JP2016055830A

JP2016055830A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2016055830A
Application number: JP2014185806A
Authority: JP
Inventors: 直正渡辺; Naomasa Watanabe; 晋一酒井田; Shinichi Sakaida
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-04-21
Also published as: DE102015102650A1; CN105984487A; US20160075368A1; US9327758B2

Abstract

【課題】操舵装置において、従動プーリをボールねじ等の変換部材に締め付け固定するためのボルトに関し、その脱落による影響の低減を図る。
【解決手段】モータ１１と、ラック軸５９と、モータ１１に接続される駆動プーリ１４と、従動プーリ１６と、駆動プーリ１４と従動プーリ１６との間に掛け回されるベルト１５とを備えるベルト伝達機構１２と、ラック軸５９の軸方向に沿って延設され、従動プーリ１６の回転力をラック軸５９の軸方向移動力に変換するボールねじ１７と、を備える操舵装置であって、従動プーリ１６は、ボールねじ１７のナット２０にボルト２２により締め付け固定され、ボルト２２のボルト頭の移動を規制することによりボルト２２の抜けを阻止する抜け止め部材２５が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、操舵装置に関する。

モータの出力を、ベルトを介して転舵軸（ラック軸）に伝達する操舵装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような操舵装置では、モータの出力は、モータの出力軸に連結された駆動プーリ、ベルト、従動プーリ、ボールねじを介してラック軸に伝達される。従動プーリは、ボールねじのナットにボルトにより締め付け固定されている。

特開２０１１−４２２６８号公報

従動プーリをボールねじのナットにボルトにより締め付け固定する構造においては、従動プーリが脱落し難いことが望まれる。

本発明は、従動プーリが脱落し難い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、本発明は、モータと、転舵軸と、前記モータに接続される駆動プーリと、従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け回されるベルトとを備えるベルト伝達機構と、前記転舵軸の軸方向に沿って延設され、前記従動プーリの回転力を前記転舵軸の軸方向移動力に変換する変換部材と、を備える操舵装置であって、前記従動プーリは、前記変換部材にボルトにより締め付け固定され、前記ボルトのボルト頭の移動を規制することにより前記ボルトの抜けを阻止する抜け止め部材が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、従動プーリを固定するボルトの抜け落ちの発生を抑え、従動プーリが脱落することを防ぐことができる。

本発明の操舵装置の概略構成図である。第１実施形態における補助トルク機構周りの断面説明図である。図２の要部拡大図である。第２実施形態における補助トルク機構周りの要部の断面説明図である。第３実施形態における補助トルク機構周りの要部の断面説明図である。

《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）５９を有するステアリング機構２と、ラック軸５９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５９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右側と称し、他端側を左側と称する。

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５１と、ステアリングホイール５１と一体で回転するステアリング軸５２と、ステアリング軸５２と自在継手５３を介して連結される上部連結軸５４と、上部連結軸５４と自在継手５５を介して連結される下部連結軸５６と、下部連結軸５６とトーションバー５７を介して連結され、下部にピニオンが形成されたピニオン軸５８と、ピニオンに噛合するラック歯が形成され、両端にタイロッド６０を介して左右の前輪６１が連結されるラック軸５９と、を備えている。運転手がステアリングホイール５１を回転させると、ラック軸５９が左方又は右方へ移動し、前輪６１を操舵することができる。

補助トルク機構３は、ステアリングホイール５１に加えられたトルクが図示しないトルクセンサで検出され、その検出したトルクに応じて図示しない制御装置によりモータ１１が駆動制御される。これにより、モータ１１の発生トルクは、後記するベルト伝達機構１２および変換部材１３を介して、ラック軸５９に、ステアリングホイール５１に加えられた運転者の操作力に対する補助力として伝達される。

以下、図２を参照して、操舵装置１の補助トルク機構３の一例を説明する。
補助トルク機構３は、モータ１１と、ラック軸（転舵軸）５９と、ベルト伝達機構１２と、変換部材１３と、ベルト伝達機構１２および変換部材１３を収容するハウジング３０と、を備えている。

ハウジング３０は、ボルトＢにより一体となる第１ハウジング３２と第２ハウジング３３とに分割構成されている。第１ハウジング３２には、挿通されるラック軸５９の周囲を囲む環状の周壁部３４が形成されている。第２ハウジング３３の上方にはプーリホルダ３１を介してモータ１１が取り付けられている。プーリホルダ３１は図示しないボルトにより第２ハウジング３３に固定されている。

