構により構成し、前記軸受部によりメカニカルロック機構を実現するので、ステアリングの慣性モーメントを増加させることがなく、安定した操舵性を維持することができる。
また、遊星減速機構とウォームギアとを適用した可変舵角操舵装置においては、ウォームギアの非可逆性とローラに大スリップが発生したときのバックアップとして、トルク伝達するローラと並列配置の歯車によってフェイルセーフ機構を構成することが考えられる。
On the other hand, in the present embodiment, the variable rudder angle mechanism is constituted by a planetary speed reduction mechanism, and the mechanical lock mechanism is realized by the bearing portion, so that the steering moment of inertia is not increased, and stable steering performance is maintained. can do.
Further, in the variable steering angle steering device to which the planetary reduction mechanism and the worm gear are applied, a fail-safe mechanism is provided by a gear that is arranged in parallel with the torque transmitting roller as a backup when the worm gear is irreversible and a large slip occurs in the roller. Can be considered.
しかしながら、このような場合には、フェイルセーフ時に機能するウォームギアのセルフロック性は一般にショックや振動が加わることで低下するおそれがあるため、安定した操舵系を維持することが困難となる可能性がある。これに対して本実施形態では、ショックや振動が加わった場合であっても安定した操舵系を維持することができる。 However, in such a case, the self-locking property of the worm gear that functions during fail-safe may generally be reduced by shock or vibration, so that it may be difficult to maintain a stable steering system. is there. On the other hand, in this embodiment, a stable steering system can be maintained even when a shock or vibration is applied.
また、異常発生後にその異常が解消し、正常な状態に復帰した場合には、ロック機構40をロック状態からアンロック状態に復帰させて、可変舵角機構の機能をオン状態に復帰させることができる。これを以下に詳述する。
異常発生時にロック機構40がロック状態となった後、当該異常が解消すると、電子制御装置30から摺動ピン45の駆動装置45aに対して駆動指令が出力され、摺動ピン45が図4に示す保持器44と接触した位置から、図3に示す保持器44と接触していない通常位置に移動する。
In addition, when the abnormality is resolved after the abnormality occurs and the normal state is restored, the
When the abnormality is resolved after the
摺動ピン45が通常位置に移動されると、摺動ピン45の保持器44に対するステアリング出力側への押圧力が解除されるため、保持器44は弾性ばね46の付勢力によってステアリング入力側に押し戻されて、保持器44のステアリング入力側端部が軸受内輪41に形成された壁部に当接する通常位置までスライドする。すると、ボール43は軸受内輪41に形成された平面カム部41bの平面部から離間して、当該平面カム部よりステアリング入力側に形成された球形の溝41aに係合する。
これにより、軸受内外輪間でトルク伝達が可能な状態から、軸受内外輪間でトルク伝達が行われない状態となる。このように、システム上の異常が発生してロック機構40がロック状態に移行した後に、当該異常が解消された場合には、ロック機構40を通常時のアンロック状態に復帰させることができる。
When the sliding
As a result, a state in which torque can be transmitted between the inner and outer rings of the bearing is changed to a state where torque is not transmitted between the inner and outer rings of the bearing. As described above, after the system abnormality occurs and the
本実施形態において、第1遊星減速機構20aが第1段の遊星ローラ機構を構成し、第2遊星減速機構20bが第2段の遊星ローラ機構を構成し、ステアリング入力軸15が操舵入力軸を構成し、ステアリング出力軸16が操舵出力軸を構成し、モータ1が回転手段を構成する。また、ロック機構40が操舵比固定手段を構成し、平面カム部41bがくさび部を構成し、溝41aが相対回転規制部を構成し、摺動ピン45が押圧部材を構成し、保持器44及び摺動ピン45が移動手段を構成する。
In the present embodiment, the first planetary
(第1の実施形態の効果)
(1)第1遊星減速機構のキャリアと第2遊星減速機構のキャリアとの相対回転を拘束可能するロック機構を備える。このロック機構により、可変舵角機構を停止して、操舵入力軸から操舵出力軸へのトルク伝達比と1:1にすることができる。
したがって、システムの異常発生時や非日常的な大荷重が入力される緊急発生時に当該ロック機構をロック状態とすることにより、可変舵角機構を停止してマニュアルステアリングに移行することができると共に、可変舵角機構の異常作動やシステムの可逆性によって発生する空転を防止することができる。
また、第1遊星減速機構及び第2遊星減速機構のキャリア同士を連結するため、可変舵角機構内でロック機構を実現することができ、搭載性を向上させることができる。
(Effects of the first embodiment)
(1) A lock mechanism that can restrain relative rotation between the carrier of the first planetary reduction mechanism and the carrier of the second planetary reduction mechanism is provided. With this lock mechanism, the variable rudder angle mechanism can be stopped and the torque transmission ratio from the steering input shaft to the steering output shaft can be set to 1: 1.
Therefore, by setting the lock mechanism to the locked state at the time of emergency occurrence when a system abnormality occurs or an unusually large load is input, the variable steering angle mechanism can be stopped and shifted to manual steering, It is possible to prevent idling caused by abnormal operation of the variable steering angle mechanism and reversibility of the system.
Further, since the carriers of the first planetary speed reduction mechanism and the second planetary speed reduction mechanism are connected to each other, a lock mechanism can be realized in the variable steering angle mechanism, and the mountability can be improved.
(2)ロック機構は、第1遊星減速機構のキャリアと一体形成された軸受内輪と、第2遊星減速機構のキャリアと一体形成された軸受外輪と、軸受内輪と軸受外輪との間に設けられたボールとを有し、このボールを第1転動路から第2転動路に移動することでメカニカルロックを実現する。
したがって、遊星減速機構のキャリアを、ロック機構を構成する軸受部に適用するので、省スペース化を実現することができ、搭載性を向上させることができる。また、通常時は可変舵角機構を機能させ、異常発生時に前記ボールを移動することで可変舵角機構を確実に停止することができる。さらに、ステアリングの慣性モーメントを増加させることがなく、操舵性を向上させることができる。
(2) The lock mechanism is provided between the bearing inner ring formed integrally with the carrier of the first planetary reduction mechanism, the bearing outer ring formed integrally with the carrier of the second planetary reduction mechanism, and the bearing inner ring and the bearing outer ring. A mechanical lock is realized by moving the ball from the first rolling path to the second rolling path.
Therefore, since the carrier of the planetary speed reduction mechanism is applied to the bearing portion that constitutes the lock mechanism, space saving can be realized, and mountability can be improved. In addition, the variable rudder angle mechanism can function normally, and the variable rudder angle mechanism can be reliably stopped by moving the ball when an abnormality occurs. Furthermore, the steering performance can be improved without increasing the moment of inertia of the steering.
(3)ロック機構を作動したときのボールの転動路(第2転動路)は、軸受内輪と軸受外輪との相対回転に対してボールがくさびとして作用する平面カム部を有するので、第1遊星減速機構のキャリアと第2遊星減速機構のキャリアとを機械的に連結することができる。したがって、第1遊星減速機構及び第2遊星減速機構のキャリア間のトルク伝達を可能して、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に直接伝達することができる。 (3) Since the ball rolling path (second rolling path) when the lock mechanism is operated has a planar cam portion in which the ball acts as a wedge with respect to relative rotation between the bearing inner ring and the bearing outer ring. The carrier of the first planetary speed reduction mechanism and the carrier of the second planetary speed reduction mechanism can be mechanically coupled. Therefore, torque can be transmitted between the carriers of the first planetary speed reduction mechanism and the second planetary speed reduction mechanism, and the steering input for the steering input shaft can be directly transmitted to the steering output shaft.
