JP2010188876A - Variable type steering mechanism and steering angle variable type steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置に関し、より詳細には、非常時に操舵を確保可能とするロック機構を備えると共に、ステアリングホイールの操作量と操舵輪に付与される舵角との関係を調節可能な可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a variable steering mechanism and a steering angle variable steering apparatus, and more specifically, includes a lock mechanism that can ensure steering in an emergency, and also includes an operation amount of a steering wheel and a steering angle given to a steering wheel. The present invention relates to a variable steering mechanism and a steering angle variable steering device that can adjust the relationship between the steering angle and the steering angle.
自動車用のステアリング装置は、運転者がステアリングホイールの操作に基づいてステアリングシャフトを回転させると、この回転は、自在継手及び中間シャフトを介してステアリングギヤに伝達され、左右一対のタイロッドを押し引きして、操舵輪に舵角を付与する。この様なステアリング装置では、ステアリングホイールの操舵角が小さい場合には、操舵量に比べて舵角の変化量を少なく抑え、操舵角が大きくなると操舵量に比べて舵角の変化量を大きくする、あるいは、車速に応じて操舵量と舵角との変化量の関係を変える、所謂、舵角可変式ステアリング装置が従来から一般的に使用されている。そして、このような操舵量と舵角との関係を変化させる従来の機構としては、ボール減速機を用いた伝達比可変機構が知られている(例えば、特許文献1参照)。 When a driver rotates a steering shaft based on an operation of a steering wheel, the rotation is transmitted to a steering gear via a universal joint and an intermediate shaft, and pushes and pulls a pair of left and right tie rods. The steering angle is given to the steered wheels. In such a steering device, when the steering angle of the steering wheel is small, the change amount of the steering angle is suppressed to be small compared to the steering amount, and when the steering angle becomes large, the change amount of the steering angle is increased compared to the steering amount. Alternatively, a so-called variable steering angle steering device that changes the relationship between the amount of change between the steering amount and the steering angle in accordance with the vehicle speed has been generally used. As a conventional mechanism for changing the relationship between the steering amount and the steering angle, a transmission ratio variable mechanism using a ball speed reducer is known (for example, see Patent Document 1).
一方、運転手がイグニッションスイッチのオフ操作を行った際や、システム停止などの非常時に操舵を確実に確保するため、入力軸とモータ軸とをロックすることが可能なロック機構を備えた伝達比可変操舵装置が開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。 On the other hand, a transmission ratio equipped with a lock mechanism that can lock the input shaft and the motor shaft to ensure steering when the driver turns off the ignition switch or during an emergency such as a system stop. A variable steering device is disclosed (for example, see Patent Documents 2 and 3).
しかしながら、上記特許文献2、3に記載の伝達比可変操舵装置は、ロック機構をステアリング系に取り付けるとコラムユニットの軸方向長さが長くなり、車両搭載性が悪くなる問題があった。特に、上記特許文献3に記載の伝達比可変操舵装置は、ロック機構の周囲にロック機構を制御するための電気回路が配設されているので、更に車両搭載性に影響を及ぼす可能性があった。 However, in the transmission ratio variable steering devices described in Patent Documents 2 and 3, when the lock mechanism is attached to the steering system, there is a problem that the axial length of the column unit becomes long and the vehicle mountability is deteriorated. In particular, the transmission ratio variable steering device described in Patent Document 3 is provided with an electric circuit for controlling the lock mechanism around the lock mechanism, which may further affect the mountability of the vehicle. It was.
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボール減速機を備える可変式ステアリング機構の軸方向長さが長くなることを抑制して、車両搭載性を維持することができる可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress the increase in the axial length of a variable steering mechanism including a ball speed reducer and maintain vehicle mountability. It is an object of the present invention to provide a variable steering mechanism and a steering angle variable steering device that can perform the above-described operation.
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1)ステアリングホイールの回転に伴って回転する入力軸と、入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、入力軸と出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて入力軸と出力軸との間に支持される中間回転筒と、中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、入力軸と出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて中間回転筒に支持される回転伝達部材と、入力軸と回転伝達部材間に配置される第1回転伝達手段と、回転伝達部材と出力軸間に配置される第2回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、ロック機構は、中間回転筒の外周面に対向する位置に配置され、入力軸の中心軸に対して直交して直線移動可能なプランジャと、プランジャを摺動自在に支持するすべり軸受と、プランジャに電磁力を作用させる電磁コイルと、を有するソレノイドを備え、中間回転筒の外周面には、プランジャの先端部が係合することにより中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、中間回転筒の回転力がすべり軸受によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。
(2)中間回転筒の回転を検出するモータレゾルバを収容する第1ハウジングと、回転駆動手段と出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第2ハウジングと、を備えることを特徴とする(1)に記載の可変式ステアリング機構。
(3)ソレノイドの作動時に、プランジャと、プランジャが接触する電磁コイル又はハウジングの接触部との間にダンパが設けられることを特徴とする(1)又は(2)に記載の可変式ステアリング機構。
(4)ロック機構は、可変式ステアリング機構の軸方向において、モータレゾルバのステータと回転駆動手段のステータとの間に設けられることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
(5)ロック機構は、プランジャの中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つプランジャがソレノイドから下方に突出するようにステアリングコラム側に配置された状態で、車両に搭載されることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
(6)ステアリングホイールの回転に伴って回転する入力軸と、入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、入力軸と出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて入力軸と出力軸との間に支持される中間回転筒と、中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、入力軸と出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて中間回転筒に支持される回転伝達部材と、入力軸と回転伝達部材間に配置される第1回転伝達手段と、回転伝達部材と出力軸間に配置される第2回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、ロック機構は、入力軸の中心軸に対して直交して設けられる支持軸と、支持軸により揺動自在に支持される揺動レバーと、揺動レバーの一端に回転自在に連結されるソレノイドと、を備え、中間回転筒の外周面又は軸方向端面には、揺動レバーの他端が係合することにより中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、中間回転筒の回転力が支持軸によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。
(7)中間回転筒の回転を検出するモータレゾルバを収容する第1ハウジングと、回転駆動手段と出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第2ハウジングと、を備えることを特徴とする(6)に記載の可変式ステアリング機構。
