JP2014196020A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被操舵部の操舵に用いられる移動軸から被操舵部への回転力の伝達を抑える。
【解決手段】駆動機構１００には、第１タイロッド４８Ａと移動軸２４の一方の端部とを連結するとともに移動軸２４に付随して移動する第１移動ユニット６１、第２タイロッド４８Ｂと移動軸２４の他方の端部とを連結するとともに移動軸２４に付随して移動する第２移動ユニット６２が設けられている。移動軸２４が軸方向に移動する際に移動軸２４は周方向への回転も行なう。第１移動ユニット６１および第２移動ユニット６２は、タイロッドと移動軸２４とを接続する機能に加え、吸収部としても機能し、移動軸２４から伝わってくる回転力を吸収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステアリング装置に関する。

公報記載の従来技術として、例えば特許文献１には、軸方向への移動が可能なラック軸がこの軸方向に移動することで、被操舵部の操舵が行われるパワーステアリング装置が開示されている。

特開２００７−２２３５４１号公報

ところで、移動軸を軸方向に移動させて被操舵部の操舵を行うステアリング装置にて、移動軸が回転しながら軸方向に移動すると、被操舵部に対し回転力が伝達され、被操舵部の操舵に支障をきたすおそれがある。
本発明の目的は、被操舵部の操舵に用いられる移動軸から被操舵部への回転力の伝達を抑えることにある。

かかる目的のもと、本発明が適用されるステアリング装置は、被操舵部の操舵に用いられ、回転しながら軸方向に移動する移動軸と、前記移動軸と前記被操舵部とを接続するとともに、当該移動軸から伝わってくる回転力を吸収する吸収部を備えた接続機構と、を備えるステアリング装置である。
ここで、前記接続機構の前記吸収部は、前記軸方向へ移動する前記移動軸に付随して当該軸方向に移動するとともに、当該軸方向への移動を行いながら回転力の前記吸収を行うことを特徴とすることができる。この場合、移動軸が軸方向に移動している最中でも移動軸から伝わってくる回転力の吸収を行うことができるようになる。
また、前記軸方向に沿って配置され、当該軸方向に移動する前記吸収部の案内を行う案内部を更に備え、前記吸収部のうちの前記案内部に対峙する箇所には、当該案内部に接触する回転体が取り付けられていることを特徴とすることができる。この場合、吸収部が移動する際に吸収部に作用する抵抗を低減できる。
また、外周面が前記移動軸に接触配置され、回転駆動を行い、当該移動軸を回転させながら前記軸方向に移動させる回転部材を更に備え、前記回転部材は、ウォームホイールにより構成されていることを特徴とすることができる。この場合、移動軸に沿って配置されたウォームギアと移動軸に設けられたラック状ギアとを用いて移動軸の移動を行う場合に比べ、ステアリング装置の小型化を図ることができる。
また、前記接続機構には、前記移動軸側および前記被操舵部側のうちの一方に接続された内輪と当該移動軸側および当該被操舵部側のうちの他方に接続された外輪とを備えたベアリングが設けられ、前記接続機構の前記吸収部による回転力の前記吸収は、前記ベアリングによって行われることを特徴とすることができる。この場合、移動軸から伝わってくる回転力を簡易な構成で吸収できるようになる。

他の観点から捉えると、本発明が適用されるステアリング装置は、被操舵部の操舵に用いられ、ウォーム状の歯部が外周面に形成された軸部材と、前記軸部材の前記歯部に接続され、回転駆動を行うウォームホイールと、前記軸部材と前記被操舵部とを接続するとともに、当該軸部材から伝わってくる回転力を吸収する吸収部を備えた接続機構と、を備えるステアリング装置である。

本発明によれば、被操舵部の操舵に用いられる移動軸から被操舵部への回転力の伝達を抑えることができる。

本実施形態が適用されるステアリング装置の全体構成図である。 駆動モータの周辺の構造を説明するための図である。 第１移動ユニットを説明するための図である。 接続部材、ハウジングの他の構成例を示した図である。 図４におけるＶ−Ｖ線における断面図である。 接続部材およびハウジングの他の構成例を示した図である。 駆動機構の比較例を示した図である。 駆動モータの周辺の他の構成例を示した図である。

〔パワーステアリング装置の全体構成〕
図１は、本実施形態が適用されるステアリング装置１の全体構成図である。
本実施形態のステアリング装置１には、操舵部（ステアリングホイール）１１、操舵部１１に接続されこの操舵部１１とともに回転するステアリングシャフト１２が設けられている。また、本実施形態では、操舵トルクセンサ５１、操舵角センサ５２、および、車速センサ５３が設けられている。