(4)ロック機構を非作動としたときのボールの転動路(第1転動路)は、ボールと軸受内輪との相対回転を規制する溝を有し、軸受外輪に対するボールの公転運動を可能としつつ、軸受け内輪に対するボールの公転運動を規制する。
したがって、第1遊星減速機構のキャリアと第2遊星減速機構のキャリアとを相対回転可能な状態に連結して、第1遊星減速機構及び第2遊星減速機構のキャリア間のトルク伝達が行われないようにし、可変舵角機構を機能させることができる。
また、軸受内輪に対するボールの相対位置関係を固定とすることができるので、前記溝と前記平面カム部との配置を調整することで、異常発生時にボールと平面カム部とが干渉することなく、ボールを第1転動路から第2転動路へスムーズに移動させることができる。
(4) The ball rolling path (first rolling path) when the lock mechanism is inactive has a groove for restricting relative rotation between the ball and the bearing inner ring, and the ball revolving movement with respect to the bearing outer ring. While making it possible, the revolving motion of the ball with respect to the inner ring of the bearing is restricted.
Therefore, the carrier of the first planetary speed reduction mechanism and the carrier of the second planetary speed reduction mechanism are connected in a relatively rotatable state, and torque transmission between the carriers of the first planetary speed reduction mechanism and the second planetary speed reduction mechanism is not performed. Thus, the variable rudder angle mechanism can function.
Moreover, since the relative positional relationship of the ball with respect to the bearing inner ring can be fixed, by adjusting the arrangement of the groove and the flat cam portion, the ball and the flat cam portion do not interfere when an abnormality occurs. The ball can be smoothly moved from the first rolling path to the second rolling path.
(5)保持器を操舵軸方向に押圧可能な押圧部材を備え、該押圧部材によって保持器を操舵軸方向に押圧する。したがって、異常発生時に、押圧部材による操舵軸方向の押圧力により保持器をスライドさせ、これに伴ってボールを軸方向にスライドさせることができる。その結果、ボールを第1転動路から第2転動路に確実に移動させることができる。 (5) A pressing member capable of pressing the cage in the steering axis direction is provided, and the cage is pressed in the steering axis direction by the pressing member. Therefore, when an abnormality occurs, the cage can be slid by the pressing force in the steering axis direction by the pressing member, and the ball can be slid in the axial direction accordingly. As a result, the ball can be reliably moved from the first rolling path to the second rolling path.
(6)保持器と摺動ピンとの対向面を傾斜させるので、摺動ピンが操舵軸直方向に移動したとき、摺動ピンと保持器とがくさび効果を伴いながら接触する。したがって、操舵軸方向変位が拘束された摺動ピンが保持器を操舵軸方向に移動し、確実にボールを第1転動路から第2転動路に移動させることができる。
(7)第1遊星減速機構及び第2遊星減速機構のキャリア間のトルク伝達が規制された状態から、前記トルク伝達が可能な状態へ切り換えることで、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に直接伝達可能とするので、通常時は可変舵角機構を作動し、異常発生時は可変舵角機構を停止してマニュアルステアリングを実現することができる。
(6) Since the opposing surfaces of the cage and the sliding pin are inclined, when the sliding pin moves in the direction perpendicular to the steering axis, the sliding pin and the cage come into contact with each other with a wedge effect. Therefore, the sliding pin in which the displacement in the steering axis direction is restrained moves the cage in the steering axis direction, and the ball can be reliably moved from the first rolling path to the second rolling path.
(7) By switching from the state where torque transmission between the carriers of the first planetary speed reduction mechanism and the second planetary speed reduction mechanism is restricted to the state where torque transmission is possible, the steering input to the steering input shaft is changed to the steering output shaft. Since direct transmission is possible, it is possible to realize manual steering by operating the variable rudder angle mechanism during normal operation and stopping the variable rudder angle mechanism when abnormality occurs.
(8)第1遊星減速機構及び第2遊星減速機構のキャリア間のトルク伝達が規制された状態から、前記トルク伝達が可能な状態へ切り換えることで、ステアリングホイールからの操舵入力を車両の操舵輪に対する操舵出力として直接伝達可能とするので、異常発生時における車両の操舵輪の安定性を増加させることができ、安定した操舵操作を行うことができる。
(9)第1遊星減速機構及び第2遊星減速機構のキャリア間の相対回転を拘束するように両者を機械的に連結する可変舵角操舵装置のロック方法としたので、操舵入力軸に対する操舵入力を可変して操舵出力軸に伝達する可変舵角機構を確実に停止することができる。
(8) By switching from the state where torque transmission between the carriers of the first planetary speed reduction mechanism and the second planetary speed reduction mechanism is restricted to the state where torque transmission is possible, the steering input from the steering wheel is changed to the steering wheel of the vehicle. Therefore, the stability of the steering wheel of the vehicle when an abnormality occurs can be increased, and a stable steering operation can be performed.
(9) Since the lock method of the variable rudder angle steering device that mechanically couples the first planetary speed reduction mechanism and the second planetary speed reduction mechanism so as to restrain relative rotation between the carriers is adopted, the steering input to the steering input shaft It is possible to reliably stop the variable rudder angle mechanism that changes the torque and transmits it to the steering output shaft.
(応用例)
前記第1の実施形態においては、保持器44のステアリング入力側端部及び摺動ピン45の先端部をくさび形状とする場合について説明したが、摺動ピン45が保持器44に対して軸直方向に押し付けられたとき、摺動ピン45から保持器44にステアリング入力側からステアリング出力側への軸方向の押圧力が発生する構成であれば、保持器44のステアリング入力側端部及び摺動ピン45の先端部の何れか一方のみをくさび形状とすることもできる。
この場合にも、摺動ピン45を操舵軸中心方向へ移動させた場合に、保持器44をステアリング出力側にスライドさせることができる。また、保持器44及び摺動ピン45の何れか一方のみをくさび形状とするため、部品加工の工数を削減することができる。
(Application examples)
In the first embodiment, the case where the steering input side end portion of the
Also in this case, when the sliding
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(構成)
この第2の実施形態は、ボールの第1転動路から第2転動路への移動を、カムプレートを用いて行うようにしたものである。
図5は、第2の実施形態のロック機構40の詳細な構成を示す図である。また、図5(b)は、図5(a)におけるD−D’矢視図である。この図5は、ロック機構40のアンロック状態を示している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the second embodiment, the movement of the ball from the first rolling path to the second rolling path is performed using a cam plate.
FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the
本実施形態のロック機構40は、前述した第1の実施形態におけるロック機構40において、軸受部のボール43を支持する保持器44の形状、及び異常発生時におけるボール43の移動方法が異なることを除いては、図3及び図4に示す第1の実施形態におけるロック機構40と同様の構成を有する。そこで、第1の実施形態におけるロック機構40と同様の構成を有する部分には同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
The
軸受部のボール43は、軸受内輪41と軸受外輪42との間に複数設けられており、これらのボール43は、サンローラ2と同一軸に配置されフランジ部51aを有する円筒形の保持器51によって一定間隔に保持されている。この保持器51の寸法設定は、前述した第1の実施形態における保持器44と同様に、ボール43と軸受外輪42との間に若干の隙間を有するようになっている。
A plurality of
なお、本実施形態では、ボール43は軸受内輪41と軸受外輪42との間に12個設けられているものとする。
そして、保持器51は、軸受内輪41のステアリング出力側端部に装着された弾性ばね46によってステアリング入力側に付勢され、当該保持器51のステアリング入力側端面が軸受内輪41に形成された壁部に当接されることにより、操舵軸方向の変位が拘束されている。また、保持器51のフランジ部51aには、後述するカムプレート52に一体的に形成された突起部52aが嵌合するための嵌合溝51bが形成されている。
In this embodiment, twelve
The
カムプレート52は、保持器51のステアリング入力側端部と操舵軸方向に対向配置されている。そして、カムプレート52の中央部には挿通孔が形成されており、このカムプレート52は、挿通孔に第一キャリア及びサンローラ2が挿通された状態でサンローラ2と同一軸に配置され、一端が支持ピン53によって可変舵角機構20を搭載するケース20cに操舵軸方向回り(操舵軸と平行な軸回り)に遥動可能に支持されている。また、操舵軸の軸直方向に対向するカムプレート52の他端は、操舵軸の軸直方向に対向配置された摺動ピン54と弾性ばね55とによって支持されている。なお、このカムプレート52は、操舵軸方向変位が拘束されているものとする。
The
摺動ピン54は、電子制御装置30からの指令信号が駆動装置54aに対して出力されることで弾性ばね55側に摺動可能となっており、通常時は、図5に示すように収縮された状態となっている。
また、弾性ばね55は、一端が可変舵角機構20を搭載するケース20cに固定され、他端がカムプレート52の端部に当接されて、当該カムプレート52を摺動ピン54側へ付勢している。これにより、カムプレート52の支持ピン53を中心とした遥動が規制されている。
The sliding
Further, one end of the
カムプレート52の挿通孔の外周部には、保持器51のフランジ部51aに対向する面に突起部52aが挿通孔の全周にわたって一体形成されており、この突起部52aとフランジ部51aに形成された嵌合溝51bとが嵌合する。このとき、突起部52aと嵌合溝51bとの間には若干の隙間が存在するか、圧力が加わらない程度に接触しているものとする。
On the outer periphery of the insertion hole of the
なお、この状態での軸受内輪41の外周面におけるボール43との接触部には、前述した第1の実施形態の第1転動路と同様に、ボール43を公転方向に拘束する球面の溝41aがボール43と同じ数(本実施形態では12個)だけ形成されており、この溝41aとボール43とが係合することで、ボール43の軸受内輪41に対する公転方向変位が拘束されるようになっている。
In this state, the spherical groove that restrains the
図6は、ロック機構40のロック状態を示す操舵軸方向の断面図である。また、図6(b)は、図6(a)におけるE−E’矢視図である。
このロック状態では、電子制御装置30から摺動ピン54の駆動装置54aに対して指令信号が出力されることにより、摺動ピン54が操舵軸方向に対向する弾性ばね55に向かって飛び出した状態となる。このとき、カムプレート52は、支持ピン53を中心として図6(b)における時計方向に摺動ピン54のストローク分だけ遥動する。
FIG. 6 is a cross-sectional view in the steering shaft direction showing the locked state of the
In this locked state, a command signal is output from the
摺動ピン54が飛び出してカムプレート52が回転すると、カムプレート52に形成された突起部52aと、保持器51に形成された嵌合溝51bとの嵌合が解除されるため、突起部52aは保持器51のフランジ部51aの平面部に当接した状態となる。
このとき、カムプレート52は操舵軸方向の変位が拘束されていることから、保持器51には、弾性ばね46の付勢力に抗する方向(ステアリング出力側)の押圧力が加えられ、保持器51がステアリング出力側にスライドされる。
When the
At this time, since the
この状態での軸受内輪41の外周面におけるボール43と接触する位置には、前述した第1の実施形態の第2転動路と同様に、ボール43と同じ数(本実施形態では12個)だけ平面カム部41bが形成されている。つまり、軸受内輪41とボール43との接触部での軸受内輪41の外周面の形状は、図6(b)に示すように、ボール43の数だけ平面部を有する多角形状、より具体的には、軸受内輪41に形成された溝41aの底に接する線(ボール43の中心点O1とサンローラ2の中心点O2とを結ぶ線に垂直な線)を辺とする多角形状である。
この状態から軸受内外輪に相対回転が発生すると、ボール43がくさび効果により軸受内外輪に食い込み、軸受内輪41と軸受外輪42とを一体回転させるようになっている。
In this state, the number of the
When relative rotation occurs in the bearing inner and outer rings from this state, the
(動作)
次に、本発明における第2の実施形態の動作について説明する。
今、システム上の異常が発生していない通常時に、運転者による操舵操作が行われたものとする。この場合には、電子制御装置30で、自車両の車速V及び操舵角θに基づいて目標操舵角が算出され、実操舵角が目標操舵角となるようにモータ1の回転数が制御される。
(Operation)
Next, the operation of the second embodiment of the present invention will be described.
Now, it is assumed that the steering operation is performed by the driver at a normal time when no system abnormality has occurred. In this case, the
ステアリング入力軸15と第1遊星減速機構20aのキャリア4とは相対回転しない状態で連結されているため、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4(第一キャリア4a)にそのまま伝達される。
このとき、摺動ピン54は図5に示すように収縮された状態となっており、カムプレート52に形成された突起部52aが、保持器51のフランジ部51aに形成された嵌合溝51bに嵌合していることから、ロック機構40はアンロック状態となっている。
Since the steering
At this time, the
つまり、ボール43は、第1転動路に位置して軸受内輪41に形成された溝4aに係合されることで、軸受内輪41に対して公転運動をしないように拘束されている。そのため、第一キャリア4a(軸受内輪41)が回転すると、当該溝4aの作用によりボール43も軸受内輪41と一体的に回転する。このとき、ボール43と軸受外輪42(第二キャリア4b)との間には若干の隙間が形成されていることから、軸受内外輪間においてトルク伝達は行われない。
That is, the
そのため、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4を介して第1遊星減速機構20aの遊星ローラ3からサンローラ2に伝達される。そして、そのトルクは、サンローラ2から第2遊星減速機構20bの遊星ローラ3に伝達され、第2遊星減速機構20bのキャリア4を介して最終的にステアリング出力軸16に伝達される。このとき、目標操舵角に応じて、ステアリング入力軸15の回転角が変換されてステアリング出力軸16に伝達されることになる。
Therefore, the input torque from the steering
このように、通常時には、車両の運転状態に応じてモータ1を制御することで、ステアリング操舵角を任意の出力角に制御することができる。
この通常状態から、モータ1の通電異常などの異常が発生したものとする。この異常発生時には、電子制御装置30において異常が検出され、摺動ピン54の駆動装置54aに対して駆動指令が出力される。これにより、摺動ピン54が飛び出してロック機構40が図6に示すロック状態となる。
Thus, at the normal time, the steering angle can be controlled to an arbitrary output angle by controlling the motor 1 in accordance with the driving state of the vehicle.