(8)ソレノイドの作動時に、プランジャと、プランジャが接触する電磁コイル又はハウジングの接触部との間にダンパが配設されることを特徴とする請求項6又は7に記載の可変式ステアリング機構。
(9)ロック機構は、組立品であり、ハウジングの所定位置に組み付け可能であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の可変式ステアリング機構。
(10)(1)〜(8)のいずれかに記載の可変式ステアリング機構を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
(11)(1)〜(8)のいずれかに記載の可変式ステアリング機構と、電動モータによって舵角補助力を付与する電動パワーステアリング装置と、を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) An input shaft that rotates with the rotation of the steering wheel, an output shaft that is concentric with the input shaft and that is relatively rotatably supported to give a steering angle to the steered wheels, and is concentric with the input shaft and the output shaft An intermediate rotating cylinder that is rotatable and supported between the input shaft and the output shaft, a rotation driving means that rotationally drives the intermediate rotating cylinder, and a central axis that is parallel to and eccentric from the input shaft and the output shaft A rotation transmission member that is rotatable and supported by the intermediate rotation cylinder, a first rotation transmission means that is disposed between the input shaft and the rotation transmission member, and a second rotation transmission that is disposed between the rotation transmission member and the output shaft. A variable steering mechanism including a ball speed reducer having a locking mechanism that prevents rotation of the intermediate rotating cylinder, the locking mechanism being disposed at a position facing the outer peripheral surface of the intermediate rotating cylinder, Orthogonal to the central axis A solenoid having a linearly movable plunger, a sliding bearing that slidably supports the plunger, and an electromagnetic coil that applies an electromagnetic force to the plunger is provided. An variable steering mechanism, wherein an engaging portion that prevents rotation of the intermediate rotating cylinder by being engaged is provided, and the rotational force of the intermediate rotating cylinder is received by a slide bearing.
(2) A first housing that houses a motor resolver that detects the rotation of the intermediate rotating cylinder, and a second housing that houses a rotation drive means and a torque sensor that measures torque transmitted to the output shaft. The variable steering mechanism according to (1), characterized in that
(3) The variable steering mechanism according to (1) or (2), wherein a damper is provided between the plunger and a contact portion of the electromagnetic coil or housing that the plunger contacts when the solenoid is operated.
(4) The lock mechanism is provided between the stator of the motor resolver and the stator of the rotation driving means in the axial direction of the variable steering mechanism, according to any one of (1) to (3), Variable steering mechanism.
(5) The lock mechanism is mounted on the vehicle in a state where the central axis of the plunger is oriented substantially perpendicular to the vehicle and the plunger is disposed on the steering column side so as to protrude downward from the solenoid. The variable steering mechanism according to any one of (1) to (4).
(6) An input shaft that rotates with the rotation of the steering wheel, an output shaft that is concentric with the input shaft and that is supported so as to be relatively rotatable, and that provides a steering angle to the steered wheels. An intermediate rotating cylinder that is rotatable and supported between the input shaft and the output shaft, a rotation driving means that rotationally drives the intermediate rotating cylinder, and a central axis that is parallel to and eccentric from the input shaft and the output shaft A rotation transmission member that is rotatable and supported by the intermediate rotation cylinder, a first rotation transmission means that is disposed between the input shaft and the rotation transmission member, and a second rotation transmission that is disposed between the rotation transmission member and the output shaft. A variable steering mechanism including a ball speed reducer, and a lock mechanism that prevents rotation of the intermediate rotating cylinder, the lock mechanism being provided perpendicular to the central axis of the input shaft And swingable by the support shaft A swing lever that is held, and a solenoid that is rotatably connected to one end of the swing lever, and the other end of the swing lever is engaged with the outer peripheral surface or the axial end surface of the intermediate rotating cylinder. The variable steering mechanism is characterized in that an engaging portion for preventing the rotation of the intermediate rotary cylinder is provided, and the rotational force of the intermediate rotary cylinder is received by the support shaft.
(7) A first housing that houses a motor resolver that detects the rotation of the intermediate rotating cylinder, and a second housing that houses a rotation drive means and a torque sensor that measures torque transmitted to the output shaft. (6) The variable steering mechanism according to (6).
(8) The variable steering mechanism according to claim 6 or 7, wherein a damper is disposed between the plunger and a contact portion of the electromagnetic coil or the housing that the plunger contacts when the solenoid is operated.
(9) The variable steering mechanism according to any one of (1) to (8), wherein the lock mechanism is an assembly and can be assembled at a predetermined position of the housing.
(10) A rudder angle variable steering apparatus comprising the variable steering mechanism according to any one of (1) to (8).
(11) A steering angle variable steering comprising: the variable steering mechanism according to any one of (1) to (8); and an electric power steering device that applies a steering angle auxiliary force by an electric motor. apparatus.