操舵トルクセンサ５１は、ドライバーが操舵部１１を操作することにより入力される入力トルクであってステアリングシャフト１２に作用する入力トルクを操舵トルクＴとして検出する。また、操舵角センサ５２は、ドライバーによる操舵部１１の操作によって生じるステアリングシャフト１２の回転角度に基づいて、操舵部１１の操舵角θを検出する。また、車速センサ５３は、ステアリング装置１が搭載されている車両（不図示）の車速Ｖを検出して出力する。

また、本実施形態のステアリング装置１には、駆動モータＭを有し、被操舵部の一例であるタイヤ（不図示）の駆動を行う駆動機構１００が設けられている。さらに、本実施形態では、駆動機構１００に設けられた上記駆動モータＭの制御を行う制御部５４、駆動モータＭの駆動を行う駆動回路５５が設けられている。

ここで、制御部５４は、操舵トルクセンサ５１、操舵角センサ５２、および、車速センサ５３からの出力に基づき、駆動回路５５を介して駆動モータＭの制御を行う。なお、制御部５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とし、操舵を実行するための制御プログラムを実行することにより、駆動回路５５を介して駆動モータＭを制御する。また、駆動回路５５は、制御部５４によって指定される駆動電流を駆動モータＭに供給する。

次に、駆動機構１００について説明する。
本実施形態の駆動機構１００には、駆動モータＭ、この駆動モータＭからの駆動力を受けて軸方向に移動する移動軸２４、駆動モータＭからの駆動力をこの移動軸２４に伝達する伝達機構３０が設けられている。さらに、駆動モータＭ、移動軸２４、伝達機構３０を内部に収容するハウジング１０が設けられている。また、本実施形態では、移動軸２４の両端部に、第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂが連結されている。第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂは、ナックルアーム（不図示）を介しタイヤ（不図示）に連結されている。

また、本実施形態では、第１タイロッド４８Ａと移動軸２４の一方の端部とを連結するとともに移動軸２４に付随して移動する第１移動ユニット６１、第２タイロッド４８Ｂと移動軸２４の他方の端部とを連結するとともに移動軸２４に付随して移動する第２移動ユニット６２が設けられている。ここで、第１タイロッド４８Ａおよび第１移動ユニット６１が設けられている部分は、移動軸２４と上記タイヤ（不図示）と接続する接続機構として捉えることができる。また、第２タイロッド４８Ｂおよび第２移動ユニット６２が設けられている部分も、移動軸２４とタイヤと接続する接続機構として捉えることができる。

詳細は後述するが、本実施形態では、移動軸２４が軸方向に移動する際に移動軸２４は周方向への回転も行なう。ここで、第１移動ユニット６１および第２移動ユニット６２は、タイロッド（第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂ）と移動軸２４とを接続する機能に加え、移動軸２４からタイロッドへの回転力の伝達を遮断する機能を有している。付言すると、第１移動ユニット６１および第２移動ユニット６２は、タイロッドと移動軸２４とを接続する機能に加え、吸収部としても機能し、移動軸２４から伝わってくる回転力を吸収する。

図２は、駆動モータＭの周辺の構造を説明するための図である。付言すると、図１における矢印ＩＩ方向から駆動モータＭ等を眺めた場合の図である。
本実施形態では、上記のとおり、また、図２に示すように、駆動モータＭ、移動軸２４、および、伝達機構３０が設けられている。
ここで、移動軸２４の外表面には、ギアとして機能する歯部が設けられている。ここで、この歯部は、ウォーム状（ねじ歯車状）に形成されており、歯部に含まれる複数の歯の各々は、螺旋を描くように斜めに配置されている。付言すると、歯部に含まれる複数の歯の各々は、移動軸２４の軸方向および移動軸２４の周方向に対し、傾斜した状態で配置されている。

次に、伝達機構３０について説明する。
本実施形態の伝達機構３０には、ウォームホイール（はすば歯車）３１が設けられている。ここで、このウォームホイール３１は、外周面が移動軸２４に接触配置された状態で回転駆動を行い、この移動軸２４を移動軸２４の軸方向に移動させる。ここで、回転部材の一例としてのこのウォームホイール３１は、円盤状に形成されるとともに外周面に形成された歯が移動軸２４の上記歯部（に含まれる歯）に噛み合うように設けられている。

また、本実施形態では、ウォームホイール３１と同軸上に設けられ且つウォームホイール３１に連動して回転するように設けられた第１傘歯車３２が設けられている。さらに、ウォームホイール３１および第１傘歯車３２を支持する支持軸３３が設けられている。さらに、第１傘歯車３２の軸方向と直交する回転軸を中心に回転する第２傘歯車３４が設けられている。ここで、この第２傘歯車３４は、第１傘歯車３２に接続されるとともに、モータ回転軸３５を介して駆動モータＭに接続されている。

