JP2015174615A

JP2015174615A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2015174615A
Application number: JP2014054736A
Authority: JP
Inventors: 幸夫田島; Yukio Tajima; 晋一酒井田; Shinichi Sakaida; 儀法小池; Yoshinori Koike
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2015-10-05

Abstract

【課題】モータの振動が抑制された操舵装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る操舵装置１は、転舵軸８と、転舵軸８を収容する収容部材１０（１１、１２）と、出力軸を有し、出力により転舵軸８が移動するモータ２０と、を備え、モータ２０は、出力軸方向に異なる２箇所以上で収容部材１０に固定されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、操舵装置に関する。

下記の特許文献１〜特許文献３に示される操舵装置では、転舵軸を収容するハウジング（収容部材）にモータが並んで配置されている。そして、モータのトルクが転舵軸に伝達されるように構成され、運転者の操舵がアシストされている。

特開２００５−３４３３９６号公報特開２００７−１１２２４５号公報特許４５８９１４７号公報

ところで、操舵装置におけるモータの固定構造は、片持ち構造であり、出力軸が設けられたモータの一端側だけがハウジングに固定されている。このため、モータの駆動時にモータ自身が振動し、作動音が生じるおそれがある。
なお、上述する作動音には、モータの振動音の他に、モータを片持ちする部位が振動することで生じる振動音など、モータの振動に伴って生じる音も含まれる。

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、モータの振動が抑制された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、前記転舵軸を収容する収容部材と、出力軸を有し、出力により前記転舵軸が移動するモータと、を備え、前記モータは、前記出力軸方向に異なる２箇所以上で前記収容部材に固定されていることを特徴とする。

前記発明によれば、出力軸方向に異なる２箇所以上で固定され、固定箇所が１箇所である従来の片持ち構造よりもモータが揺れ難くなっている。このため、モータが駆動したとしてもモータの振動が抑制され、作動音が発生し難い。

また、前記モータには、前記収容部材に固定される第１被固定部と第２被固定部が設けられ、前記第１被固定部は、前記出力軸が設けられた前記モータの一端側に設けられ、前記第２被固定部は、前記モータの他端側に設けられてもよい。

また、前記第２被固定部は、前記収容部材から延出する延出部に固定されていてもよい。

また、前記第２被固定部は、前記収容部材に連結する連結部材により固定されていてもよい。

また、前記モータは、弾性部材を介して前記収容部材に固定されてもよい。

本発明によれば、モータの振動が抑制された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全体構成を示す操舵装置の背面図である。第１実施形態に係る収容空間内を示す断面図である。第１実施形態に係るモータの固定構造を示す右側面図である。第２実施形態に係るモータの固定構造を示す右側面図である。第３実施形態に係るモータの固定構造を示す右側面図である。変形例３のモータの固定構造を示す背面図である。変形例６のモータの固定構造を示す右側面図である。

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、モータ２０を有しラック軸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、補助トルク機構３の近傍から右方へ延出する長尺状のギヤハウジング１２と、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ギヤケース１１とを備える。
ギヤケース１１とギヤハウジング１２とは、複数のボルトＢ１により締結されて一体になり、ハウジング１０の左部には、ラック軸８と交差する分割面１３が形成されている。

図２に示すように、分割面１３は、ハウジング１０の径方向内側に向かうにつれて左方へ段階的に凹む階段状になっている。さらに、分割面１３には、Ｏリング１３ａが介在している。このため、分割面１３を介してハウジング１０内に水が浸入し難くなっている。
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いる。このため、一体化したギヤケース１１とギヤハウジング１２との間には、補助トルク機構３の構成部品（モータ２０を除く）を収容する収容空間Ｓが形成されている。
なお、モータ２０は、図１、図２に示すように、ハウジング１０の左部上方に配置されてハウジング１０に並ぶとともに、モータ２０の出力軸２０ａが左方を向いている。このため、モータ２０の出力軸２０ａと、ラック軸８と、ハウジング１０と、が平行になっている。
以下、モータ２０において、出力軸２０ａが設けられた左端側を一端側と呼び、右端側を他端側と呼ぶ場合がある。