本発明の可変式ステアリング機構によれば、中間回転筒の回転を阻止するロック機構は、中間回転筒の外周面に対向する位置に配置され、入力軸の中心軸に対して直交して直線移動可能なプランジャと、プランジャを摺動自在に支持するすべり軸受と、プランジャに電磁力を作用させる電磁コイルと、を有するソレノイドを備え、中間回転筒の外周面には、プランジャの先端部が係合することにより中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられるため、ロック機構を設けたとしても、可変式ステアリング機構の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。また、中間回転筒の回転力がすべり軸受によって受けられるので、ロック機構の耐久性を向上することができる。 According to the variable steering mechanism of the present invention, the lock mechanism that prevents the rotation of the intermediate rotating cylinder is disposed at a position facing the outer peripheral surface of the intermediate rotating cylinder, and linearly moves perpendicularly to the central axis of the input shaft. A solenoid having a movable plunger, a slide bearing that slidably supports the plunger, and an electromagnetic coil that applies an electromagnetic force to the plunger, and the distal end of the plunger is engaged with the outer peripheral surface of the intermediate rotating cylinder As a result, an engaging portion for preventing the rotation of the intermediate rotary cylinder is provided, so that even if a lock mechanism is provided, it is possible to suppress the axial length of the variable steering mechanism from being increased. Can be maintained. Further, since the rotational force of the intermediate rotating cylinder is received by the slide bearing, the durability of the lock mechanism can be improved.
以下、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a variable steering mechanism and a steering angle variable steering device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
まず、図1〜図6を参照して、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の第1実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of a variable steering mechanism and a steering angle variable steering device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10は、図1〜図4に示すように、ステアリングコラム13に支持されて、一端が不図示のステアリングホイールに連結され、運転者の操作に基づいて回転するステアリングシャフト12と、ステアリングシャフト12の回転を減速して出力するボール減速機14と、電動モータ15を動力源として操舵補助し、EPS出力軸17を回転させる電動パワーステアリング装置(EPS(Electric Power Steering))16と、を備え、ハウジング27に収容されてコラム側に配置される。なお、本実施形態の可変式ステアリング機構は、上記ボール減速機14、電動パワーステアリング装置16、及び後述するロック機構80により構成される。
As shown in FIGS. 1 to 4, the steering angle
EPS出力軸17の回転は、自在継手及び中間シャフトを介して、一対のタイロッドを直線移動させて操舵輪に舵角を付与するステアリングギヤに伝達される。また、ハウジング27は、図4に示すように、ステアリングホイール側から上部ハウジング27A、中間ハウジング27B、及び下部ハウジング27Cの3つのハウジングから構成され、それらが互いに一体的に結合されている。
The rotation of the
図4に示すように、ボール減速機14は、入力軸18と、出力軸19と、中間回転筒20と、回転駆動手段である電動モータ21と、回転伝達部材である偏心プレート22と、第1回転伝達手段である第1ボール変速機構23と、第2回転伝達手段である第2ボール変速機構24と、を備える。
As shown in FIG. 4, the
入力軸18は、ステアリングシャフト12の下端部とスプライン嵌合して結合されており、ステアリングホイールの回転に伴って回転する。入力軸18の回転角度は、ステアリングコラム13の一端部に設置される不図示の入力側回転角センサにより検出される。また、出力軸19は、入力軸18と同心、且つ相対回転自在にハウジング27(中間ハウジング27B)内に支持される。なお、本実施形態では、入力軸18とステアリングシャフト12とはスプライン嵌合されているが、ステアリングの機能に障害を与えなければ、その結合方法に限定はない。
The
中間回転筒20は、入力軸18及び出力軸19の外周面にそれぞれ装着される転がり軸受30,31に外嵌し、軸方向で入力軸18から出力軸19にかけて跨るように配置される。即ち、中間回転筒20は、入力軸18及び出力軸19を内包するように転がり軸受30,31によって回転自在に支持され、入力軸18及び出力軸19と同心、且つ、相対回転可能にハウジング27内に収容される。なお、中間回転筒20と入力軸18及び出力軸19の同心とは、回転中間筒20の外周面を基準とする。
The intermediate
中間回転筒20は、中間ハウジング27B内に設置される電動モータ21により、所望の回転方向及び回転速度で回転駆動される。具体的には、中間回転筒20の外周面にロータ32が設けられ、ロータ32と対向する中間ハウジング27Bの内周面にステータ33が設けられる。
The intermediate
また、中間回転筒20の一端側(図4において右側)外周面と上部ハウジング27Aの内周面との間には、中間回転筒20の回転を検出する制御用回転角センサ34が配設される。この制御用回転角センサ34は、モータレゾルバであり、中間回転筒20の外周面に設けられるロータ34aと、上部ハウジング27Aの内周面に設けられるステータ34bと、を備える。そして、制御用回転角センサ34が検出する中間回転筒20の回転角検出信号に基づいて中間回転筒20の回転方向及び回転速度が不図示の制御装置によって制御される。
A control