駆動機構１００の動作について説明する。
ここで、まず、移動軸２４が図中矢印Ｃ１方向（図中右方に）に移動する際には、モータ回転軸３５が図中矢印Ｃ２方向に回転するように駆動モータＭが駆動される。これにより、ウォームホイール３１が矢印Ｃ３に示す方向に回転するようになり、この回転に伴い、図中矢印Ｃ１方向（図中右方に）に移動軸２４が移動する。
また、移動軸２４が図中矢印Ｄ１方向（図中左方に）に移動する際には、モータ回転軸３５が図中矢印Ｄ２方向に回転するように駆動モータＭが駆動される。これにより、ウォームホイール３１が矢印Ｄ３に示す方向に回転するようになり、この回転に伴い、図中矢印Ｄ１方向（図中左方に）に移動軸２４が移動する。

なお、本実施形態では、上記のように、移動軸２４の歯部に含まれる各々の歯が螺旋を描くように斜めに配置されている。また、ウォームホイール３１も、はすば歯車で構成されウォームホイール３１の外表面に形成された歯も斜めに配置されている。かかる場合、移動軸２４とウォームホイール３１との噛み合い部における両者の接触面積が増大し、個々の歯に作用する荷重が減る。そして、この場合、歯の損傷などが生じにくくなる。また、この場合、移動軸２４とウォームホイール３１との接触に起因する異音や騒音なども生じにくくなる。

ところで、本実施形態のように、移動軸２４に形成される歯を斜めに配置し、また、ウォームホイール３１に形成される歯も斜めに配置した場合、ウォームホイール３１から駆動力を受けて移動軸２４が軸方向に移動する際に、移動軸２４は、周方向への回転を行いながら軸方向へ移動する。具体的に説明すると、ウォームホイール３１が矢印Ｃ３方向に回転し移動軸２４が矢印Ｃ１方向に移動する際には、矢印Ｃ４方向に移動軸２４が回転する。また、ウォームホイール３１が矢印Ｄ３方向に回転し移動軸２４が矢印Ｄ１方向に移動する際には、矢印Ｄ４方向に移動軸２４が回転する。

ところで、本実施形態では、移動軸２４に対して、タイロッド（第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂ）およびタイヤが接続されており、移動軸２４からの回転力がこれらに伝達されてしまうと、部材の破損や損傷などを招き、タイヤの操舵に支障をきたすおそれがある。

そこで、本実施形態では、移動軸２４と第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂとの間に、第１移動ユニット６１（図１参照）、第２移動ユニット６２を設けるようにし、これにより、移動軸２４からの回転力を吸収するようにしている。付言すると、本実施形態では、第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂに対する移動軸２４の相対回転がなされるようし、第１タイロッド４８Ａ、第２タイロッド４８Ｂに対し回転力が伝わらないようにしている。
なお、図２にて示した構成例では、駆動モータＭのモータ回転軸３５と移動軸２４とが平行となるように駆動モータＭを配置し、そして、第１傘歯車３２、第２傘歯車３４、および、ウォームホイール３１を用いて、駆動モータＭからの駆動力を移動軸２４に伝達した。ところで、図８（駆動モータの周辺の他の構成例を示した図）に示すような構成としてもよい。この図８に示す構成例では、駆動モータＭのモータ回転軸３５と移動軸２４とが垂直となるように（直交する関係となるように）、駆動モータＭを配置し、また、モータ回転軸３５に対してウォームホイール３１を取り付けている。この構成例の場合、モータ回転軸３５と同軸上にウォームホイール３１を設けることができ、図２にて示した第１傘歯車３２、第２傘歯車３４を省略できるようになる。

図３は、第１移動ユニット６１を説明するための図である。付言すると、図３は、図１におけるIII―III線における断面図である。なお、図３では、図を見やすくするため、ハウジング１０の部分を除き、断面であることを示すハッチングを省略している。また、本実施形態における構成では、第１移動ユニット６１と第２移動ユニット６２とは同様に構成されており、以下では、第１移動ユニット６１について説明し、第２移動ユニット６２についての説明は省略する。

図３に示すように、第１移動ユニット６１には、軸受け（ボールベアリング）６１１が設けられている。ここで、この軸受け６１１は、移動軸２４の一方の端部に取り付けられている。また、この軸受け６１１には、移動軸２４の外周面に固定された内輪６１１Ａと、接続部材６１２（後述）を介して第１タイロッド４８Ａに接続され内輪６１１Ａに対する相対回転を行う外輪６１１Ｂと、内輪６１１Ａと外輪６１１Ｂとの間に配置された回転体（ボール）６１１Ｃとが設けられている。