It is assumed that an abnormality such as an abnormality in energization of the motor 1 has occurred from this normal state. When this abnormality occurs, the abnormality is detected in the
具体的には、摺動ピン54が駆動装置54aによって駆動されることにより、この摺動ピン54が、図5に示す収縮状態から、図6に示すように操舵軸の軸直方向に対向配置された弾性ばね55の方向に向かって飛び出し、カムプレート52を、支持ピン53を中心として摺動ピン54のストローク分だけ図6(b)における時計回りに遥動させる。
Specifically, when the sliding
これにより、カムプレート52に形成された突起部52aが保持器51のフランジ部51aに形成された嵌合溝51bから離間して、突起部52aがフランジ部51aの平面部に当接するため、保持器51は突起部52aの突起分(嵌合溝51bの溝の深さ分)だけステアリング出力側にスライドする。保持器51がステアリング出力側にスライドすると、保持器51に支持されたボール43もステアリング出力側にスライドする。このとき、ボール43は軸受内輪41に形成された球形の溝41aから離間して、平面カム部42bの平面部に係合する。
As a result, the
このように、前述した第1の実施形態と同様に、本実施形態においても、異常発生時にはボール43が第1転動路から第2転動路へ移動されることになる。
このロック状態で、ステアリング入力軸15からの入力トルクが第1遊星減速機構20aのキャリア4(軸受内輪41)に伝達されて軸受内輪41が回転すると、軸受内外輪に相対回転が発生しようとすることにより、ボール43がくさび効果により軸受内外輪に食い込む。これは、軸受内外輪間で発生するトルクが大きいほど作用が大きく、滑りが発生することはない。このボール43のくさび作用により軸受内外輪は相対回転しないように拘束されるため、軸受内輪41の回転に伴って軸受外輪42も一体的に回転し、軸受内外輪間で1:1のトルク伝達が行われる。
As described above, similarly to the first embodiment described above, also in this embodiment, the
In this locked state, when the input torque from the steering
したがって、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4から第2遊星減速機構20bのキャリア4にそのまま伝達され、最終的にステアリング出力軸16に伝達される。このとき、第1遊星減速機構20aのキャリア4と第2遊星減速機構20bのキャリア4との間のトルク伝達比は1:1であるため、ステアリング入力軸15の回転角が変換されることなくそのままステアリング出力軸16に伝達される。
Therefore, the input torque from the steering
このように本実施形態では、前述した第1の実施形態と同様に、異常発生時には、第1遊星減速機構20aのキャリア4と第2遊星減速機構20bのキャリア4とを連結して、キャリア間のトルク伝達が規制された状態から当該トルク伝達が可能な状態に切り換えることにより、可変舵角機構の機能をオフ状態としてマニュアルステアリングに移行することができると共に、可変舵角機構の異常作動やシステムの可逆性によって発生する空転を防止することができる。
As described above, in this embodiment, similarly to the first embodiment described above, when an abnormality occurs, the
さらに、上記異常が解消し、正常な状態に復帰した場合には、ロック機構40をロック状態からアンロック状態に復帰させて、可変舵角機構の機能をオン状態に復帰させることができる。これを以下に詳述する。
異常発生時にロック機構40がロック状態となった後、当該異常が解消すると、電子制御装置30から摺動ピン54の駆動装置54aに対して駆動指令が出力され、摺動ピン54が図6に示す飛び出し状態から、図5に示す収縮された通常状態に復帰する。
Further, when the abnormality is resolved and the normal state is restored, the
When the abnormality is resolved after the
摺動部54aが通常位置に移動されると、摺動ピン54の弾性ばね55に対する押圧力が解除されるため、カムプレート52の固定点は弾性ばね55の付勢力によって摺動ピン54側に押し戻される。これに伴って、カムプレート52は支持ピン53を中心として図5(b)における反時計回りに遥動し、カムプレート52の突起部52aが保持器51の嵌合溝51bに嵌合する。
When the sliding
このとき、保持器51は弾性ばね46の付勢力によってステアリング入力側に押し戻されて、保持器51の端面が軸受内輪41に形成された壁部に当接する通常位置までスライドする。すると、ボール43は軸受内輪41に形成された平面カム部41bの平面部から離間して、当該平面カム部よりステアリング入力側に形成された球形の溝41aに係合する。
At this time, the
これにより、軸受内外輪間でトルク伝達が可能な状態から、軸受内外輪間でトルク伝達が行われない状態となる。このように、システム上の異常が発生してロック機構40がロック状態に移行した後に、当該異常が解消された場合には、ロック機構40を通常時のアンロック状態に復帰させることができる。
なお、上記実施形態においては、カムプレート52が押圧部材を構成し、保持器51、カムプレート52、支持ピン53及び摺動ピン54が移動手段を構成している。
As a result, a state in which torque can be transmitted between the inner and outer rings of the bearing is changed to a state where torque is not transmitted between the inner and outer rings of the bearing. As described above, after the system abnormality occurs and the
In the above embodiment, the
(第2の実施形態の効果)
(1)異常発生時にカムプレートを遥動して、当該カムプレートの突起部と保持器の嵌合溝との嵌合を解除するので、操舵軸方向変位が拘束されたカムプレートが突起部の高さ分だけ保持器を操舵軸方向に移動し、確実にボールを第1転動路から第2転動路に移動することができる。
(応用例)
なお、上記第2の実施形態においては、カムプレート52の突起部52aを挿通孔の外周部における全周に形成する場合について説明したが、挿通孔の外周部の所定箇所のみに形成することもできる。
(Effect of 2nd Embodiment)
(1) When the abnormality occurs, the cam plate is swung to release the fitting between the projection of the cam plate and the fitting groove of the cage. The cage can be moved in the direction of the steering axis by the height, and the ball can be reliably moved from the first rolling path to the second rolling path.
(Application examples)
In the second embodiment, the case where the
図7は、挿通孔の外周部における2箇所に突起部52bを設けた場合の動作を説明する図である。ここで、図7(a)はロック機構40のアンロック状態、図7(b)はロック状態である。突起部52bは操舵軸直方向に対向配置され、ロック機構40がアンロック状態であるときには、2つの突起部52b同士を結ぶ直線Lが、図7(a)における水平線Hと一致しないように所定角度を設けて配置されて、保持器51のフランジ部51aに形成された嵌合溝51bと嵌合している。そして、異常発生時に摺動ピン54が飛び出すことによりカムプレート52が支持ピン53を中心に遥動することで、突起部52bが嵌合溝51bから離脱し、図7(b)に示すように、フランジ部51aの平面部と当接する。このとき、2つの突起部52b同士を結ぶ直線Lは、水平線Hと一致する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation when the
このような構成とすることで、カムプレート52の突起部を挿通孔の外周部における全周に形成する場合と同様に、異常発生時には保持器51をステアリング出力側へスライドさせることができる。さらに、この場合には、カムプレート52に必要最低限の突起部を形成することでロック機構40を実現することができる。
By adopting such a configuration, the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
(構成)
この第3の実施形態は、前述した第1の実施形態において、ステアリング入力軸の回転を拘束可能なステアリングロック機構を備えるようにしたものである。
図8(a)は、第3の実施形態のロック機構40の操舵軸方向の断面図である。また、図8(b)は、図8(a)におけるF−F’矢視図である。この図8は、ロック機構40のアンロック状態を示している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the third embodiment, a steering lock mechanism capable of restraining the rotation of the steering input shaft in the first embodiment described above is provided.
FIG. 8A is a cross-sectional view in the steering shaft direction of the
本実施形態のロック機構40は、前述した第1の実施形態におけるロック機構40において、可変舵角機構20のロック機能に加えて、所定のステアリングロック条件を満足したときにステアリング入力軸15の回転を拘束するステアリングロック機能を備えるようにしたことを除いては、図3及び図4に示す第1の実施形態におけるロック機構40と同様の構成を有する。そこで、第1の実施形態におけるロック機構40と同様の構成を有する部分には同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
The
ここで、ステアリングロック条件を満足したときとは、運転者によりイグニッションキーが抜かれた車両駐車時をいう。
第1遊星減速機構20aのキャリア4(第一キャリア4a)には、軸直方向に挿入溝61が形成されており、摺動ピン45が挿入可能となっている。この挿入溝61は、第一キャリア4aの周方向において等間隔に複数個(本実施形態では4個)形成されている。
Here, when the steering lock condition is satisfied, it means that the vehicle is parked when the ignition key is removed by the driver.
