JP2015168371A

JP2015168371A - 操舵装置

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Publication number: JP2015168371A
Application number: JP2014046070A
Authority: JP
Inventors: 幸夫田島; Yukio Tajima
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-28
Also published as: EP2918477A1; CN104908804A; US20150251689A1

Abstract

【課題】ハウジングの分割面の口開きの発生を抑制できる操舵装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る操舵装置１は、転舵軸８と、モータ２０からのトルクを転舵軸８に伝達する伝達部材２４と、転舵軸８と伝達部材２４とを収容する収容部材１０と、収容部材１０に設けられて伝達部材２４を支持する支持部材３０と、を備え、収容部材１０は、締結部材Ｂにより一体となる第１収容部材１１と第２収容部材１２とを有し、第１収容部材１１には、支持部材３０が設けられるとともに、締結部材Ｂが貫通する被締結部１５が形成され、被締結部１５は、転舵軸８の軸方向において支持部材３０の全長と重複する。【選択図】図３

Description

本発明は、操舵装置に関する。

下記特許文献１、２に示される操舵装置では、転舵軸にモータのトルクが伝達され、運転者の操舵をアシストする。このような操舵装置は、モータの出力軸に連結された駆動プーリ（ドライブプーリ）、ベルト、従動プーリ（ドリブンプーリ）、ボールねじを介し、モータのトルクが転舵軸に伝達される。

また、操舵装置では、上述した駆動プーリ、ベルト、従動プーリ、及びボールねじが、転舵軸とともにハウジングに収容され、ボールねじのナットは、ハウジング内に設けられた軸受（支持部材）により回転自在に支持される。
ここで、ハウジングは、転舵軸の軸方向と交差する面（必ずしも９０°ではない）で分割可能になっており、ボールねじ等を収容した後に、ボルトなどの締結部材で締め付けられて一体になる。

特開２００５−３４３３９６号公報特開２００７−１１２２４５号公報

ところで、従動プーリが回転すると、従動プーリ自体が径方向外側に揺れる。このため、この従動プーリの揺れがボールねじを介して軸受に作用し、ハウジングの分割面に口開きが発生するおそれがある。
また、口開きの発生を抑制するために、締結部材を増やすことが考えられるものの、車両のレイアウトを制限するおそれがあり、好ましくない。

本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、ハウジングの分割面の口開きの発生を抑制できる操舵装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る操舵装置は、転舵軸と、モータからのトルクを前記転舵軸に伝達する伝達部材と、前記転舵軸と前記伝達部材とを収容する収容部材と、前記収容部材に設けられて前記伝達部材を支持する支持部材と、を備え、前記収容部材は、締結部材により一体となる第１収容部材と第２収容部材とを有し、前記第１収容部材には、前記支持部材が設けられるとともに、前記締結部材が貫通する被締結部が形成され、前記被締結部は、前記転舵軸の軸方向において前記支持部材の全長と重複することを特徴とする。

前記発明に係る操舵装置によれば、被締結部が支持部材の軸方向の全て（支持部材の全長）をカバー（重複）している。このため、第１収容部材と第２収容部材との口開き量が低減する。

本発明によれば、ハウジングの分割面の口開きの発生を抑制できる操舵装置を提供することができる。

第１実施形態に係る操舵装置の背面図である。図１のＡ―Ａ線矢視断面図である。図２のＣ―Ｃ線矢視断面図である。第２実施形態に係る操舵装置の背面図である。第２実施形態に係る操舵装置の収容空間内を示す断面図である。第３実施形態に係る操舵装置の収容空間内を示す断面図である。（ａ）は、実施例と比較例との被締結部の長さを説明するための図であり、（ｂ）は、実施例と比較例との口開き量の測定結果を示す表である。

本発明に係る操舵装置の第１実施形態〜第３実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態〜第３実施形態の説明において、同一の要素には同一の符号を付している。

《第１実施形態》
操舵装置１は、車両に搭載されて、車両の操舵輪を操舵する装置である。
図１に示すように、操舵装置１は、左右方向に延びるラック軸（転舵軸）８を有するステアリング機構２と、ラック軸８の一端側に配置された補助トルク機構３と、を備えるラックアシスト型の装置である。
以下、ラック軸８が延びる左右方向において、補助トルク機構３が配置された一端側を左側と称し、他端側を右側と称する。