「ベルト伝達機構１２」
ベルト伝達機構１２は、モータ１１に接続される駆動プーリ１４と、従動プーリ１６と、駆動プーリ１４と従動プーリ１６との間に掛け回されるベルト１５とを備えて構成されている。駆動プーリ１４はモータ１１の出力軸１１Ａに軸着されて一対の軸受３５，３６を介してプーリホルダ３１に支持されている。従動プーリ１６は後記するように変換部材１３に取り付けられている。

「変換部材１３」
変換部材１３は、ラック軸５９の軸Ｏ方向に沿って延設され、従動プーリ１６の回転力をラック軸５９の軸方向移動力に変換する機能を有する部材であり、例えばボールねじ１７から構成されている。ボールねじ１７は、ラック軸５９に形成されたねじ軸部１８と、ボール１９と、ナット２０とを備えて構成されている。ナット２０は軸受２１を介して第１ハウジング３２に支持されている。図３に示すように、軸受２１は、内輪２１Ａと外輪２１Ｂとボール２１Ｃとを備えて構成されている。ナット２０の外周面には内輪２１Ａが外嵌され、第１ハウジング３２の周壁部３４に外輪２１Ｂが内嵌されている。

図３に示すように、従動プーリ１６は、ボールねじ１７の軸方向一端部（左端部）に、ボールねじ１７の軸Ｏ方向内側から螺合されるボルト２２により締め付け固定されている。「ボールねじ１７の軸Ｏ方向内側から螺合されるボルト２２」とは、ボルト２２が、ボールねじ１７の軸Ｏ方向の中央部からボールねじ１７の一端部に向かう方向に螺合されることを意味する。

以下、具体的に説明する。ナット２０は、軸Ｏ方向に沿って形成された主胴部２０Ａと、一端部に形成される大径のフランジ部（ナットフランジ部という）２０Ｂと、主胴部２０Ａとナットフランジ部２０Ｂとの間に形成され、主胴部２０Ａの外径よりも大径でナットフランジ部２０Ｂの外径よりも小径の外径を有する段差部２０Ｃとを備えた形状からなる。ナットフランジ部２０Ｂには、軸Ｏ方向に貫通するボルト通し孔２３が、軸Ｏ周りに複数形成されている。

一方、従動プーリ１６は、プーリ溝が形成された溝筒部１６Ａと、溝筒部１６Ａの内周面に突設される内フランジ部（取付座）１６Ｂとから構成されている。溝筒部１６Ａの右端部とハウジング３０との最小隙間Ｔは狭隘な寸法である。内フランジ部１６Ｂには、ナットフランジ部２０Ｂの外周面と側端面とを嵌め込むための切り欠き１６Ｃが形成されている。そして、内フランジ部１６Ｂには、ボルト通し孔２３に対応する位置に、ボルト２２が螺合する雌ねじ２４が複数形成されている。

以上により、従動プーリ１６は、切り欠き１６Ｃとナットフランジ部２０Ｂとが嵌合するようにナットフランジ部２０Ｂの外端面（左端面）にあてがわれたうえで、転舵軸周りの円周方向に複数配置され、ボールねじ１７の軸Ｏ方向内側から螺合されるボルト２２により、ナットフランジ部２０Ｂに締め付け固定される。その結果、ボルト２２のボルト頭２２Ａは、ボールねじ１７の軸Ｏ方向内側に位置する。具体的には、従動プーリ１６とナット２０とハウジング３０とに囲まれた狭小な空間Ｓに位置する。

「抜け止め部材２５」
操舵装置１は、ボルト頭２２Ａの移動を規制することによりボルト２２の抜けを阻止する抜け止め部材２５を備えている。前記した軸受２１はその内輪２１Ａが、ナット２０の主胴部２０Ａに外嵌されるカラー２７と、ナット２０の他端に螺合した固定ナット２６とに挟まれることにより軸方向の位置決めがなされている。カラー２７の一端はナット２０の段差部２０Ｃの段差側面２０Ｄに当接し、他端は軸受２１の内輪２１Ａに当接している。本実施形態では、このカラー２７が抜け止め部材２５を構成するものである。カラー２７の一端にはフランジ部２７Ａが形成されている。フランジ部２７Ａの外径は例えばナットフランジ２０Ｂの外径と同程度の寸法である。ボルト頭２２Ａとフランジ部２７Ａの左端面との間隔Ｌ１は、ボルト２２と雌ねじ２４との螺合寸法Ｌ２よりも短い。