図１に示すように、ハウジング１０の上面側には、半円筒状の第１固定部１４と、第２固定部１５と、半円盤状の合わせ部１６と、が形成されている。

第１固定部１４は、モータ２０の一端側を固定するためのものであり、ギヤハウジング１２の左端部１２ａから上方に延出し、第１固定部１４の右側面がモータ２０の左側面と対向している。
また、図２に示すように、第１固定部１４の右側面には、略円筒状のモータホルダ１９が設けられ、このモータホルダ１９にモータ２０の一端側が固定されている。
なお、モータ２０の出力軸２０ａは、モータホルダ１９内に収容されている。

図１に示すように、第２固定部１５は、モータ２０の他端側を固定するために、ギヤハウジング１２から上方に延出する延出部であり、第１固定部１４に対して右側に離間している。
なお、第１固定部１４と、モータホルダ１９と、第２固定部１５との構成の詳細については後述する。

図２に示すように、合わせ部１６は、ギヤケース１１の右端部１１ａから上方に延出してなり、第１固定部１４が内嵌されている。そして、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、第１固定部１４と合わせ部１６との間に延在している。
なお、第１固定部１４には、左右方向に貫通する孔１４ａが形成されており、収容空間Ｓ内の構成部品と、ギヤハウジング１２の上方に配置されたモータ２０の出力軸２０ａとが連結可能になっている。

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、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２０と、モータ２０の出力軸２０ａに連結するとともに両端が軸受３３、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。

モータ２０は、ロータ（不図示）と、ロータを回転させるステータ（不図示）と、ロータに連結する出力軸２０ａと、ステータ及びロータを収容する有底筒状のモータケース２０ｂ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、軸受３０の内輪に内嵌されており、ナット２５が軸受３０に回転自在に支持されている。
なお、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の内周面に内嵌されている。

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。

モータ２０の固定構造について説明する。
図２、図３に示すように、モータ２０には、ハウジング１０に固定される第１被固定部４１（図２参照）と第２被固定部４２（図３参照）とが設けられている。
図２に示すように、第１被固定部４１は、モータケース２０ｂの外周面の左端縁であり、モータケース２０ｂの外周面よりも小径に形成されて段違いになっている。
図３に示すように、第２被固定部４２は、モータケース２０ｂの外周面の右側に形成された第１雌ねじ穴部４２ａ及び第２雌ねじ穴部４２ｂである。
また、第１雌ねじ穴部４２ａは、モータケース２０ｂの外周面の前側下方に形成され、
第２雌ねじ穴部４２ｂは、モータケース２０ｂの外周面の後側下方に形成されている。
以上のように、第１被固定部４１がモータ２０の一端側に設けられる一方で、第２被固定部４２はモータ２０の他端側に設けられ、第１被固定部４１と第２被固定部４２が出力軸２０ａ方向で異なる箇所に設けられている。

図２に示すように、第１固定部１４の外周壁には、左右方向に貫通する貫通孔１４ｂが形成されている。そして、貫通孔１４ｂを貫通するボルトＢ２がモータホルダ１９の雌ねじ穴部１９ｃに螺合し、第１固定部１４の右側にモータホルダ１９が固定されている。

また、モータホルダ１９の右端面には、環状の嵌合部１９ａが形成されている。そして、その嵌合部１９ａにモータ２０の第１被固定部４１が内嵌されることで、モータ２０の一端側が第１固定部１４に固定されている。
なお、嵌合部１９ａと第１被固定部４１との間には、Ｏリング１９ｂが介在し、モータホルダ１９とモータ２０との間から収容空間Ｓ内に水が浸入し難くなっている。