ステアリング機構２は、運転者が操作するステアリングホイール４と、ステアリングホイール４と一体で回転するステアリング軸５と、ステアリング軸５の下端に連結されたトーションバー６と、トーションバー６の下端に連結され、下端にピニオン（不図示）を有するピニオン軸７と、ピニオンに歯合するラック（不図示）を有するラック軸８と、ラック軸８の両端に連結されたタイロッド９、９と、ハウジング（収容部材）１０と、を備える。
そして、タイロッド９、９のそれぞれに操舵輪が連結され、運転手がステアリングホイール４を回転させると、ラック軸８が左方又は右方へ移動し、操舵輪を操舵することができる。

ハウジング１０は、左右方向に延在する筒状部材であり、ボルト（締結部材）Ｂにより一体となるギヤケース１１とギヤハウジング１２とを備える。
なお、本実施形態におけるギヤケース１１とギヤハウジング１２とを締結するためのボルトＢの本数は、４本であり（図２参照）、従来の本数と同じである。
また、第１実施形態において、ギヤケース１１が、特許請求の範囲に記載された「第１収容部材」に相当する構成であり、ギヤハウジング１２が、特許請求の範囲に記載された「第２収容部材」に相当する構成である。

図１に示すように、ギヤハウジング１２は、補助トルク機構３の近傍から右方へ延出する長尺状の部材である。また、ギヤケース１１は、ギヤハウジング１２の左側に配置される左右方向に短尺状の部材である。そして、ギヤケース１１とギヤハウジング１２とがボルトＢにより一体になることで、ハウジング１０の左部に、ラック軸８と交差する分割面１３が形成される。

図３に示すように、分割面１３は、ハウジング１０の径方向に階段状になっている。さらに、分割面１３には、Ｏリングが介在している。このため、分割面１３からハウジング１０内に水が浸入し難い。

また、分割面１３を構成するギヤケース１１の右端面中央部とギヤハウジング１２の左端面中央部とは窪んでおり、一体化したギヤケース１１とギヤハウジング１２との間に、補助トルク機構３の構成部品を収容する収容空間Ｓが形成されている。
また、ギヤケース１１は、挿通されたラック軸８の周囲を囲む環状の周壁部１４を有しており、その周壁部１４には、第１軸受３０の外輪が内嵌されている。
なお、第１軸受３０は、特許請求の範囲に記載された「支持部材」である。

第１軸受３０は、ラジアルベアリング、例えば４点接触ボールベアリングであって、ギヤケース１１に設けられて、補助トルク機構３の後述するボールねじ２４を回転自在に支持するための支持部材である。
第１軸受３０の外輪は、左右方向から環状のスペーサ３１、３２に挟持され、さらに、スペーサ３１の右側に固定リング３６が当接し、ギヤケース１１に対して、第１軸受３０が左右方向に変位しないように規制されている。

また、ギヤハウジング１２の左端部の上方には、モータ固定部１７が設けられ、補助トルク機構３の後述するモータ２０が取り付けられている。
ギヤケース１１の右端部の上方には、モータ固定部１７に接合する合わせ部１８が設けられ、モータ固定部１７と合わせ部１８との間に、ギヤケース１１とギヤハウジング１２との間に形成された収容空間Ｓが延在している。

補助トルク機構３は、モータ２０のトルクをラック軸８に伝達して、運転者による操舵をアシストするための機構である。
補助トルク機構３は、モータ固定部１７に固定されて収容空間Ｓ内に出力軸２０ａが延在するモータ２０と、出力軸２０ａに連結するとともに両端が第２軸受３３、第３軸受３４に支持された駆動プーリ２１と、ラック軸８に連結するボールねじ２４と、ボールねじ２４に外嵌された従動プーリ２２と、駆動プーリ２１及び従動プーリ２２に懸架されたベルト２３と、を備える。

ボールねじ２４は、従動プーリ２２の回転運動を左右方向への直線運動に変換し、モータ２０からのトルクをラック軸８に伝達する伝達部材であり、ナット２５と、ねじ溝２６が形成されたねじ軸８ａと、複数の鋼球２８、２８・・・と、で構成されている。
なお、ねじ軸８ａはラック軸８の一部である。

ナット２５は、左右方向に延在し、ナット２５の右側外周面に従動プーリ２２が嵌められている。一方、ナット２５の左端は、分割面１３よりも左側に延在し、第１軸受３０の内輪に内嵌されており、ナット２５が第１軸受３０に回転自在に支持されている。
また、第１軸受３０の内輪の右側には、ナット２５に外嵌された従動プーリ２２が当接し、一方で、第１軸受３０の内輪の左側には、ナット２５の左端部に螺合した固定ナット３５が当接している。このため、第１軸受３０に対して、ナット２５が左右方向へ変位しないように規制されている。