また、本実施形態では、軸受け６１１の外輪６１１Ｂに対して取り付けられ、軸受け６１１と第１タイロッド４８Ａとを接続する接続部材６１２が設けられている。
接続部材６１２には、円盤状の基体６１２Ａが設けられている。なお、この基体６１２Ａは、軸受け６１１を挟み移動軸２４が設けられている側とは反対側に配置されている。また、接続部材６１２には、基体６１２Ａの外周縁に接続されるともに筒状に形成され且つ軸受け６１１の外輪６１１Ｂに対して取り付けられた筒状部６１２Ｂが設けられている。さらに、接続部材６１２には、円柱状に形成されるとともに基体６１２Ａから突出した状態で設けられ、第１タイロッド４８Ａと基体６１２Ａとを接続する接続部６１２Ｃが設けられている。

ここで、本実施形態では、移動軸２４が図中矢印３Ａで示すように周方向に回転すると、軸受け６１１の内輪６１１Ａがこの移動軸２４に付随して回転する。その一方で、外輪６１１Ｂについては、内輪６１１Ａとの間に回転体６１１Ｃがあるために回転を行わない。そして、この場合、移動軸２４のみが回転し、接続部材６１２については回転を行わないようになる。付言すると、本実施形態では、移動軸２４から伝わってきた回転力が第１移動ユニット６１内にて吸収されるようになり、第１タイロッド４８Ａに対し回転力が伝わらないようになる。

なお、移動軸２４が軸方向へ移動する際には、軸受け６１１および接続部材６１２もこの軸方向に移動する。これにより、第１タイロッド４８Ａも移動するようになり、これに伴い、タイヤの向きが変わるようになる。また、本実施形態では、移動軸２４からの回転力が第１移動ユニット６１内にて吸収される際、第１移動ユニット６１は、移動軸２４の軸方向への移動を行っている。付言すると、本実施形態では、第１移動ユニット６１は、移動軸２４の軸方向への移動を行いながら回転の吸収を行う。

図４は、接続部材６１２、ハウジング１０の他の構成例を示した図であり、図５は、図４におけるＶ−Ｖ線における断面図である。なお、上記と同様、図４、図５では、図を見やすくするため、ハウジング１０の部分を除き、断面であることを示すハッチングを省略している。

ここで、図３にて示した上記構成では、移動軸２４が軸方向へ移動する際、接続部材６１２の外周面（筒状部６１２Ｂの外周面）と、ハウジング１０の内壁とが擦れるようになり、接続部材６１２に対し抗力が作用するようになる。ここで、この抗力は小さい方が好ましい。付言すると、本実施形態では、案内部として機能する、ハウジング１０の内壁によって、接続部材６１２が案内される構成となっているが、この案内がなされる際には、接続部材６１２に作用する抗力を小さくすることが好ましい。

図４、図５にて示す構成例では、接続部材６１２の外周面（筒状部６１２Ｂの外周面）とハウジング１０の内壁との間に、回転体（ボール）７０を設けた構成としている。付言すると、接続部材６１２のうちの、ハウジング１０の内壁に対峙する箇所に、回転体７０を設けた構成としている。この場合、接続部材６１２とハウジング１０の内壁との擦れに起因する移動軸２４への抵抗を減じることができるようになる。
なお、この構成例では、図５に示すように、接続部材６１２の周方向において、１２０°おきに回転体７０を配置しており、接続部材６１２が３点で支持される構成となっている。なお、接続部材６１２の支持を行う箇所の個数は特に限定されず３点以外としてもよい。

また、図４、図５にて示した構成例では、図４、図５に示すように、ハウジング１０の内壁に、移動軸２４の軸方向に沿った溝１８を形成し、この溝１８内に回転体７０を配置するようにしている。これにより、接続部材６１２の周方向への回転体７０の移動が規制されるようになる。また、本実施形態では、接続部材６１２の外周面に形成した凹部６１２Ｄ内に回転体７０を配置することで、接続部材６１２からの回転体７０の脱落を防止するようにしている。

接続部材６１２およびハウジング１０の他の構成例をさらに説明する。
図６は、接続部材６１２およびハウジング１０の他の構成例を示した図である。なお、図５と同様、図６は、移動軸２４の軸方向と直交する面における断面の状態を示している。また、本図でも、ハウジング１０の部分を除きハッチングを省略している。