中間回転筒20の中間部(入力軸18と出力軸19との間)の肉厚は、円周方向に関して漸次変化させている。従って、この中間部の内周面の中心軸βは、入力軸18及び出力軸19の中心軸αに対し偏心している。偏心した中間部の内径側には、偏心プレート22が深溝玉軸受等の転がり軸受35によって回転自在に支持される。即ち、偏心プレート22は、入力軸18及び出力軸19と平行、且つ入力軸18及び出力軸19に対し偏心した中心軸βを中心として回転可能とされて、中間回転筒20の内径側に支持される。
The thickness of the intermediate portion of the intermediate rotating cylinder 20 (between the
図4に示すように、偏心プレート22の軸方向側面と入力軸18との間には第1ボール変速機構23が設置され、偏心プレート22の軸方向側面と出力軸19との間には第2ボール変速機構24が設置される。そして、第1ボール変速機構23は入力軸18から偏心プレート22に、第2ボール変速機構24は偏心プレート22から出力軸19に、それぞれ回転を減速しつつ伝達する。入力軸18と出力軸19との間の回転速度比は、電動モータ21によって偏心プレート22の回転方向及び回転速度を調節することにより調節可能である。
As shown in FIG. 4, a first
第1ボール変速機構23は、入力軸18の偏心プレート22に対向する端面に形成される入力軸側案内溝40と、偏心プレート22の入力軸18に対向する端面に形成される偏心プレート入力側案内溝41と、入力軸側案内溝40及び偏心プレート入力側案内溝41間に転動自在に配設される複数の入力側ボール42と、を有する。複数の入力側ボール42は、不図示の保持器によって保持される。
The first ball
これら両案内溝40、41のピッチ円直径は互いに同じである。また、入力軸側案内溝40のピッチ円の中心は、入力軸18の中心軸α上に存在し、偏心プレート入力側案内溝41のピッチ円の中心は、偏心プレート22の中心軸β上に存在する。
These guide
入力軸側案内溝40の形状はエピサイクロイド形状であり、偏心プレート入力側案内溝41の形状はハイポサイクロイド形状となっている。なお、入力軸側案内溝40の形状と偏心プレート入力側案内溝41の形状は、互いに逆であってもよい。
The shape of the input shaft
エピサイクロイド形状の案内溝の波数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数よりも2個だけ少なく、入力側ボール42の数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数より1個だけ少ない。即ち、ハイポサイクロイド形状である偏心プレート入力側案内溝41の波数をNとしたとき、エピサイクロイド形状である入力軸側案内溝40の波数は「N−2」、入力側ボール42の数は「N−1」となる。
The wave number of the epicycloid-shaped guide groove is two less than the wave number of the hypocycloid-shaped guide groove, and the number of
また、第2ボール変速機構24は、出力軸19の偏心プレート22に対向する端面に形成される出力軸側案内溝44と、偏心プレート22の出力軸19に対向する端面に形成される偏心プレート出力側案内溝45と、出力軸側案内溝44及び偏心プレート出力側案内溝45間に転動自在に配設される複数の出力側ボール46と、を有する。複数の出力側ボール46は、不図示の保持器によって保持される。
The second
これら両案内溝44、45のピッチ円直径は互いに同じである。また、出力軸側案内溝44のピッチ円の中心は、出力軸19の中心軸α上に存在し、偏心プレート出力側案内溝45のピッチ円の中心は、偏心プレート22の中心軸β上に存在する。
These guide
出力軸側案内溝44の形状はエピサイクロイド形状であり、偏心プレート出力側案内溝45の形状はハイポサイクロイド形状となっている。なお、出力軸側案内溝44の形状と偏心プレート出力側案内溝45の形状は、互いに逆であってもよい。
The shape of the output shaft
エピサイクロイド形状の案内溝の波数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数よりも2個だけ少なく、出力側ボール46の数は、ハイポサイクロイド形状の案内溝の波数より1個だけ少ない。即ち、ハイポサイクロイド形状である偏心プレート出力側案内溝45の波数をMとしたとき、エピサイクロイド形状である出力軸側案内溝44の波数は「M−2」、出力側ボール46の数は「M−1」となる。偏心プレート入力側案内溝41の波数Nと、偏心プレート出力側案内溝45の波数Mとは、互いに異ならせている(N≠M)。
The wave number of the epicycloid-shaped guide groove is two less than the wave number of the hypocycloid-shaped guide groove, and the number of
出力軸19の入力軸18側の一端には、段部37を有する小径軸部36が形成されており、この小径軸部36は、入力軸18に設けられる嵌合穴43に嵌合される。また、小径軸部36の外周面と入力軸18の内周面との間には、すべり軸受39が設けられており、入力軸18と出力軸19との同心性が厳密に確保される。
A small-
嵌合穴43から突出する小径軸部36には円環部材47が装着されており、この円環部材47は、小径軸部36の先端に設けられる不図示の雄ねじと螺合する締結部材であるナット48によって段部37に固定される。これにより、ボール減速機14に定位置予圧による予圧が付与されるので、ボール減速機14内部のがたつきが抑えられて動力伝達性能が維持される。なお、ボール減速機14に付与する予圧は、定圧予圧であってもよい。
An
パワーステアリング装置16は、図4に示すように、電動モータ15によりEPS出力軸17に操舵補助力(アシスト力)を付与自在とすると共に、このEPS出力軸17で伝達されるトルクを測定して、電動モータ15への通電量を調節し、操舵補助力を適正に調節する。
As shown in FIG. 4, the
EPS出力軸17は、円管状の外筒68と、外筒68内に挿入されるトーションバー69とから構成される。トーションバー69の外筒68から後方に突出する後端部(図4中右端部)は、ボール減速機14の出力軸19にスプライン結合される。従って、トーションバー69の後端部は、出力軸19と共に一体回転する。一方、トーションバー69の前端部(図4中左端部)は、外筒68の前端部にピン71によって結合固定される。従って、トーションバー69の前端部は、外筒68と共に一体回転する。
The
また、外筒68の中間部には、ウォームホイール72が外嵌固定されており、このウォームホイール72は、電動モータ15の出力軸に固定される不図示のウォームと噛合して電動モータ15の駆動力を外筒68に伝達させる。
A
また、出力軸19及び外筒68の外周には、中間ハウジング27Bに収容されるレゾルバなどの一対の回転角センサ74,75が配置されており、EPS出力軸17で伝達されるトルクを測定する。
A pair of
回転角センサ74は、出力軸19の外周面に設けられるロータ74aと、中間ハウジング27Bの内周面に設けられるステータ74bと、を備え、回転角センサ75は、外筒68の外周面に設けられるロータ75aと、中間ハウジング27Bの内周面に設けられるステータ75bと、を備える。そして、両回転角センサ74,75の出力信号の位相は、トーションバー69の捩れ角度分だけずれるので、両回転角センサ74,75の出力信号の位相のずれに基づいて、EPS出力軸17で伝達されるトルクが求められる。即ち、回転角センサ74,75は、EPS出力軸17(外筒68)の回転角度を検出する舵角センサとして機能すると共に、トルクセンサとして機能する。