上述した補助トルク機構３によれば、モータ２０の駆動により出力軸２０ａが回転すると、駆動プーリ２１が回転する。そして、ベルト２３によって駆動プーリ２１の回転運動が従動プーリ２２に伝達され、従動プーリ２２が回転する。また、従動プーリ２２とともにナット２５が回転することで、ねじ軸８ａには、左方又は右方へ移動するような力が作用するようになり、ラック軸８の左右方向への移動がアシストされる。

つぎに、ボルトＢによるギヤケース１１とギヤハウジング１２との固定構造について説明する。
図１に示すように、ギヤハウジング１２の左端部の外周面には、ギヤハウジング１２の外周面に沿って周方向に延在するフランジ１２ａが設けられている。また、図３に示すように、フランジ１２ａには、ボルトＢが螺合するための雌ねじ孔１２ｂが形成されている。
一方、ギヤケース１１の右端部の外周面には、ボルトＢが貫通する被締結部１５が形成されている。

図２に示すように、被締結部１５は、ギヤケース１１の周壁部１４からラック軸８の径方向外側に延出してなる。このため、図３に示すように、被締結部１５は、第１軸受３０が内嵌された周壁部１４に連続している。
被締結部１５の右端面１５ｂは、ギヤハウジング１２のフランジ１２ａに当接し、分割面１３を構成している。
一方で、被締結部１５の左端面１５ｃは、径方向内側に配置される第１軸受３０を超えて第１軸受３０よりも左側にある。このため、被締結部１５は、軸方向において第１軸受３０の全長と重複し、ハウジング１０の分割面１３の口開き量が低減する。
なお、重複とは、ラック軸８の径方向から視て、被締結部１５と第１軸受３０とが重なり合っていることを指す。
また、被締結部１５には、左右方向に貫通する貫通孔１５ａが設けられており、この貫通孔１５ａにボルトＢを挿通させることで、ボルトＢが被締結部１５を貫通する。

図２に示すように、被締結部１５は、４本のボルトＢに対応して４つ設けられている。
４つの被締結部１５が設けられる位置は、ラック軸８を中心として、前側上方と、前側下方と、後側上方と、後側下方との四方向に分かれ、４つの被締結部１５が第１軸受３０を囲んでいる。

また、ギヤケース１１では、隣り合う被締結部１５、１５同士の間に、円孤状の円孤部１６が形成されている。このため、ギヤケース１１の右端部の外周面に、被締結部１５と円孤部１６とが交互に配置され、周方向に連続した連続面を構成している。
そして、被締結部１５と円孤部１６とから構成される連続面は、ギヤハウジング１２のフランジ１２ａ全周に当接し、分割面１３を介して収容空間Ｓに水が進入し難くなっている。
なお、円孤部１６の厚み（左右方向の長さ）は、被締結部１５よりも肉薄に形成され、ギヤケース１１の軽量化が図られている。

以上、第１実施形態に係る操舵装置１によれば、ボルトＢの本数を増やすことなく、ハウジング１０の分割面１３の口開き量を低減させることができる。

以上、第１実施形態について説明したが、本発明は、第１実施形態で説明した例に限定さない。たとえば、第１実施形態の操舵装置１は、ラックアシスト形式であったが、本発明はこれに限定されず、ステア・バイ・ワイヤ形式であってもよい。

また、第１実施形態の補助トルク機構３では、モータ２０のトルクをナット２５に伝達するために、駆動プーリ２１、従動プーリ２２、ベルト２３を用いたベルト機構であったが、本発明はこれに限定されない。たとえば、スプロケットとチェーンとを用いたチェーン機構や、ピニオンとギヤとを用いたギヤ機構を用いても良い。

また、第１実施形態では、第１軸受３０がギヤケース１１に設けられていたが、本発明は、ギヤハウジング１２の方に第１軸受３０を設けてもよい。
また、第１実施形態のモータ２０は、モータ固定部１７が設けられたギヤハウジング１２に取り付けられていたが、本発明は、ギヤハウジング１２の方にモータ２０を取り付けてもよい。
さらに、第１実施形態のモータ２０は、第１軸受３０が設けられていないギヤハウジング１２に取り付けられていたが、本発明は、ギヤケース１１又はギヤハウジング１２に、第１軸受３０とモータ２０との両方を設けてもよい。
以下、ギヤケース１１に第１軸受３０とモータ２０との両方を設けた場合と、ギヤハウジング１２に第１軸受３０とモータ２０との両方を設けた場合とについて説明する。

