JP2008120213A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操舵軸3は、軸方向に相対摺動可能に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸11および筒状の外軸10と、両軸10,11の相対位相が所定範囲を超えたときに、両軸10,11を周方向Cに剛的に連結するセレーション25と、上記相対位相が上記所定範囲内にあるときに、両軸10,11を周方向Cに弾性的に連結する樹脂部材36と、を含む。操舵軸3にトルクが負荷されていないときに、樹脂部材36を介して、両軸10,11が、上記所定範囲の中央位置で相互に弾性支持される。
【選択図】図5
Description
このうち、テレスコピック調整可能なものは、雄軸および雌軸が例えばセレーション結合されている。しかしながら、セレーション結合の場合、雄軸の歯と雌軸の歯との間に隙間ができてしまい、その結果、操舵部材の回転角がゼロである操舵中立付近において、操舵部材を操舵したときに、運転者が与える操舵角に対応した入力トルクに等しい反作用としての反力トルクが生じない。これにより、運転者は反力トルクを感じているときの状態のまま操舵部材を操舵してしまうので、操舵部材を操舵しすぎてしまうという状態に陥り易い。
そこで、雄軸の歯または雌軸の歯にナイロンコーティングを施して樹脂膜を形成し、上記隙間を詰めつつ上記摺動抵抗を低減することが考えられる。しかしながら、樹脂膜は極めて薄い膜であるため、製造時、雄軸または雌軸の歯に塗布したナイロン樹脂を乾燥させる際に樹脂膜を所望の厚さに形成できない場合があり、歩留りが悪くて製造コストが高い。
本発明によれば、相対位相が所定範囲内にあるときでも、樹脂部材によって内軸と外軸とを周方向に連結することにより、操舵部材を操舵したときに操舵角に応じた入力トルクに等しい反作用としての反力トルクを生じさせることができ、操舵不足または操舵過剰を防止でき、運転者の操舵のふらつきを防止できる。さらに、相対位相が所定範囲を超える前には、操舵反力がある程度生じているので、相対位相が所定範囲を超える前後における伝達トルクの急峻な変化を防止でき、滑らかに入力トルクに等しい反作用としての反力トルクを上昇できる。したがって、両軸間における操舵角に対する撓みを排斥できるので、前述のような運転者に無用なトルク変動を与えず、路面状態・車両挙動等の運転者が必要とする情報のみを伝えることができ、例えば、操舵角がゼロである操舵中立付近での操舵のふらつきがなくなり、操舵部材から得られる操舵装置の安定感を向上できる。また、樹脂部材によってフローティングすることにより剛性連結要素の接触を避けることで、両軸間の摺動抵抗を格段に少なくしていることにより、テレスコピック調整時等に両軸を少ない力でスムーズに相対摺動できる。さらに、樹脂部材を、形成の難しい薄膜状に形成する必要がないので、歩留まりをよくでき、コスト安価に製造できる。
上記樹脂部材(36)は、内軸(11)の周方向(C)に等間隔を隔てて複数配置されていることが好ましい(請求項3)。この場合、各樹脂部材に作用する負荷を均等にでき、両軸を同一の軸線上に確実に保持できる。
上記内軸(11)の軸方向溝(28a)は、断面形状において一対の固定面(40,41)を含み、上記樹脂部材(36)は、上記一対の固定面(40,41)に固定された一対の平坦面(37,38)を含み、平坦面(37,38)と固定面(40,41)とはともに内軸(11)の径方向(R)に対して所定の角度(G)を有することが好ましい(請求項5)。この場合、内軸によって樹脂部材を確実に保持でき、樹脂部材が軸方向溝から外れてしまうことを防止できる。
図1は、本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置1の概略構成を示す模式図である。図1を参照して、車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2の位置を運転者に対して上下に調節するためのチルト調節機能、および操舵部材2の位置を運転者に対して前後に調整するためのテレスコ調節機能の双方を備えている。
操舵部材2は、操舵軸3の一端部に取り付けられている。操舵軸3は、操舵部材2が取り付けられている一端部が上側(アッパ側)となるように傾けて配置されている。操舵軸3の他端部は、自在継手4、中間軸5および自在継手6を介して舵取り機構7に連結されている。舵取り機構7は、自在継手6に連なるピニオン軸8と、ピニオン軸8の一端のピニオン8aに噛み合うラック歯9aを有するラック軸9とを備えている。これにより、操舵部材2を回転操作して操舵軸3を回転することで、舵取り機構7のピニオン8aを回転させ、この回転運動をラック軸9の長手方向への直線運動に変換する。これにより、ラック軸9に連結された図示しないタイロッドを介してナックルアームを回動させ、転舵輪を操向する。
操舵軸3は、コラムチューブ12に回転自在に支持されている。コラムチューブ12は、外軸10を取り囲む外筒13と、外筒13と軸方向に相対摺動可能に嵌合されて内軸11を取り囲む内筒14とを含んでいる。外筒13は、軸受15を介して外軸10を回転自在に且つ軸方向に一体移動可能に支持している。内筒14は、軸受16を介して内軸11を回転自在に且つ軸方向移動不能に支持している。
外筒13には第3のブラケット21が固定されており、車体18に固定された第4のブラケット22と対向している。第3のブラケット21は、ロック機構23によって第4のブラケット22にロックされる。
図2は、操舵軸3の要部の分解斜視図である。図3は、外軸10の他端部の断面図である。図4は、内軸11の一端部の断面図である。図2を参照して、操舵軸3の外軸10および内軸11には、内軸11および外軸10の相対位相(操舵軸3の周方向Cに関する相対位置)が所定範囲を超えたときに、両軸10,11を操舵軸3の周方向Cに剛的に連結する剛性連結要素としてのセレーション25が設けられている。