「作用」
モータ１１が駆動すると、ベルト伝達機構１２により従動プーリ１６が回転する。そして、従動プーリ１６が締め付け固定されたナット２０も回転することで送りねじ作用によりねじ軸部１８（ラック軸５９）が軸Ｏ方向に移動する。
そして、仮にボルト２２が緩んだとしても、間隔Ｌ１が螺合寸法Ｌ２よりも短く設定されているので、ボルト頭２２Ａがカラー２７のフランジ部２７Ａの左端面に当接してボルト頭２２Ａの移動が規制されたときには、ボルト２２の螺合状態が維持されていることとなり、従動プーリ１６がナットフランジ部２０Ｂから外れることがない。

また、本実施形態では、従動プーリ１６は、変換部材１３であるボールねじ１７のナット２０に、ナット２０の軸方向内側から螺合されるボルト２２により締め付け固定され、ボルト頭２２Ａは、従動プーリ１６とナット２０とハウジング３０とに囲まれた空間Ｓに位置している。この構成によれば、万が一、ボルト２２が外れたとしても、その外れたボルト２２はボールねじ１７の軸方向内側寄りに脱落する。具体的には、前記したように従動プーリ１６の溝筒部１６Ａの右端部とハウジング３０との最小隙間Ｔが狭隘に形成されているので、脱落したボルト２２は、従動プーリ１６とハウジング３０とナット２０とに囲まれた狭小な空間Ｓに留まる。したがって、ボルト２２がボールねじ１７の軸方向外側に脱落することがなくなる。これにより、脱落したボルト２２とラック軸５９との接触を防止でき、接触による打音の発生を防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、ナット２０の外周面に、軸受２１が外嵌されるとともに該軸受２１の軸方向の位置決めを行うカラー２７が取り付けられ、抜け止め部材２５をこのカラー２７としてあるので、カラー２７に、軸受２１の軸方向の位置決め機能とボルト２２の抜け止め機能とを兼用させることができる。

また、変換部材１３がボールねじ１７である場合において、従動プーリ１６を、ボールねじ１７のナット２０にボルト２２により締め付け固定する構成とすることで、従動プーリ１６と変換部材１３とのボルト２２による締め付け構造を簡単にでき、組み付け作業を容易に行える。
特に、ボールねじ１７のナット２０の軸方向一端部にナットフランジ部２０Ｂを形成し、従動プーリ１６を、ナットフランジ部２０Ｂにボルト２２により締め付け固定する構成とすることで、従動プーリ１６と変換部材１３とのボルト２２による締め付け構造を一層簡単にでき、組み付け作業を容易に行える。

《第２実施形態》
図４を参照して第２実施形態を説明する。なお、図４において第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。第２実施形態は、抜け止め部材２５をスナップリング２８から構成した場合である。スナップリング２８としては、例えばＣ形偏心止め輪やＣ形同心止め輪等である。この第２実施形態では、軸受２１の軸方向の位置決めは、ナット２０の外周に形成した位置決め突部２０Ｅと固定ナット２６とに挟まれることによりなされる。スナップリング２８は、ナット２０の段差部２０Ｃと位置決め突部２０Ｅと主胴部２０Ａの外周面とによって形成される矩形溝に嵌合する。ボルト頭２２Ａとスナップリング２８の左端面との間隔Ｌ１は、ボルト２２と雌ねじ２４との螺合寸法Ｌ２よりも短い。

この第２実施形態によっても、仮にボルト２２が緩んだとしても、間隔Ｌ１が螺合寸法Ｌ２よりも短く設定されているので、ボルト頭２２Ａがスナップリング２８の左端面に当接してボルト頭２２Ａの移動が規制されたときには、ボルト２２の螺合状態が維持されていることとなり、従動プーリ１６がナットフランジ部２０Ｂから外れることがない。