《第２実施形態》
図４、図５に示すように、第２実施形態に係る操舵装置１Ａのハウジング１０Ａは、ギヤケース（第１収容部材）１１Ａと、ギヤハウジング（第２収容部材）１２Ａと、を備える。ギヤケース１１Ａの周壁部１４の内周面には、第１軸受３０が内嵌されている。
ギヤケース１１Ａの外周面には、ボルトＢが貫通し、ラック軸８の軸方向において第１軸受３０の全長と重複する被締結部１５が設けられている。
ギヤケース１１Ａの外周面には、モータ固定部１７が設けられて、モータ２０が取り付けられている。
一方で、ギヤハウジング１２Ａの左端部の外周面には、合わせ部１８が形成されている。
このような操舵装置１Ａであっても、被締結部１５がラック軸８の軸方向において第１軸受３０の全長と重複しているため、ボルトＢの本数を増やすことなく、ハウジング１０Ａの分割面１３の口開き量が低減させることができる。

《第３実施形態》
図６に示すように、第３実施形態に係る操舵装置１Ｂのハウジング１０Ｂは、ギヤケース（第２収容部材）１１Ｂと、ギヤハウジング（第１収容部材）１２Ｂと、を備える。
ギヤハウジング１２Ｂの周壁部１４の内周面に第１軸受３０が内嵌されている。
ギヤハウジング１２Ｂの外周面には、ボルトＢが貫通し、ラック軸８の軸方向において第１軸受３０の全長と重複する被締結部１５が設けられている。
ギヤハウジング１２Ｂの外周面には、モータ固定部１７が設けられていて、モータ２０が取り付けられている。
一方で、ギヤケース１１Ｂの右端部の外周面には、合わせ部１８が形成されている。
このような操舵装置１Ｂであっても、被締結部１５がラック軸８の軸方向において第１軸受３０の全長と重複しているため、ボルトＢの本数を増やすことなく、ハウジング１０Ｂの分割面１３の口開き量が低減させることができる。

《実施例》
つぎに、操舵装置の実施例について説明する。
実施した例として、図７（ａ）に示すように、第１実施形態に係る操舵装置１であり、被締結部１５の左端面１５ｃが第１軸受３０を超えて第１軸受３０よりも左側にあり、被締結部１５がラック軸８の軸方向において第１軸受３０の全長と重複しているものである。なお、被締結部１５の軸方向の長さをＬ１とする。

また、実施例の効果を確認するために、比較例（比較例１、比較例２）を用意した。
図７（ａ）に示すように、比較例１の被締結部１５の左端面１５ｃは、第１軸受３０の中心線（左右方向における中央）上にある（図７（ａ）の「Ｌ２」参照）。
よって、比較例１において、被締結部１５と第１軸受３０との重複量は、実施例１の被締結部１５よりも少なく、実施例１の半分である。

比較例２の被締結部１５の左端面１５ｃは、第１軸受３０の右端面上にある（図７（ａ）の「Ｌ３」参照）。よって、比較例２の被締結部１５は、第１軸受３０と重複していない。
このため、被締結部１５と第１軸受３０との重複量は、実施例＞比較例１＞比較例２の関係にある。

図７（ｂ）に示すように、分割面１３の口開き量は、実施例＜比較例１＜比較例２であった。よって、被締結部１５と第１軸受３０との重複量が多くなるほど、ハウジング１０の口開き量が低減し、被締結部１５が第１軸受３０の全長と重複する実施例が最も口開き量が少なかった。

１、１Ａ、１Ｂ操舵装置
８ラック軸
１０、１０Ａ、１０Ｂハウジング
１１、１１Ａ、１１Ｂギヤケース
１２、１２Ａ、１２Ｂギヤハウジング
１２ａフランジ
１３分割面
１４周壁部
１５被締結部
２０モータ
２１駆動プーリ
２２従動プーリ
２３ベルト
２４ボールねじ
２５ナット
３０軸受
Ｂボルト

Claims

転舵軸と、モータからのトルクを前記転舵軸に伝達する伝達部材と、前記転舵軸と前記伝達部材とを収容する収容部材と、前記収容部材に設けられて前記伝達部材を支持する支持部材と、を備え、
前記収容部材は、締結部材により一体となる第１収容部材と第２収容部材とを有し、
前記第１収容部材には、前記支持部材が設けられるとともに、前記締結部材が貫通する被締結部が形成され、
前記被締結部は、前記転舵軸の軸方向において前記支持部材の全長と重複する
ことを特徴とする操舵装置。