図３に示すように、第２固定部１５は、モータ２０の他端側に向かって真っ直ぐに延びる柱部３１と、分岐しながらモータ２０の外周面に沿って延びる円孤状の受け部３２と、を備える。

受け部３２の形状は、柱部３１を軸として前後対称に形成され、受け部３２の長さは、モータ２０の全周に対し略４分の１になっている。
受け部３２の両端側には、モータ２０の第１雌ねじ穴部４２ａと、第２雌ねじ穴部４２ｂとに対応する孔３２ａ、３２ｂが形成され、その孔３２ａ、３２ａをボルトＢ３、Ｂ３が挿通している。
また、ボルトＢ３、Ｂ３は、第１雌ねじ穴部４２ａ、第２雌ねじ穴部４２ｂに螺合されており、モータ２０の他端側が第２固定部１５に締結されている。これにより、モータ２０の右端側（他端側）は、ギヤハウジング１２に固定されている。

以上、第１実施形態に係る操舵装置１によれば、モータ２０は、出力軸２０ａ方向で異なる２箇所で固定されている。このため、モータ２０が駆動しても、従来の片持ち構造よりもモータ２０が揺れ難く、モータ２０の振動が抑制されて、作動音の発生が抑制される。

また、第１実施形態に係る操舵装置１において、第１被固定部４１と第２被固定部４２が設けられた箇所が、モータ２０の駆動により振動し易いモータ２０の両端側（一端側及び他端側）である。このため、モータ２０の振動を効果的に抑制することができる。

以上、第１実施形態について説明した。
なお、第１実施形態では、モータ２０の他端側を固定するための部材が、ハウジング１０から延出し、ハウジング１０と一体の延出部（第２固定部１５）であったが、本発明はこれに限定されず、ハウジング１０と別体のものに固定されてもよい。
また、第１実施形態では、延出部（第２固定部１５）がハウジング１０に設けられているが、本発明は、延出部（第２固定部１５）がモータ２０の他端側に設けられてもよい。
以下、第２実施形態では、モータ２０の他端側が、ハウジング１０に連結する連結部材（別体）により固定された場合を説明する。
さらに、第３実施形態では、モータ２０の他端側に延出部（第２固定部１５）が設けられた場合を説明する。

《第２実施形態》
図４に示すように、第２実施形態の操舵装置１Ａでは、ギヤハウジング１２の外周面前側と外周面後側とに、ギヤハウジング１２の外周面から径方向外側に延出するリブ４３、４３が形成されている。このリブ４３の上面には、雌ねじ穴４３ａが形成されている。
そして、リブ４３、４３の上方には、雌ねじ穴４３ａに螺合するボルトＢ４、Ｂ４により締結されたΩ状の連結部材４４が設けられている。
連結部材４４は、平面を成しリブ４３の上面に載置される一対の当接部４５、４５と、当接部４５、４５それぞれの内端側からモータケース２０ｂの外周面に向かって延びる一対の脚部４６、４６と、その一対の脚部４６、４６の上端からモータケース２０ｂの外周面に沿って周回してモータケース２０ｂを締め付ける環状（Ｃ字状）の締付部４７とを備える。
なお、第２実施形態では、連結部材４４の締付部４７に締め付けられるモータケース２０ｂの外周面右側が、特許請求の範囲に記載される「第２被固定部」に相当する。

以上、第２実施形態に係る操舵装置１Ａによっても、モータ２０は、出力軸２０ａ方向で異なる２箇所でハウジング１０に固定されるため、従来の片持ち構造よりもモータ２０が揺れ難い。このため、モータ２０が駆動してもモータ２０の振動が抑制される。

また、第２実施形態に係る操舵装置１Ａによれば、連結部材４４の締付部４７とモータ２０の外周面との当接面積が第１実施形態の第２固定部１５の受け部３２よりも大きい。このため、モータ２０の振動による負荷が分散し易く、耐久性に優れる。