《第３実施形態》
図５を参照して第３実施形態を説明する。なお、図５において第１実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。第１実施形態では、従動プーリ１６の内フランジ部１６Ｂをナットフランジ部２０Ｂの外端面（左端面）にあてがって両者をボルト２２で固定したのに対し、第３実施形態は、従動プーリ１６の内フランジ部１６Ｂをナットフランジ部２０Ｂの内端面（右端面）にあてがって両者をボルト２２で固定する構造としたものである。

この第３実施形態でも、ボールねじ１７の軸Ｏ方向内側から螺合されるボルト２２により、従動プーリ１６がナットフランジ部２０Ｂに締め付け固定されており、ボルト２２のボルト頭２２Ａが、従動プーリ１６とナット２０とハウジング３０とに囲まれた狭小な空間Ｓに位置する。したがって、従動プーリ１６側にボルト通し孔２３が形成され、ナット２０のナットフランジ部２０Ｂ側に雌ねじ２４が形成されている。

この第３実施形態によれば、従動プーリ１６の締め付け部位がナットフランジ部２０Ｂよりも、ボールねじ１７の軸Ｏ方向内側に位置するので、より一層従動プーリの脱落を抑制できる。

以上、本発明の好適な３つの実施形態を説明した。本発明は、例えば運転者にステアリングホイール操作時の操作感を与える反力アクチュエータと、転舵軸を駆動させるモータを有する転舵アクチュエータとを電気的に接続したいわゆるステア・バイ・ワイヤ形式の操舵装置にも適用可能である。

また、説明した実施形態はラックピニオン式であり、転舵軸がラック軸５９である構成を例示したが、その他に例えば、操舵装置１がボールナット式であり、転舵軸がナットの回転によって往復するねじ棒である構成でもよい。

また、変換部材１３は、従動プーリ１６の回転力を転舵軸の軸方向移動力に変換できる機能を有しているものであればボールねじ１７に限定されない。例えば、転舵軸に螺旋溝を形成し、この螺旋溝に嵌る突部を有する円筒状のスライダを設け、スライダが回転すると突部が螺旋溝内を摺動することで、転舵軸が軸方向に移動する構成のものでもよい。

また、抜け止め部材２５はカラー２７やスナップリング２８に限定されず、ボルト２２のボルト通し孔２３への進入方向の逆方向に位置し、ボルト頭２２Ａの移動を規制することによりボルト２２の抜けを阻止する機能を有していればよい。例えば、抜け止め部材２５は、その他のリング状の部材、加締めや溶接等で変換部材１３（ナット２０）の外周面に固定したものであってもよい。

１操舵装置
２ステアリング機構
３補助トルク機構
１１モータ
１２ベルト伝達機構
１３変換部材
１４駆動プーリ
１５ベルト
１６従動プーリ
１７ボールねじ（変換部材）
２０ナット
２０Ｂナットフランジ部
２２ボルト
２５抜け止め部材
２７カラー（抜け止め部材）
２８スナップリング（抜け止め部材）
５９ラック軸（転舵軸）

Claims

モータと、
転舵軸と、
前記モータに接続される駆動プーリと、従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に掛け回されるベルトとを備えるベルト伝達機構と、
前記転舵軸の軸方向に沿って延設され、前記従動プーリの回転力を前記転舵軸の軸方向移動力に変換する変換部材と、
を備える操舵装置であって、
前記従動プーリは、前記変換部材にボルトにより締め付け固定され、
前記ボルトのボルト頭の移動を規制することにより前記ボルトの抜けを阻止する抜け止め部材が設けられていることを特徴とする操舵装置。
前記従動プーリは、前記変換部材に、前記変換部材の軸方向内側から螺合される前記ボルトにより締め付け固定され、
前記ボルトのボルト頭は、前記従動プーリと前記変換部材と前記変換部材を支持するハウジングとに囲まれた空間に位置することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置。
前記変換部材の外周面に、軸受が外嵌されるとともに該軸受の軸方向の位置決めを行うカラーが取り付けられ、
前記抜け止め部材が前記カラーであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操舵装置。
前記変換部材はボールねじであり、
前記従動プーリは、前記ボールねじのナットに前記ボルトにより締め付け固定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の操舵装置。
前記ボールねじのナットの軸方向一端部にナットフランジ部が形成され、
前記従動プーリは、前記ナットフランジ部に前記ボルトにより締め付け固定されていることを特徴とする請求項４に記載の操舵装置。
前記ボルトは、前記転舵軸周りの円周方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の操舵装置。