図2および図3を参照して、外軸10の内周面26には、操舵軸3の軸方向Sに延びる軸方向溝26aが、周方向Cに等間隔に複数(本実施の形態において、例えば3つ)設けられている。
外周面28のうち、軸方向溝28aで区画された第1、第2および第3の領域33,34,35のそれぞれにおいて、雄セレーション部29の歯29aは、周方向Cに関して複数(本実施の形態において、例えば6つ)設けられており、周方向Cに隣り合う歯29aの配置ピッチは一定とされている。
操舵角θが所定の操舵角|θ1|を超えると、雌セレーション部27の各歯27aと、雄セレーション部29の対応する歯29aがそれぞれ噛み合い互いにトルク伝達可能となる。
各樹脂部材36は、軸方向Sに関して、対応する軸方向溝26a,28aの略全域に亘って延びており、操舵軸3の径方向Rに関して相対的に内側に配置された一対の平坦面37,38と、径方向Rに関して相対的に外側に配置された円筒面39とを含んでいる。
円筒面39の断面は、単一の曲率半径r1を有している。外軸10の軸方向溝26aの断面形状は、円筒面39と接触する部分がテーパ状をなす平坦面に形成されている。なお、外軸10の軸方向溝26aは、断面V字形形状に形成されていてもよい。
換言すると、接触角αは、接触部Pにおいて、軸方向溝26aから樹脂部材36に与えられる力の作用線βと、外軸10の軸線Eを含み接触部Pを通る仮想の平面Fとのなす角に相当する。
図5および図6を参照して、以上の概略構成を有する車両用操舵装置において、操舵角θが所定の操舵角|θ1|以下であるとき、内軸11と外軸10とは、樹脂部材36のみを介して互いにトルク伝達可能である。換言すれば、樹脂部材36によって両軸10,11がフローティング支持されている。このとき、両軸10,11間に作用するトルクTは、接触部Pにおける円Bの接線方向に作用する。
本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。すなわち、操舵角θが所定の操舵角|θ1|以下のときに、樹脂部材36によって両軸10,11を周方向Cに弾性的に連結している。操舵角θが所定の操舵角|θ1|以下のときでも、樹脂部材36によって内軸11と外軸10とを周方向Cに連結することにより、操舵部材2を操舵したときに操舵角θに応じた入力トルクに等しい反作用としての反力トルクを生じさせることができ、操舵不足または操舵過剰を防止でき、運転者の操舵のふらつきを防止できる。
さらに、樹脂部材36を、周方向Cに等間隔を隔てて複数配置していることにより、各樹脂部材36に作用する負荷を均等にでき、両軸10,11を同一の軸線上に確実に保持できる。
さらに、内軸11の軸方向溝28aの一対の固定面40,41に樹脂部材36の対応する平坦面37,38をそれぞれ固定していることにより、内軸11によって樹脂部材36を確実に保持でき、樹脂部材36が軸方向溝28aから外れてしまうことを防止できる。
例えば、セレーション25に代えて、スプラインを設けてもよい。この場合、スプラインの雌スプライン部は、外軸10の内周面26に形成され、雄スプライン部は、内軸11の外周面28に形成される。
この場合、操舵補助力の付与が開始される操舵角は、上記所定の操舵角|θ1|に相当するように設定される。すなわち、操舵角θが所定の操舵角|θ1|以下の領域は、操舵部材の操舵にかかわらず操舵補助力が生じない、いわゆる不感帯領域とされる。操舵補助力が付与されない程度の微小な操舵角(不感帯領域)のとき、樹脂部材36のみを介して内軸11と外軸10との間でトルクが伝達される。
比較例:図7に示す操舵軸を比較例として用いた。試験例と異なるのは、樹脂部材に代えて軸方向に延びるころを用いるとともに、外軸の軸方向溝および内軸の軸方向溝の断面形状のそれぞれを、ころの外周面の形状に沿う円弧状に形成し、ころを各上記軸方向溝間に相対摺動可能に介装した点にある。
図8に示すように、試験例では、ねじれ角に応じて略線形的にトルクが変動しているのに対して、比較例では、あるねじれ角まではトルクが略ゼロであり、あるねじれ角になるとトルクが突然立ち上がっている。
Claims (5)
- 操舵部材の操舵に応じて回転する操舵軸を備え、
上記操舵軸は、
軸方向に相対摺動可能に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、
内軸および外軸の相対位相が所定範囲を超えたときに、両軸を周方向に剛的に連結する剛性連結要素と、
内軸および外軸の相対位相が上記所定範囲内にあるときに、両軸を周方向に弾性的に連結する弾性連結要素と、を含み、
上記弾性連結要素は、内軸の外周面に形成された軸方向溝および外軸の内周面に形成された軸方向溝に跨る樹脂部材を含み、
操舵軸にトルクが負荷されていないときに、上記樹脂部材を介して、内軸および外軸が、上記所定範囲の中央位置で相互に弾性支持されるようにしてあることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1において、上記剛性連結要素は、スプラインまたはセレーションを含む車両用操舵装置。
- 請求項1または2において、上記樹脂部材は、内軸の周方向に等間隔を隔てて複数配置されている車両用操舵装置。
- 請求項1〜3の何れか1項において、上記樹脂部材は、外軸の軸方向溝に所定の接触角で線接触する円筒面を含む車両用操舵装置。
- 請求項1〜4の何れか1項において、上記内軸の軸方向溝は、断面形状において一対の固定面を含み、上記樹脂部材は、上記一対の固定面に固定された一対の平坦面を含み、平坦面と固定面とはともに内軸の径方向に対して所定の角度を有する車両用操舵装置。
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