The carrier 4 (
図9は、摺動ピン45及び駆動装置45aの断面図である。この摺動ピン45は、ソレノイドの可動鉄芯により構成されており、電子制御装置30からの駆動指令に応じて作動するようになっている。図9において、符号45bは固定鉄芯、45cはフレーム、45dは励磁用コイルである。
摺動ピン45の近傍には、摺動ピン45のストローク量を調整可能なストッパ45eが設けられている。このストッパ45eは、摺動ピン45の摺動方向と直交する方向に移動可能であり、ソレノイド45fにより駆動制御が行われる。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the sliding
In the vicinity of the sliding
本実施形態では、摺動ピン45は、ストッパ45eによってストローク量が2段階に調整可能となっている。通常状態では、図9(a)に示すように、摺動ピン45は出代が最も小さい位置に格納され、操舵比固定状態では、励磁用コイル45dに電流が流れることで、図9(b)に示すように、摺動ピン45はストッパ45eに当接するまでストロークし、位置拘束される(第1ストロークに相当)。
In the present embodiment, the sliding amount of the sliding
また、ステアリングロック状態では、図9(c)に示すように、ソレノイド45fを駆動してストッパ45eを摺動ピン45の軸中心から遠ざかる方向へ摺動させることにより、摺動ピン45のストローク規制を解除する。これにより、摺動ピン45は出代が最も大きい位置まで摺動し、位置拘束される(第2ストロークに相当)。
また、摺動ピン45と固定鉄芯45bとはバネ45gによって連結されており、このバネ45gは、摺動ピン45を固定鉄芯45b側へ付勢している。
ここで、固定鉄芯45b、フレーム45c、励磁用コイル45d、ストッパ45e、ソレノイド45f及びバネ45gが駆動装置45aを構成している。
Further, in the steering lock state, as shown in FIG. 9C, the stroke of the sliding
The sliding
Here, the fixed
図10(a)は、ロック機構40の操舵比固定状態を示す操舵軸方向の断面図である。また、図10(b)は、図10(a)におけるG−G’矢視図である。
この操舵比固定状態では、電子制御装置30から摺動ピン45の駆動装置45aに対して指令信号が出力されることにより、一対の摺動ピン45が夫々操舵軸直方向に移動し、操舵軸中心に向かって1段階飛び出した状態となる。このとき、摺動ピン45の操舵軸中心側の端部と保持器44のステアリング入力側の端部とが接触する。
FIG. 10A is a cross-sectional view in the direction of the steering axis showing the fixed steering ratio of the
In this steering ratio fixed state, a command signal is output from the
これにより、保持器44がステアリング出力側にスライドし、図10(a)に示すように、弾性ばね46の付勢力と摺動ピン45の押圧力とがつり合う位置で停止するようになっている。
このとき、ボール43は第1転動路から第2転動路に移動するので、この状態から軸受内外輪に相対回転が発生すると、ボール43がくさび効果により軸受内外輪に食い込み、軸受内輪41と軸受外輪42とを一体回転させるようになっている。
As a result, the
At this time, since the
図11(a)はロック機構40のステアリングロック状態を示す操舵軸方向の断面図である。また、図11(b)は、図11(a)におけるH−H’矢視図である。
このステアリングロック状態では、電子制御装置30から摺動ピン45の駆動装置45aに対して指令信号が出力されることにより、一対の摺動ピン45が夫々前述した操舵比固定状態から操舵軸直方向に移動し、操舵軸中心に向かってさらに飛び出した状態となる。このとき、摺動ピン45が第一キャリア4aに設けられた挿入溝61に挿入される。
FIG. 11A is a cross-sectional view in the steering axis direction showing the steering lock state of the
In this steering lock state, a command signal is output from the
これにより、第一キャリア4aと摺動ピン45との相対回転が拘束される。ステアリング入力軸15は、第一キャリア4aと相対回転しない状態で連結されているため、第一キャリア4aと摺動ピン45との相対回転が拘束されることにより、ステアリング入力軸15と摺動ピン45との相対回転、言い換えると、ステアリング入力軸15と可変舵角機構20を搭載するケース20cとの相対回転が拘束されることになる。
したがって、この状態では、ステアリング入力軸15が車両部材に対して固定され、ステアリングホイール21の回転操作が不可能となる。
Thereby, the relative rotation of the
Therefore, in this state, the steering
次に、電子制御装置30で実行されるロック機構40のロック/アンロックを制御するためのロック機構制御処理について説明する。
図12は、ロック機構制御処理手順を示すフローチャートである。先ず、ステップS1で、電子制御装置30は、キーが挿入されているか否かを判定し、キーが挿入されているときにはステップS2に移行し、キーが挿入されていないときにはステップS1の判定を繰り返す。
Next, a lock mechanism control process for controlling lock / unlock of the
FIG. 12 is a flowchart showing a lock mechanism control processing procedure. First, in step S1, the
ステップS2では、電子制御装置30は、キーの認証を行うための信号を発信してステップS3に移行する。
ステップS3では、電子制御装置30は、認証信号を受信したか否かを判定し、認証信号を受信した場合にはステップS4に移行し、認証信号を受信していない場合には前記ステップS1に移行する。
In step S2, the
In step S3, the
ステップS4では、電子制御装置30は、受信した認証信号が正規の認証信号であるか否かを判定する。そして、正規認証信号でないときにはステップS5に移行し、イグニッション警告灯を点灯し、運転者に対してキー認証不成立を報知してからロック機構制御処理を終了する。
また、前記ステップS4で、電子制御装置30が、受信信号が正規認証信号であると判断したときには、ステップS6に移行し、ステアリングロックを解除するための駆動信号を摺動ピン45の駆動装置45aに対して出力する。
In step S4, the
When the
次に、ステップS7では、電子制御装置30は、可変舵角機構20(VGRシステム)の始動チェックを行い、異常がないかを判定する。そして、異常ない場合にはステップS8に移行し、異常が検出された場合には後述するステップS12に移行する。
ステップS8では、電子制御装置30は、VGRロックを解除(操舵比固定状態を解除)するための駆動信号を摺動ピン45の駆動装置45aに対して出力して、ステップS9に移行する。
Next, in step S7, the
In step S8, the
ステップS9では、電子制御装置30は、摺動ピン45を図9(a)に示す通常位置に維持して可変舵角機構20を作動状態とする。
ステップS10では、電子制御装置30は、可変舵角機構20の状態をモニタし、故障や異常が発生していないかを判定する。そして、モータ1への通電異常等、何らかの異常が発生している場合にはステップS11に移行し、異常が発生していない場合には後述するステップS13に移行する。
In step S9, the
In step S10, the
ステップS11では、電子制御装置30は、VGRロックを実行して操舵比固定状態とするための駆動信号を摺動ピン45の駆動装置45aに対して出力し、ステップS12に移行する。
ステップS12では、電子制御装置30はVGR警告灯を点灯し、運転者に対して可変舵角機構20に異常が発生していることを報知してからステップS13に移行する。
In step S11, the
In step S12, the
ステップS13では、電子制御装置30は、キーが抜かれたか否かを判定し、キーが抜かれたと判断したときにはステップS14に移行し、キーが挿入されたままであると判断したときにはステップS13の判定を繰り返す。
ステップS14では、電子制御装置30は、摺動ピン45のストロークを規制するストッパ45eを解除するための信号をソレノイド45fに対して出力し、ステップS15に移行する。
ステップS15では、電子制御装置30は、摺動ピン45を操舵軸中心に向かってさらに飛び出させることにより、ステアリングロックを実行してから、ロック機構制御処理を終了する。
In step S13, the
In step S14, the
In step S15, the
(動作)
次に、本発明における第3の実施形態の動作について説明する。
今、システム上の異常が発生していない通常時に、可変舵角機構20が、第一キャリア4aと第二キャリア4bとが相対回転可能に連結されたアンロック状態であるものとする。この場合には、摺動ピン45は、図9(a)に示すように出代が最も小さい状態となっており、図8に示すように保持器44と離間した状態となっている。
(Operation)
Next, the operation of the third embodiment of the present invention will be described.
Now, it is assumed that the variable
この通常状態から、モータ1の通電異常などの異常が発生したものとすると、図12のステップS10で、電子制御装置30は、VGRシステム状態に異常があると判断するので、ステップS11に移行してVGRロックを実行する。つまり、電子制御装置30は、摺動ピン45の駆動装置45aに対して駆動指令を出力して、図9(b)に示すように摺動ピン45を操舵軸中心へ向かって摺動させることにより、摺動ピン45を保持器44と接触させ、ロック機構40を図10に示す操舵比固定状態とする。
If it is assumed that an abnormality such as an abnormality in energization of the motor 1 has occurred from this normal state, the
したがって、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4から第2遊星減速機構20bのキャリア4にそのまま伝達され、最終的にステアリング出力軸16に伝達される。このとき、第1遊星減速機構20aのキャリア4と第2遊星減速機構20bのキャリア4との間のトルク伝達比は1:1であるため、ステアリング入力軸15の回転角が変換されることなくそのままステアリング出力軸16に伝達される。
Therefore, the input torque from the steering
その後、車両を停止して運転者がイグニッションキーを抜くと、電子制御装置30は、図12のステップS13でYESと判定し、ステップS14に移行してストッパ45eを解除する。つまり、電子制御装置30は、摺動ピン45の駆動装置45aに対して駆動指令を出力して、ソレノイド45fを駆動することにより、図9(c)に示すようにストッパ45eを摺動ピン45のストロークを規制する位置からストロークを規制しない位置まで移動させる。これにより、摺動ピン45は、出代が最も大きい位置までストロークすることになる。
Thereafter, when the vehicle is stopped and the driver removes the ignition key, the
このとき、摺動ピン45は第一キャリア4aに設けられた挿入溝61に挿入される。摺動ピン45は、可変舵角機構20を搭載するケース20cに固定されているため、摺動ピン45が挿入溝61に挿入されることにより、ステアリング入力軸15と車両部材との相対回転が拘束される。このようにして、ロック機構40を図11に示すステアリングロック状態とする。
At this time, the sliding
ところで、近年、盗難防止などを目的とした電子キーロック化が進んでいるが、この電子キーロックは、機械式のキーロックに比べ付属部品が多く寸法が大きくなりやすいため車両搭載性が悪い。また、電気キーロックは、機能上ステアリングコラムに搭載するケースが多いが、電動チルト、電動テレスコ、電動パワーステアリング機能などを搭載するステアリングコラムに、さらに可変舵角操舵装置と電子キーロック装置を搭載するにはスペース的に困難である。 By the way, in recent years, electronic key locks have been promoted for the purpose of preventing theft. However, this electronic key lock has a large number of accessory parts and tends to be larger in size than a mechanical key lock, so that it is not easily mounted on a vehicle. In addition, there are many cases where the electric key lock is functionally mounted on the steering column. However, a variable steering angle steering device and an electronic key lock device are mounted on the steering column equipped with the electric tilt, electric telescopic, electric power steering functions, etc. It is difficult to space.