The
このように構成された舵角可変式ステアリング装置10では、中間回転筒20を介して組み合わされる第1ボール変速機構23と第2ボール変速機構24とからなるボール減速機14を備えているので、電動モータ21で中間回転筒20の回転を制御することによって、入力軸18と出力軸19との回転速度比(相対角)を自由に変更して、入力軸18から出力軸19へトルクが伝達される。
Since the steering angle
また、電動パワーステアリング装置16は、一対の回転角センサ74,75によって測定されるEPS出力軸17で伝達されるトルクの測定値に基づいて、電動モータ15への通電量を制御し、EPS出力軸17に操舵補助力(アシスト力)を付与する。
Further, the electric
そして、本実施形態では、図4〜図6に示すように、中間回転筒20の外周面に、複数(本実施形態では5個)の係合凹部(係合部)53が周方向に所定の間隔を存して形成されており、この係合凹部53に径方向で対向する中間ハウジング27Bの外側面には、中間回転筒20の回転を阻止するロック機構80が設けられる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 to 6, a plurality (five in this embodiment) of engagement recesses (engagement portions) 53 are predetermined in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the
ロック機構80は、ソレノイド81を備えており、このソレノイド81は、中間ハウジング27Bの外側面に固定されるベース部82と、ベース部82に固定されるカバー部83と、中間回転筒20の係合凹部53に対向する位置に配置され、入力軸18の中心軸αに対して直交して直線移動可能なプランジャ84と、ベース部82の円筒部82a内に固定され、プランジャ84を摺動自在に支持するすべり軸受85,85と、カバー部83内に固定され、プランジャ84に電磁力を作用させる電磁コイル86と、カバー部83の円筒部83a内に配置され、プランジャ84を突出方向(中間回転筒20方向)に常時付勢する圧縮コイルバネ87と、プランジャ84と電磁コイル86との間に設けられ、プランジャ84が電磁コイル86に接触したときの接触音を防止するダンパ88と、を備える。
The
そして、ロック機構80では、電磁コイル86への通電が遮断されると、圧縮コイルバネ87の付勢力によりプランジャ84が突出して、プランジャ84の先端部が係合凹部53に係合して中間回転筒20の回転が規制される(ロック状態、図5参照)。また、電磁コイル86に通電されると、圧縮コイルバネ87の付勢力に抗してプランジャ84を引き込み、プランジャ84と係合凹部53との係合が解除されて中間回転筒20の回転が許容される(非ロック状態、図6参照)。なお、ロック機構80は、電動モータ21の故障時などに中間回転筒20の回転を規制して、入力軸18から出力軸19にトルク伝達を可能とする必要最小限の機能(フェールセーフ)を確保すると共に、イグニッション・オフ時に中間回転筒20の回転を規制するものである。
In the
また、本実施形態では、図4に示すように、ロック機構80は、プランジャ84が入力軸18の中心軸αに対して直交する方向に沿って配置されるように、中間ハウジング27Bの外周面に固定される。これにより、舵角可変式ステアリング装置10の軸方向長さが長くなることはないので、車両搭載性が維持される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
また、本実施形態では、図5に示すように、プランジャ84とすべり軸受85との径方向隙間C1は、プランジャ84と電磁コイル86との径方向隙間C2より小さく設定される。これにより、中間回転筒20の係合凹部53にプランジャ84が係合したとき、中間回転筒20の回転力がすべり軸受85によって受けられる。このため、ロック時に電磁コイル86に荷重が作用することがないので、ロック機構80の耐久性を向上することが可能となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the radial gap C <b> 1 between the
また、本実施形態では、図4に示すように、上部ハウジング27A内に制御用回転角センサ34が収容され、中間ハウジング27B内に電動モータ21及び一対の回転角センサ74,75が収容される。これにより、制御用回転角センサ34、電動モータ21、及び一対の回転角センサ74,75を、少ない分割数(本実施形態では3分割)のハウジング27に組み付けることができるので、部品点数及び組立工数が削減され、舵角可変式ステアリング装置10の製造コストを低減することが可能となる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the control
また、本実施形態では、図4に示すように、ロック機構80は、入力軸18の軸方向において、制御用回転角センサ34のステータ34bと電動モータ21のステータ33との間に設けられる。これにより、舵角可変式ステアリング装置10の軸方向長さが長くなることはないので、車両搭載性が維持される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the
また、本実施形態では、ロック機構80は、プランジャ84の中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つプランジャ84がソレノイド81から下方に突出するようにステアリングコラム13側に配置された状態で車両に搭載される。これにより、万一、ソレノイド81が故障したとしても、プランジャ84が重力により落下して係合凹部53に係合するので、中間回転筒20の回転が確実に規制される。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ロック機構80は、図1に示すように、組立品であり、ユニットで中間ハウジング27Bの外周面に組み込まれた後、中間ハウジング27Bの外周面にボルト89,89により締結される。これにより、ロック機構80の組付け性が向上するので、製造コストの低減が可能となる。また、ユニット交換することができるので、ロック機構80の交換が容易となる。
Further, in the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ロック機構80は、中間回転筒20の外周面に対向する位置に配置され、入力軸18の中心軸αに対して直交して直線移動可能なプランジャ84と、プランジャ84を摺動自在に支持するすべり軸受85と、プランジャ84に電磁力を作用させる電磁コイル86と、を有するソレノイド81を備え、中間回転筒20の外周面には、プランジャ84の先端部が係合することにより中間回転筒20の回転を阻止する係合凹部53が設けられるため、ロック機構80を設けたとしても、舵角可変式ステアリング装置10の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。また、中間回転筒20の回転力がすべり軸受85によって受けられるので、ロック機構80の耐久性を向上することができ、舵角可変式ステアリング装置10の信頼性を向上することができる。
As described above, according to the steering angle
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、中間回転筒20の回転を検出する制御用回転角センサ34を収容する上部ハウジング27Aと、電動モータ21と出力軸19に伝達されるトルクを測定する一対の回転角センサ74,75とを収容する中間ハウジング27Bと、を備えるため、ハウジング27の分割数を少なくすることができる。これにより、部品点数及び組立工数を削減することができるので、舵角可変式ステアリング装置10の製造コストを低減することができる。