《第３実施形態》
図５に示すように、第３実施形態に係る操舵装置１Ｂでは、モータ２０の他端側に、第２固定部１５Ａが設けられている。
第２固定部１５Ａは、モータケース２０ｂの外周面から下方に延出する柱部３１Ａと、円孤状の受け部３２Ａと、を備え、モータケース２０ｂと一体になっている。なお、受け部３２Ａの両端には、孔３２ａ、３２ａが形成されている。
一方で、ギヤハウジング１２には、孔３２ａ、３２ａに対応する雌ねじ穴部４２ａ、４２ａが形成されている。
そして、孔３２ａを貫通するボルトＢ５が雌ねじ穴部４２ａに螺合して、モータ２０の他端側がハウジング１０に固定されている。
さらに、操舵装置１Ｂでは、ギヤハウジング１２と受け部３２との間に、シート状の弾性部材６０が介在している。弾性部材６０は、ゴム製ものであり、ボルトＢ５が貫通するための穴が形成されている。
なお、第３実施形態では、第２固定部１５Ａが特許請求の範囲に記載される「第２被固定部」に相当する。

以上、第３実施形態に係る操舵装置１Ｂによっても、モータ２０は、出力軸２０ａ方向で異なる２箇所でハウジング１０に固定されるため、従来の片持ち構造よりもモータ２０が揺れ難い。このため、モータ２０が駆動してもモータ２０の振動が抑制される。

また、第３実施形態に係る操舵装置１Ｂによれば、モータ２０の駆動により第２固定部１５Ａが振動した場合に弾性部材６０により振動エネルギーが吸収される。このため、モータ２０の振動が減衰し易く、モータ２０の振動停止が早まる。
抑制される。

以上、第１実施形態〜３実施形態の操舵装置１、１Ａ、１Ｂについて説明したが、本発明は、実施形態で説明した例に限定さない。

《変形例１》
たとえば、第１実施形態〜３実施形態の操舵装置１のステアリング機構２は、ラックピニオン型であるが、本発明は、ボールナット型であってもよい。
また、第１実施形態〜３実施形態の操舵装置１のラックアシスト型であったが、本発明は、ステア・バイ・ワイヤ型であってもよい。

《変形例２》
また、第１実施形態〜３実施形態では、モータ２０は、出力軸２０ａ方向の異なる２箇所でハウジング１０に固定されているが、本発明はこれに限定されず、３つ箇所以上であってもよい。

《変形例３》
また、本発明は、モータ２０の構成について限定されない。
たとえば、図６（ａ）に示すように、モータケース２０ｂの右端側に、モータ２０の出力軸２０ａの回転角を制御するためのコントローラ５０を更に備えたモータ２０Ａであってもよい。
なお、コントローラ５０は、モータケース２０ｂに固定されて一体になっている。
さらに、本発明は、コントローラ５０を備えたモータ２０Ａをハウジング１０に固定する場合、つぎのような固定構造であってもよい。

《変形例３−１》
図６（ｂ）に示すように、第２被固定部４２（図示しない第１雌ねじ穴部と第２雌ねじ穴部）をモータケース２０ｂではなく、コントローラ５０に形成し、コントローラ５０の外周面を第２固定部１５に固定してもよい。当該変形例であっても、モータ２０Ａは、出力軸２０ａ方向で異なる２箇所がハウジング１０に固定され、振動が抑制される。

《変形例３−２》
図６（ｃ）に示すように、ギヤハウジング１２に第２固定部１５を二つ設けるとともに、第２被固定部４２をモータケース２０ｂとコントローラ５０との両方に設ける。そして、モータケース２０ｂとコントローラ５０とのそれぞれを２つの第２固定部１５、１５に固定してもよい。当該変形例であれば、モータ２０Ａは、出力軸２０ａ方向で異なる３箇所がハウジング１０に固定されるため、モータ２０Ａの振動がより抑制される。

なお、上述したコントローラ５０を備えたモータ２０Ａであっても、モータ２０Ａの右端側と第２固定部１５との固定作業は、特別な作業を要求するものでなく、モータ２０Ａの取り付け作業の容易性は確保される。