これに対して、本実施形態では、可変舵角操舵装置のロック機構とステアリングロック機構(キーロック機構)とを同一のアクチュエータを用いて構成するので、省スペース化を実現することができ、デザインの自由度を向上することができる。
車両停止状態から、車両を発進させようとして運転者がイグニッションキーを差し込んだものとすると、電子制御装置30は、図12のステップS1でYESと判定する。そして、イグニッションキーの認証が行われ、キー認証が成立すると、電子制御装置30はステップS6でステアリングロックを解除するための駆動信号を摺動ピン45の駆動装置45aに対して出力する。
In contrast, in the present embodiment, the lock mechanism and the steering lock mechanism (key lock mechanism) of the variable steering angle steering device are configured using the same actuator, so that space saving can be realized and the design can be realized. The degree of freedom can be improved.
If it is assumed that the driver has inserted the ignition key in order to start the vehicle from the vehicle stop state, the
これにより、励磁用コイル45dが摺動ピン45を操舵軸中心に向かって摺動させるために流している電流が停止され、摺動ピン45は、バネ45gの付勢力によって操舵軸中心方向とは逆方向へ引き戻される。
また同時に、電子制御装置30は、ソレノイド45fを駆動してストッパ45eを摺動ピン45の軸中心方向へ移動する。これにより、ストッパ45eは、摺動ピン45のストロークを規制する位置で拘束される。そして、再び電子制御装置30が励磁用コイル45dに電流を流すことにより、摺動ピン45は、図9(b)に示すように、ストッパ45eに当接してストローク量が規制された状態となり、可変舵角機構20は操舵比固定状態となる。
As a result, the current flowing for the
At the same time, the
その後、電子制御装置30でVGRシステムの始動チェックを行った結果、異常がないと判定されれば、図12のステップS7からステップS8に移行してVGRロックが解除されるので、操舵比固定状態からVGR制御可能な通常状態へ復帰する。
このように、ステアリングホイールの回転が拘束されたステアリングロック状態から、ステアリングホイールの回転が可能な状態、即ち操舵比固定状態やVGR制御可能な通常状態へ比較的容易に移行させることができる。
なお、上記実施形態においては、摺動ピン45及び挿入溝61がステアリングロック手段を構成し、ストッパ45eが規制手段を構成している。
After that, if it is determined that there is no abnormality as a result of performing the VGR system start-up check with the
Thus, the steering lock state in which the rotation of the steering wheel is restricted can be shifted relatively easily to a state in which the steering wheel can be rotated, that is, a steering ratio fixed state or a normal state in which VGR control is possible.
In the above embodiment, the sliding
(第3の実施形態の効果)
(1)第一キャリアに摺動ピンが挿入可能な挿入溝を形成し、摺動ピンを軸直方向に移動したとき、挿入溝に摺動ピンが挿入することで、当該摺動ピンと第一キャリアとの相対回転を拘束可能とする。したがって、運転者によりイグニッションキーが抜かれたときに摺動ピンを駆動して挿入溝に挿入すれば、摺動ピンと操舵入力軸、即ち車両部材と操舵入力軸との相対回転を拘束してステアリングロック状態とすることができるので、車両の盗難防止を図ることができる。
(Effect of the third embodiment)
(1) An insertion groove into which the sliding pin can be inserted is formed in the first carrier, and when the sliding pin is moved in the axial direction, the sliding pin is inserted into the insertion groove, so that the sliding pin and the first carrier The relative rotation with the carrier can be restricted. Therefore, if the sliding pin is driven and inserted into the insertion groove when the ignition key is removed by the driver, the relative rotation between the sliding pin and the steering input shaft, that is, the vehicle member and the steering input shaft is restricted, and the steering lock Since it can be in a state, it is possible to prevent theft of the vehicle.
(2)摺動ピンのストローク量を調整可能であり、摺動ピンのストローク量が第1ストロークであるとき、操舵比固定手段を作動状態とし、摺動ピンのストローク量が前記第1ストロークより大きい第2ストロークであるとき、ステアリングロック手段を作動状態とする。
したがって、可変舵角機構のロック機構と同一のアクチュエータを用いてステアリングロック機構を作動することができるので、部品点数を減らして省スペース化を実現することができ、車両搭載性を向上することができると共にデザインの自由度を向上することができる。
(3)摺動ピンの第1ストロークから第2ストロークへのストローク変化を規制する規制手段を備える。したがって、摺動ピンの誤作動により操舵比固定状態からステアリングロック状態へ不用意に移行してしまうことを防止することができる。
(2) The stroke amount of the sliding pin can be adjusted. When the stroke amount of the sliding pin is the first stroke, the steering ratio fixing means is activated, and the stroke amount of the sliding pin is greater than that of the first stroke. When the stroke is a large second stroke, the steering lock means is activated.
Therefore, the steering lock mechanism can be operated using the same actuator as the lock mechanism of the variable rudder angle mechanism, so that the number of parts can be reduced and space saving can be realized, and the vehicle mountability can be improved. In addition, the degree of freedom in design can be improved.
(3) A restricting means for restricting a stroke change of the sliding pin from the first stroke to the second stroke is provided. Therefore, it is possible to prevent an accidental transition from the steering ratio fixed state to the steering lock state due to a malfunction of the sliding pin.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
(構成)
この第4の実施形態は、前述した第2の実施形態において、ステアリング入力軸の回転を拘束可能なステアリングロック機構を備えるようにしたものである。
図13は、第4の実施形態のロック機構40の操舵軸方向の断面図である。また、図13(b)は、図13(a)におけるI−I’矢視図である。この図13は、ロック機構40のアンロック状態を示している。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
(Constitution)
In the fourth embodiment, a steering lock mechanism capable of restraining the rotation of the steering input shaft in the second embodiment described above is provided.