上記にて説明した構成では、ハウジング１０の内壁および接続部材６１２の外周面の断面形状を何れも円形としていたが、この構成例では、ハウジング１０の内壁、および、接続部材６１２の外周面の断面形状を何れも矩形としている。このように、ハウジング１０の内壁および接続部材６１２の外周面の断面形状は、円形以外の形状としてもよい。

なお、本実施形態では、ハウジング１０の内壁および接続部材６１２の外周面の断面形状を矩形とした結果、接続部材６１２の外周面には４つの側面ＳＫ１が設けられ、また、ハウジング１０の内壁には、この４つの側面ＳＫ１の各々に対向する４つの対向面ＳＫ２が設けられている。そして、本実施形態では、この４つの側面ＳＫ１の個々の側面ＳＫ１と、この側面ＳＫ１に対向する対向面ＳＫ２との間に、円柱状の回転体７０を配置している。

図７は、駆動機構１００の比較例を示した図である。
この比較例では、駆動モータＭと、外周にウォーム２０１が形成され駆動モータＭにより回転する駆動軸２０２と、移動軸２４と、移動軸２４に取り付けられ駆動軸２０２のウォーム２０１と噛み合うラック状部材２０３とが設けられている。ここで、この比較例では、駆動モータＭを駆動し駆動軸２０２を回転させると、ラック状部材２０３が駆動軸２０２の軸方向に沿って移動するようになる。そして、ラック状部材２０３が移動すると、これに伴い、移動軸２４が軸方向に移動するようになる。

ところで、この比較例では、移動軸２４の移動量に対応する長さを有したウォーム２０１を形成する必要が生じ、装置の大型化を招きやすい。より具体的には、中立位置にある操舵部１１（図１参照）を一方向に回転させた際の移動軸２４の最大の移動量をＬとした場合、ウォーム２０１は、その長さを２Ｌ（２×Ｌ）とする必要が生じる。
一方で、本実施形態の構成では、ウォームホイール３１（図２参照）の大きさに応じてではなく、ウォームホイール３１の回転量に応じて移動軸２４の移動量が決まる。かかる場合、上記のような不具合（ウォーム２０１を長くすることによる装置の大型化）が避けられるようになる。

なお、上記にて説明した実施形態では、操舵部１１と移動軸２４との機械的な接続がされていない場合を一例に説明した。ところで、このような態様に限られず、操舵部１１からの駆動力がピニオンギアなどを介して移動軸２４に伝達される構成としてもよい。なお、この場合は、上記駆動モータＭを、メインの駆動源としてではなく、移動軸２４の移動をアシストする駆動源として用いることができるようになる。

１…ステアリング装置、１０…ハウジング、２４…移動軸、３１…ウォームホイール、４８Ａ…第１タイロッド、４８Ｂ…第２タイロッド、６１…第１移動ユニット、６２…第２移動ユニット、７０…回転体、６１１…軸受け、６１１Ａ…内輪、６１１Ｂ…外輪

Claims (6)

1. 被操舵部の操舵に用いられ、回転しながら軸方向に移動する移動軸と、
   前記移動軸と前記被操舵部とを接続するとともに、当該移動軸から伝わってくる回転力を吸収する吸収部を備えた接続機構と、
   を備えるステアリング装置。
2. 前記接続機構の前記吸収部は、前記軸方向へ移動する前記移動軸に付随して当該軸方向に移動するとともに、当該軸方向への移動を行いながら回転力の前記吸収を行うことを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記軸方向に沿って配置され、当該軸方向に移動する前記吸収部の案内を行う案内部を更に備え、
   前記吸収部のうちの前記案内部に対峙する箇所には、当該案内部に接触する回転体が取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のステアリング装置。
4. 外周面が前記移動軸に接触配置され、回転駆動を行い、当該移動軸を回転させながら前記軸方向に移動させる回転部材を更に備え、
   前記回転部材は、ウォームホイールにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
5. 前記接続機構には、前記移動軸側および前記被操舵部側のうちの一方に接続された内輪と当該移動軸側および当該被操舵部側のうちの他方に接続された外輪とを備えたベアリングが設けられ、
   前記接続機構の前記吸収部による回転力の前記吸収は、前記ベアリングによって行われることを特徴とする請求項１に記載のステアリング装置。
6. 被操舵部の操舵に用いられ、ウォーム状の歯部が外周面に形成された軸部材と、
   前記軸部材の前記歯部に接続され、回転駆動を行うウォームホイールと、
   前記軸部材と前記被操舵部とを接続するとともに、当該軸部材から伝わってくる回転力を吸収する吸収部を備えた接続機構と、
   を備えるステアリング装置。

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