In addition, according to the steering angle
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ソレノイド81の作動時に、プランジャ84と、プランジャ84が接触する電磁コイル86の接触部との間にダンパ88が設けられるため、プランジャ84と電磁コイル86との干渉音を防止することができるので、運転者に不快感を与えることがない。
Further, according to the steering angle
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ロック機構80は、入力軸18の軸方向において、制御用回転角センサ34のステータ34bと電動モータ21のステータ33との間に設けられるため、舵角可変式ステアリング装置10の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。
Further, according to the steering angle
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ロック機構80は、プランジャ84の中心軸が車両に対して略垂直方向に向けられ、且つプランジャ84がソレノイド81から下方に突出するようにステアリングコラム13側に配置された状態で、車両に搭載されるため、万一、ソレノイド81が故障したとしても、プランジャ84が重力により落下して中間回転筒20の係合凹部53と係合するので、中間回転筒20の回転が確実に規制され、舵角可変式ステアリング装置10の操舵機能を確実に確保することができる。
In addition, according to the steering angle
また、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ロック機構80は、組立品であり、ハウジング27の所定位置に組み付け可能であるため、ロック機構80の組付け性を向上することができ、舵角可変式ステアリング装置10の製造コストを低減することができる。また、ロック機構80は、ユニット交換することができるので、舵角可変式ステアリング装置10のメンテナンス性を向上することができる。
In addition, according to the steering angle
(第2実施形態)
次に、図7〜図10を参照して、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the variable steering mechanism and the variable steering angle steering device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that portions that are the same as or equivalent to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態では、図7〜図9に示すように、中間回転筒20の軸方向端部に外嵌固定される円環部材76の軸方向端面に複数(本実施形態では10個)の係合凹部(係合部)76aが周方向に所定の間隔を存して形成されており、この係合凹部76aに係合して中間回転筒20の回転を阻止するロック機構90が上部ハウジング27Aに設けられる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 7 to 9, a plurality (ten in the present embodiment) of engagements are provided on the axial end surface of the
ロック機構90は、上部ハウジング27Aの下部に一体形成されるロック機構ハウジング77に固定されるベースプレート91と、ベースプレート91上に設けられ、入力軸18の中心軸αに対して直交する支持軸92と、支持軸92により揺動自在に支持される揺動レバー93と、揺動レバー93の一端に回転自在に連結されるソレノイド94と、を備える。また、揺動レバー93の他端には、円環部材76の係合凹部76aに係合する略L字状のロック爪部93aが形成される。また、本実施形態では、円環部材76の係合凹部76aに揺動レバー93のロック爪部93aが係合したとき、中間回転筒20の回転力は支持軸92によって受けられる。
The
ソレノイド94は、ベースプレート91に固定されるケース95と、ケース95内に入力軸18の中心軸αに対して平行に直線移動可能に設けられ、揺動レバー93の一端に回転自在に連結されるプランジャ96と、プランジャ96の鍔部96aとケース95との間に設けられ、プランジャ96がケース95に接触したときの接触音を防止するダンパ97と、を備える。なお、ケース部95内には、プランジャ96に電磁力を作用させる不図示の電磁コイル、及びプランジャ96を突出方向に常時付勢する不図示の圧縮コイルバネが内蔵される。
The
そして、ロック機構90では、電磁コイルへの通電が遮断されると、圧縮コイルバネの付勢力によりプランジャ96が突出して、揺動レバー93が支持軸92を中心として反時計方向に回動する。これにより、揺動レバー93のロック爪部93aが係合凹部76aに係合して中間回転筒20の回転が規制される(ロック状態、図9参照)。また、電磁コイルに通電されると、圧縮コイルバネの付勢力に抗してプランジャ96を引き込み、揺動レバー93が支持軸92を中心として時計方向に回動する。これにより、揺動レバー93のロック爪部93aと係合凹部76aとの係合が解除されて中間回転筒20の回転が許容される(非ロック状態、図10参照)。
In the
また、本実施形態では、ロック機構90は、図7に示すように、組立品であり、ユニットで上部ハウジング27Aのロック機構ハウジング77内に組み込まれた後、ロック機構ハウジング77の壁面にボルト98,98により締結される。これにより、ロック機構90の組付け性が向上するので、製造コストの低減が可能となる。また、ユニット交換することができるので、ロック機構90の交換が容易となる。
Further, in this embodiment, the
以上説明したように、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ロック機構90は、入力軸18の中心軸αに対して直交して設けられる支持軸92と、支持軸92により揺動自在に支持される揺動レバー93と、揺動レバー93の一端に回転自在に連結されるプランジャ96を有するソレノイド94と、を備え、中間回転筒20の軸方向端部に固定される円環部材76には、揺動レバー93のロック爪部93aが係合することにより中間回転筒20の回転を阻止する係合凹部76aが設けられるため、ロック機構90を設けたとしても、舵角可変式ステアリング装置10の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。また、中間回転筒20の回転力が支持軸92によって受けられるので、ロック機構90の耐久性を向上することができ、舵角可変式ステアリング装置10の信頼性を向上することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
As described above, according to the steering angle
About another structure and an effect, it is the same as that of the said 1st Embodiment.