《変形例４》
また、第１実施形態では、図３に示すように、ハウジング１０から延出する第２固定部１５と、モータ２０の第２被固定部４２との固定構造は、ボルトＢ３による締結であったが、本発明はこれに限定されない。

《変形例４−１》
たとえば、モータケース２０ｂの外周面に、第２固定部１５の受け部３２と同形状の溝を形成し、その溝に第２固定部１５の受け部３２を嵌合することで、モータ２０を固定してもよい。

《変形例４−２》
また、ハウジング１０とモータケース２０ｂとが同種の材料から構成されている場合には、第２固定部１５の受け部３２とモータケース２０ｂとを溶接により接合することで固定してもよい。

《変形例５》
また、第２実施形態では、図４に示すように、連結部材４４とモータケース２０ｂとの固定構造は、連結部材４４の締付部４７による締め付けであってが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ボルトによる締結や溶接による接合により固定してもよい。

《変形例６》
また、第３実施形態では、図５に示すように、弾性部材６０が介在する箇所が、モータ２０に設けられた第２固定部１５Ａとハウジング１０との間であるが、本発明はこれに限定されない。

《変形例６−１》
たとえば、図７（ａ）に示すように、第１実施形態で説明した構成の場合には、ギヤハウジング１２から延在する第２固定部１５の受け部３２と、モータケース２０ｂとの間に、弾性部材６０を介在させてもよい。

《変形例６−２》
また、図７（ｂ）に示すように、第２実施形態で説明した構成の場合には、連結部材４４の当接部４５とギヤハウジング１２のリブ４３との間に弾性部材６０を介在させてもよい。
さらに、連結部材４４の締付部４７とモータケース２０ｂとの間に介在する環状部６１ａと、環状部６１ａの下部からギヤハウジング１２の上面に延在する略矩形の吸収部６１ｂと、が一体に形成された弾性部材６１を設けてもよい。
この弾性部材６１によれば、環状部６１ａの他に大きな吸収部６１ｂがモータ２０の外周面に当接しているため、吸収できる振動エネルギーが大きくなり、モータ２０の振動をより抑制することができる。
なお、変形例６−２で説明した吸収部６１ｂに代えて、剛性の高い部材をモータ２０とハウジング１０との間に介在してもよい。これによれば、モータ２０の振動がハウジング１０に伝達されて、モータ２０の振動エネルギーがハウジング１０に吸収される。このため、モータ２０の振動が減衰し易く、モータ２０の振動停止が早まる。

１、１Ａ、１Ｂ操舵装置
２ステアリング機構
３補助トルク機構
１０ハウジング
１１ギヤケース
１２ギヤハウジング
１４第１固定部
１５、１５Ａ第２固定部
１９モータホルダ
２０、２０Ａモータ
２０ａ出力軸
２０ｂモータケース
３１、３１Ａ柱部
３２、３２Ａ受け部
４１第１被固定部
４２第２被固定部
４２ａ第１雌ねじ穴部
４２ｂ第２雌ねじ穴部
４４連結部材
５０コントローラ
６０、６１弾性部材

Claims

転舵軸と、前記転舵軸を収容する収容部材と、出力軸を有し、出力により前記転舵軸が移動するモータと、を備え、
前記モータは、前記出力軸方向に異なる２箇所以上で前記収容部材に固定されている
ことを特徴とする操舵装置。
前記モータには、前記収容部材に固定される第１被固定部と第２被固定部が設けられ、
前記第１被固定部は、前記出力軸が設けられた前記モータの一端側に設けられ、
前記第２被固定部は、前記モータの他端側に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
前記第２被固定部は、前記収容部材から延出する延出部に固定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の操舵装置。
前記第２被固定部は、前記収容部材に連結する連結部材により固定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の操舵装置。
前記モータは、弾性部材を介して前記収容部材に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の操舵装置。