FIG. 13 is a cross-sectional view in the steering axis direction of the
本実施形態のロック機構40は、前述した第2の実施形態におけるロック機構40において、可変舵角機構20のロック機能に加えて、所定のステアリングロック条件を満足したときにステアリング入力軸15の回転を拘束するステアリングロック機能を備えるようにしたことを除いては、図5及び図6に示す第2の実施形態におけるロック機構40と同様の構成を有する。そこで、第2の実施形態におけるロック機構40と同様の構成を有する部分には同一符号を付し、構成の異なる部分を中心に説明する。
The
第1遊星減速機構20aのキャリア4(第一キャリア4a)には、軸直方向に挿入溝61が形成されており、カムプレート52に設けられた挿入突起部52cが挿入可能となっている。この挿入溝61は、第一キャリア4aの周方向に等間隔で複数個(本実施形態では4個)形成されている。
なお、本実施形態の摺動ピン54は、前述した第3の実施形態の摺動ピン45と同様の構成を有し、操舵軸方向のストロークが2段階に調整可能であるものとする。
The carrier 4 (
The sliding
図14(a)は、ロック機構40の操舵比固定状態を示す操舵軸方向の断面図である。また、図14(b)は、図14(a)におけるJ−J’矢視図である。
この操舵比固定状態では、電子制御装置30から摺動ピン54の駆動装置54aに対して指令信号が出力されることにより、一対の摺動ピン54が夫々操舵軸直方向に移動し、操舵軸中心に向かって1段階飛び出した状態となる。このとき、カムプレート52が支持ピン53を中心として摺動ピン54のストローク分だけ遥動し、突起部52aと保持器51のフランジ部51aの平面部とが当接した状態となる。
FIG. 14A is a cross-sectional view in the direction of the steering shaft showing the steering ratio fixed state of the
In this fixed steering ratio state, a command signal is output from the
これにより、保持器44がステアリング出力側にスライドし、図14(a)に示すように、弾性ばね46の付勢力と摺動ピン45の押圧力とがつり合う位置で停止するようになっている。
このとき、ボール43は第1転動路から第2転動路に移動するので、この状態から軸受内外輪に相対回転が発生すると、ボール43がくさび効果により軸受内外輪に食い込み、軸受内輪41と軸受外輪42とを一体回転させるようになっている。
As a result, the
At this time, since the
図15(a)はロック機構40のステアリングロック状態を示す操舵軸直方向の断面図である。また、図15(b)は、図15(a)におけるK−K’矢視図である。
このステアリングロック状態では、電子制御装置30から摺動ピン54の駆動装置54aに対して指令信号が出力されることにより、一対の摺動ピン54が夫々前述した操舵比固定状態から操舵軸直方向に移動し、操舵軸中心に向かってさらに飛び出した状態となる。このとき、カムプレート52が支持ピン53を中心としてさらに遥動する。
挿入突起部52cは、カムプレート52が回転したとき第一キャリア4aと最も接近する位相に形成されており、摺動ピン54の出代が最も大きい状態となってカムプレート52の回転角が最も大きくなったとき、挿入突起部52cが第一キャリア4aに設けられた挿入溝61に挿入されるようになっている。
FIG. 15A is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the steering axis showing the steering lock state of the
In this steering lock state, a command signal is output from the
The
これにより、第一キャリア4aとカムプレート52との相対回転が拘束される。ステアリング入力軸15は、第一キャリア4aと相対回転しない状態で連結されているため、第一キャリア4aとカムプレート52との相対回転が拘束されることにより、ステアリング入力軸15とカムプレート52との相対回転、言い換えると、ステアリング入力軸15と可変舵角機構20を搭載するケース20cとの相対回転が拘束されることになる。
したがって、この状態では、ステアリング入力軸15が車両部材に対して固定され、ステアリングホイール21の回転操作が不可能となる。
Thereby, the relative rotation of the
Therefore, in this state, the steering
(動作)
次に、本発明における第4の実施形態の動作について説明する。
今、システム上の異常が発生していない通常時に、可変舵角機構20が、第一キャリア4aと第二キャリア4bとが相対回転可能に連結されたアンロック状態であるものとする。この場合には、摺動ピン45は出代が最も小さい状態となっており、カムプレート52の突起部52aは、図13に示すように保持器51のフランジ部51aに形成された嵌合溝51bに嵌合した状態となっている。
(Operation)
Next, the operation of the fourth embodiment of the present invention will be described.
Now, it is assumed that the variable
この通常状態から、モータ1の通電異常などの異常が発生したものとすると、電子制御装置30はVGRシステム状態に異常があると判断してVGRロックを実行する。つまり、電子制御装置30は、摺動ピン54の駆動装置54aに対して駆動指令を出力して、摺動ピン54を操舵軸方向へ1段階飛び出させることにより、カムプレート52を摺動ピン54のストローク分だけ回転させる。その結果、カムプレート52の突起部52aが、保持器51のフランジ部51aに形成された嵌合溝51bから離間して、ロック機構40が図14に示す操舵比固定状態となる。
Assuming that an abnormality such as an abnormality in energization of the motor 1 has occurred from this normal state, the
したがって、ステアリング入力軸15からの入力トルクは、第1遊星減速機構20aのキャリア4から第2遊星減速機構20bのキャリア4にそのまま伝達され、最終的にステアリング出力軸16に伝達される。このとき、第1遊星減速機構20aのキャリア4と第2遊星減速機構20bのキャリア4との間のトルク伝達比は1:1であるため、ステアリング入力軸15の回転角が変換されることなくそのままステアリング出力軸16に伝達される。
Therefore, the input torque from the steering
その後、車両を停止して運転者がイグニッションキーを抜くと、電子制御装置30は摺動ピン54のストッパを解除する。つまり、電子制御装置30は、摺動ピン54の駆動装置54aに対して駆動指令を出力して、ソレノイドを駆動することにより、ストッパを摺動ピン54のストロークを規制する位置からストロークを規制しない位置まで移動させる。これにより、摺動ピン54は、出代が最も大きい位置までストロークすることになる。
Thereafter, when the vehicle is stopped and the driver removes the ignition key, the
このとき、カムプレート52は支持ピン53を中心にさらに回転角を増加し、カムプレート52に形成された挿入突起部52cが第一キャリア4aに設けられた挿入溝61に挿入される。カムプレート52は、可変舵角機構20を搭載するケース20cに固定されているため、挿入突起部52cが挿入溝61に挿入されることにより、ステアリング入力軸15と車両部材との相対回転が拘束される。このようにして、ロック機構40を図14に示すステアリングロック状態とする。
At this time, the
この状態から、車両を発進させようとして運転者がイグニッションキーを差し込んだものとすると、電子制御装置30はイグニッションキーの認証を行い、キー認証が成立するとステアリングロックを解除するための駆動信号を摺動ピン45の駆動装置45aに対して出力する。これにより、摺動ピン45は、図9(b)に示すように、ストッパ45eに当接してストローク量が規制された状態となる。
From this state, assuming that the driver has inserted the ignition key in order to start the vehicle, the
このとき、カムプレート52は、支持ピン53を中心とした図14における時計回りの回転に対して発生する弾性バネ52dの反力によって、図14における反時計回りに回転し、可変舵角機構20は操舵比固定状態となる。
その後、電子制御装置30でVGRシステムの始動チェックを行った結果、異常がないと判定されれば、VGRロックが解除されるので、操舵比固定状態からVGR制御可能な通常状態へ復帰する。
At this time, the
After that, if it is determined that there is no abnormality as a result of performing a start check of the VGR system by the
このように、ステアリングホイールの回転が拘束されたステアリングロック状態から、ステアリングホイールの回転が可能な状態、即ち操舵比固定状態やVGR制御可能な通常状態へ比較的容易に移行させることができる。
なお、上記実施形態においては、摺動ピン54、挿入突起部52c及び挿入溝61がステアリングロック手段を構成している。
Thus, the steering lock state in which the rotation of the steering wheel is restricted can be shifted relatively easily to a state in which the steering wheel can be rotated, that is, a steering ratio fixed state or a normal state in which VGR control is possible.
In the above embodiment, the sliding
(第4の実施形態の効果)
(1)カムプレートにおける第一キャリアとの対向面に挿入突起部を形成すると共に、第一キャリアに前記挿入突起部が挿入可能な挿入溝を形成し、カムプレートを軸方向回りに遥動したとき、前記挿入溝に当該挿入突起部が挿入することで、カムプレートと第一キャリアとの相対回転を拘束可能とする。
したがって、運転者によりイグニッションキーが抜かれたときにカムプレートを回転して挿入突起部を挿入溝に挿入すれば、カムプレートと操舵入力軸、即ち車両部材と操舵入力軸との相対回転を拘束してステアリングロック状態とすることができるので、車両の盗難防止を図ることができる。
(Effect of the fourth embodiment)
(1) An insertion protrusion is formed on the surface of the cam plate facing the first carrier, and an insertion groove into which the insertion protrusion can be inserted is formed in the first carrier, and the cam plate is swung about the axial direction. When the insertion protrusion is inserted into the insertion groove, the relative rotation between the cam plate and the first carrier can be restricted.
Therefore, if the cam plate is rotated and the insertion protrusion is inserted into the insertion groove when the ignition key is removed by the driver, the relative rotation between the cam plate and the steering input shaft, that is, the vehicle member and the steering input shaft is restrained. Therefore, the vehicle can be prevented from being stolen.