(第3実施形態)
次に、図11及び図12を参照して、本発明に係る可変式ステアリング機構及び舵角可変式ステアリング装置の第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of a variable steering mechanism and a steering angle variable steering device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that portions that are the same as or equivalent to those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof is omitted or simplified.
本実施形態では、図11に示すように、中間回転筒20の外周面に形成される係合凹部53に係合して中間回転筒20の回転を阻止するロック機構100が中間ハウジング27Bに設けられる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
ロック機構100は、中間ハウジング27Bの下部に一体形成されるロック機構ハウジング78に固定され、入力軸18の中心軸αに対して直交する支持軸101と、支持軸101により揺動自在に支持される揺動レバー102と、揺動レバー102の一端に回転自在に連結されるソレノイド94と、揺動レバー102の他端に回転自在に連結され、中間回転筒20の係合凹部53に係合するロックバー103と、を備える。
The
そして、ロック機構100では、電磁コイルへの通電が遮断されると、圧縮コイルバネの付勢力によりプランジャ96が突出して、揺動レバー102が支持軸101を中心として反時計方向に回動する。これにより、揺動レバー102に連結されるロックバー103が係合凹部53に係合して中間回転筒20の回転が規制される(ロック状態、図11参照)。また、電磁コイルに通電されると、圧縮コイルバネの付勢力に抗してプランジャ96を引き込み、揺動レバー102が支持軸101を中心として時計方向に回動する。これにより、揺動レバー102に連結されるロックバー103と係合凹部53との係合が解除されて中間回転筒20の回転が許容される(非ロック状態、図12参照)。
In the
以上説明したように、本実施形態の舵角可変式ステアリング装置10によれば、ロック機構100は、入力軸18の中心軸αに対して直交して設けられる支持軸101と、支持軸101により揺動自在に支持される揺動レバー102と、揺動レバー102の一端に回転自在に連結されるプランジャ96を有するソレノイド94と、揺動レバー102の他端に回転自在に連結されるロックバー103と、を備え、中間回転筒20の外周面には、ロックバー103の先端部が係合することにより中間回転筒20の回転を阻止する係合凹部53が設けられるため、ロック機構100を設けたとしても、舵角可変式ステアリング装置10の軸方向長さが長くなるのを抑制することができ、車両搭載性を維持することができる。
その他の構成及び作用効果については、上記第1実施形態と同様である。
As described above, according to the steering angle
About another structure and an effect, it is the same as that of the said 1st Embodiment.
なお、本発明は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、電動パワーステアリング装置を備える舵角可変式ステアリング装置に本発明を適用した場合を例示したが、これに限定されず、電動パワーステアリング装置を備えていない舵角可変式ステアリング装置に本発明を適用してもよい。
In addition, this invention is not limited to what was illustrated to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the steering angle variable steering apparatus including the electric power steering apparatus is illustrated. However, the present invention is not limited thereto, and the steering angle variable steering that does not include the electric power steering apparatus. The present invention may be applied to an apparatus.
10 舵角可変式ステアリング装置
14 ボール減速機
15 電動モータ
16 電動パワーステアリング装置(EPS)
17 EPS出力軸
18 入力軸
19 出力軸
20 中間回転筒
21 電動モータ(回転駆動手段)
22 偏心プレート(回転伝達部材)
23 第1ボール変速機構(第1回転伝達手段)
24 第2ボール変速機構(第2回転伝達手段)
27 ハウジング
27A 上部ハウジング(第1ハウジング)
27B 中間ハウジング(第2ハウジング)
27C 下部ハウジング
33 ステータ
34 制御用回転角センサ(モータレゾルバ)
34b ステータ
53 係合凹部(係合部)
74,75 回転角センサ(トルクセンサ)
76 円環部材
76a 係合凹部(係合部)
80 ロック機構
81 ソレノイド
84 プランジャ
85 すべり軸受
86 電磁コイル
87 圧縮コイルバネ
88 ダンパ
90 ロック機構
91 ベースプレート
92 支持軸
93 揺動レバー
93a ロック爪部
94 ソレノイド
95 ケース
96 プランジャ
97 ダンパ
100 ロック機構
101 支持軸
102 揺動レバー
103 ロックバー
10 Steering Angle
17
22 Eccentric plate (rotation transmission member)
23 First ball speed change mechanism (first rotation transmission means)
24 Second ball transmission mechanism (second rotation transmission means)
27
27B Intermediate housing (second housing)
74,75 Rotation angle sensor (torque sensor)
76
80
Claims (11)
前記入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて前記入力軸と前記出力軸との間に支持される中間回転筒と、
前記中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、
前記入力軸と前記出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて前記中間回転筒に支持される回転伝達部材と、
前記入力軸と前記回転伝達部材間に配置される第1回転伝達手段と、
前記回転伝達部材と前記出力軸間に配置される第2回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、
前記中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、
前記ロック機構は、前記中間回転筒の外周面に対向する位置に配置され、前記入力軸の中心軸に対して直交して直線移動可能なプランジャと、前記プランジャを摺動自在に支持するすべり軸受と、前記プランジャに電磁力を作用させる電磁コイルと、を有するソレノイドを備え、
前記中間回転筒の外周面には、前記プランジャの先端部が係合することにより前記中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、
前記中間回転筒の回転力が前記すべり軸受によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。 An input shaft that rotates as the steering wheel rotates,
An output shaft that is concentric with the input shaft and is rotatably supported to give a steering angle to the steered wheels;
An intermediate rotary cylinder that is concentric with the input shaft and the output shaft and is relatively rotatable and supported between the input shaft and the output shaft;
Rotation driving means for rotating the intermediate rotating cylinder;
A rotation transmitting member that is rotatable about a central axis that is parallel to and eccentric from the input shaft and the output shaft, and is supported by the intermediate rotating cylinder;
First rotation transmission means disposed between the input shaft and the rotation transmission member;
A variable steering mechanism comprising a ball reducer having the rotation transmission member and second rotation transmission means disposed between the output shafts;
A locking mechanism for preventing rotation of the intermediate rotating cylinder;
The lock mechanism is disposed at a position facing the outer peripheral surface of the intermediate rotary cylinder, and is a plunger that is linearly movable perpendicular to the center axis of the input shaft, and a slide bearing that slidably supports the plunger. And an electromagnetic coil for applying an electromagnetic force to the plunger,
On the outer peripheral surface of the intermediate rotary cylinder, an engagement portion is provided that prevents the rotation of the intermediate rotary cylinder by engaging the tip of the plunger.
A variable steering mechanism, wherein a rotational force of the intermediate rotary cylinder is received by the slide bearing.
前記回転駆動手段と前記出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第2ハウジングと、を備えることを特徴とする請求項1に記載の可変式ステアリング機構。 A first housing that houses a motor resolver that detects rotation of the intermediate rotating cylinder;
The variable steering mechanism according to claim 1, further comprising a second housing that houses the rotation driving unit and a torque sensor that measures torque transmitted to the output shaft.
前記入力軸と同心、且つ相対回転自在に支持され操舵輪に舵角を付与する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸と同心、且つ相対回転可能とされて前記入力軸と前記出力軸との間に支持される中間回転筒と、
前記中間回転筒を回転駆動する回転駆動手段と、
前記入力軸と前記出力軸と平行、且つ偏心した中心軸を中心として回転可能とされて前記中間回転筒に支持される回転伝達部材と、
前記入力軸と前記回転伝達部材間に配置される第1回転伝達手段と、
前記回転伝達部材と前記出力軸間に配置される第2回転伝達手段と、を有するボール減速機を備える可変式ステアリング機構であって、
前記中間回転筒の回転を阻止するロック機構を備え、
前記ロック機構は、前記入力軸の中心軸に対して直交して設けられる支持軸と、前記支持軸により揺動自在に支持される揺動レバーと、前記揺動レバーの一端に回転自在に連結されるソレノイドと、を備え、
前記中間回転筒の外周面又は軸方向端面には、前記揺動レバーの他端が係合することにより前記中間回転筒の回転を阻止する係合部が設けられ、
前記中間回転筒の回転力が前記支持軸によって受けられることを特徴とする可変式ステアリング機構。 An input shaft that rotates as the steering wheel rotates,
An output shaft that is concentric with the input shaft and is rotatably supported to give a steering angle to the steered wheels;
An intermediate rotary cylinder that is concentric with the input shaft and the output shaft and is relatively rotatable and supported between the input shaft and the output shaft;
Rotation driving means for rotating the intermediate rotating cylinder;
A rotation transmitting member that is rotatable about a central axis that is parallel to and eccentric from the input shaft and the output shaft, and is supported by the intermediate rotating cylinder;
First rotation transmission means disposed between the input shaft and the rotation transmission member;
A variable steering mechanism comprising a ball reducer having the rotation transmission member and second rotation transmission means disposed between the output shafts;
A locking mechanism for preventing rotation of the intermediate rotating cylinder;
The lock mechanism is rotatably connected to a support shaft provided orthogonal to the center axis of the input shaft, a swing lever supported swingably by the support shaft, and one end of the swing lever. A solenoid,
On the outer peripheral surface or the axial end surface of the intermediate rotating cylinder, an engaging portion is provided that prevents the rotation of the intermediate rotating cylinder by engaging the other end of the swing lever.
A variable steering mechanism, wherein a rotational force of the intermediate rotary cylinder is received by the support shaft.
前記回転駆動手段と前記出力軸に伝達されるトルクを測定するトルクセンサとを収容する第2ハウジングと、を備えることを特徴とする請求項6に記載の可変式ステアリング機構。 A first housing that houses a motor resolver that detects rotation of the intermediate rotating cylinder;
The variable steering mechanism according to claim 6, further comprising: a second housing that houses the rotation driving unit and a torque sensor that measures torque transmitted to the output shaft.
電動モータによって舵角補助力を付与する電動パワーステアリング装置と、を備えることを特徴とする舵角可変式ステアリング装置。 A variable steering mechanism according to any one of claims 1 to 8,
And an electric power steering device for applying a steering angle assisting force by an electric motor.
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