(応用例)
なお、上記第3及び第4の実施形態においては、図9に示すように、ソレノイドを用いて摺動ピンを摺動させる場合について説明したが、モータ及びカムを用いて摺動ピンを摺動させることもできる。この場合の摺動ピン及び駆動装置の構成を以下に詳述する。
図16は、モータ及びカムを用いた摺動ピンの構成を示す断面図である。この摺動ピン45は、電子制御装置30からの駆動指令に応じてモータ45hが駆動することで、操舵軸中心方向へ摺動する。通常状態では、図16(a)に示すように、摺動ピン45は出代が最も小さい位置に格納されている。
(Application examples)
In the third and fourth embodiments, the case where the sliding pin is slid using a solenoid as shown in FIG. 9 has been described. However, the sliding pin is slid using a motor and a cam. It can also be made. The configuration of the sliding pin and the driving device in this case will be described in detail below.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a sliding pin using a motor and a cam. The sliding
操舵比固定状態では、モータ45hを駆動することで、ウォームギア45i及びスパーギア45jが回転し、それによりカム45kが図16における時計回りに回転する。摺動ピン45の一端には、当該摺動ピン45を図16における下方向へ付勢するバネ45lが設けられており、このバネ45lの付勢力によって、図16(b)に示すように摺動ピン45が当該摺動ピン45の出代が大きくなる方向へ摺動する。
In the fixed steering ratio state, driving the
また同時に、ソレノイド45mを駆動してストッパ45nを摺動ピン45の軸中心方向へ移動し、摺動ピン45に設けられた溝45oにストッパ45nを嵌合させることで、摺動ピン45のストローク量を規制する。
また、ステアリングロック状態では、図16(c)に示すように、ソレノイド45mを駆動してストッパ45nを摺動ピン45の軸中心から遠ざかる方向へ摺動させることにより、摺動ピン45のストローク規制を解除する。これにより、摺動ピン45は出代が最も大きい位置まで摺動し、位置拘束される。
このステアリングロック状態を解除する場合には、モータ45hを逆回転させてカム45kを図16における反時計回りに回転させればよい。これにより、摺動ピン45を通常位置まで戻すことが可能である。
At the same time, the
In the steering lock state, as shown in FIG. 16C, the stroke of the sliding
In order to release the steering lock state, the
なお、上記各実施形態においては、軸受内輪41に、ボール43と軸受内輪41との相対回転を規制するための溝41a、及び軸受内外輪の相対回転を規制するための平面カム部41bを形成する場合について説明したが、図17に示すように、軸受外輪42に、ボール43と軸受外輪42との相対回転を規制するための溝42a、及び軸受内外輪の相対回転を規制するための平面カム部42bを形成することもできる。ここで、図17(a)はロック機構40がアンロック状態であるときの軸受内外輪41,42とボール43との接触状態を示しており、図17(b)はロック機構40がロック状態であるときの軸受内外輪41,42とボール43との接触状態を示している。
In each of the above embodiments, the bearing
このような構成とすることで、前述した第1及び第2の実施形態と同様に、軸受内外輪の相対回転を可能とする状態と、軸受内外輪の相対回転を拘束する状態とを切り換えるロック機構を実現することができる。
また、前記溝部及び前記平面カム部は、軸受内輪41の外周面及び軸受外輪42の内周面の両方に形成することもできる。この場合にも、前述した第1及び第2の実施形態と同様にロック機構を実現することができる。
With this configuration, as in the first and second embodiments described above, a lock that switches between a state in which the relative rotation of the bearing inner and outer rings is enabled and a state in which the relative rotation of the bearing inner and outer rings is constrained. A mechanism can be realized.
Further, the groove portion and the flat cam portion can be formed on both the outer peripheral surface of the bearing
さらに、上記各実施形態においては、第一キャリア4aと一体形成した軸受内輪と第二キャリア4bと一体形成した軸受外輪とによって軸受部を構成する場合について説明したが、第二キャリア4bと一体形成した軸受内輪と第一キャリア4aと一体形成した軸受外輪とによって軸受部を構成することもできる。この場合にも、軸受内輪と軸受外輪との間に設けられたボールを第1転動路から第2転動路に移動することで、第一キャリア4aと第二キャリア4bとの相対回転を拘束し、ロック機構を実現することができる。
Further, in each of the above embodiments, the case where the bearing portion is constituted by the bearing inner ring integrally formed with the
1 モータ
2 サンローラ
3 遊星ローラ
4 キャリア
5 リングローラ
15 ステアリング入力軸
16 ステアリング出力軸
20 可変舵角機構
20a 第一遊星減速機構
20b 第二遊星減速機構
30 電子制御装置
40 ロック機構
41 軸受内輪(第一キャリア)
42 軸受外輪(第二キャリア)
43 ボール
44,54 摺動ピン
45,51 保持器
52 カムプレート
61 挿入溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
42 Bearing outer ring (second carrier)
43
Claims (14)
前記第1段の遊星ローラ機構のキャリアと前記第2段の遊星ローラ機構のキャリアとの相対回転を拘束可能な操舵比固定手段を備えることを特徴とする可変舵角操舵装置。 A first-stage planetary roller mechanism and a second-stage planetary roller mechanism in which sun rollers are integrally connected; a steering input shaft that is connected to a carrier of the first-stage planetary roller mechanism; In a variable steering angle steering apparatus comprising a steering output shaft coupled to a carrier of a planetary roller mechanism, and a rotating means for rotating a ring roller of the first stage or second stage planetary roller mechanism,
A variable steering angle steering apparatus comprising a steering ratio fixing means capable of restraining relative rotation between the carrier of the first stage planetary roller mechanism and the carrier of the second stage planetary roller mechanism.
前記第1段の遊星ローラ機構及び前記第2段の遊星ローラ機構のキャリア間のトルク伝達が規制された状態から、前記トルク伝達が可能な状態へ切り換えることで、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に直接伝達することを特徴とする可変舵角操舵装置。 Variable steering angle steering having a first stage planetary roller mechanism and a second stage planetary roller mechanism in which the sun rollers are integrally connected, and transmitting a steering input to the steering input shaft to the steering output shaft via the sun roller. A device,
The steering input to the steering input shaft is steered by switching from a state where torque transmission between the carriers of the first stage planetary roller mechanism and the second stage planetary roller mechanism is restricted to a state where the torque transmission is possible. A variable steering angle steering device characterized by being directly transmitted to an output shaft.
前記第1段の遊星ローラ機構及び前記第2段の遊星ローラ機構のキャリア間のトルク伝達が規制された状態から、前記トルク伝達が可能な状態へ切り換えることで、ステアリングホイールからの操舵入力を車両の操舵輪に対する操舵出力として直接伝達することを特徴とする自動車。 Variable steering angle steering having a first stage planetary roller mechanism and a second stage planetary roller mechanism in which the sun rollers are integrally connected, and transmitting a steering input to the steering input shaft to the steering output shaft via the sun roller. A car equipped with a device,
By switching from a state where torque transmission between the carriers of the first stage planetary roller mechanism and the second stage planetary roller mechanism is restricted to a state where the torque transmission is possible, the steering input from the steering wheel is transmitted to the vehicle. An automobile characterized in that it is directly transmitted as a steering output with respect to the steering wheel.
前記第1段の遊星ローラ機構及び前記第2段の遊星ローラ機構のキャリア間の相対回転を拘束するように両者を機械的に連結することで、操舵入力軸に対する操舵入力を操舵出力軸に直接伝達することを特徴とする可変舵角操舵装置の操舵比固定方法。 Variable steering angle steering having a first stage planetary roller mechanism and a second stage planetary roller mechanism in which the sun rollers are integrally connected, and transmitting a steering input to the steering input shaft to the steering output shaft via the sun roller. A method for fixing the steering ratio of the device,
By mechanically connecting the first stage planetary roller mechanism and the second stage planetary roller mechanism to restrain relative rotation between the carriers, the steering input to the steering input shaft is directly connected to the steering output shaft. A steering ratio fixing method for a variable rudder angle steering device, characterized by comprising:
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