JP2016060245A - Vehicular steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式(steer-by-wire、略称「SBW」)の車両用ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a so-called steer-by-wire (abbreviated as “SBW”) vehicle steering apparatus.
ステア・バイ・ワイヤ式の車両用ステアリング装置は、通常の運転時において、ステアリングホイールと、車輪を転舵するラック軸とが機械的に切り離される構成とされている。このような車両用ステアリング装置は、非常時には、ステアリングホイールがラック軸に機械的に連結される。これらの切り離し及び連結を切り替えるためのクラッチ機構を搭載した、車両用ステアリング装置に関する従来技術として、特許文献1に開示される技術がある。 The steer-by-wire vehicle steering device is configured such that, during normal driving, the steering wheel and the rack shaft that steers the wheel are mechanically separated. In such a vehicle steering apparatus, the steering wheel is mechanically connected to the rack shaft in an emergency. As a conventional technique related to a vehicle steering apparatus equipped with a clutch mechanism for switching between disconnection and connection, there is a technique disclosed in Patent Document 1.
特許文献1に示されるような、車両用ステアリング装置は、ステアリングホイールに連結されている入力軸と、この入力軸に連結されている遊星歯車機構と、この遊星歯車機構に一体的に形成されているクラッチ機構と、これらの遊星歯車機構及びクラッチ機構に一端が連結され他端がラック軸に連結されているピニオン軸と、を有している。 A vehicle steering apparatus as shown in Patent Document 1 is formed integrally with an input shaft connected to a steering wheel, a planetary gear mechanism connected to the input shaft, and the planetary gear mechanism. And a pinion shaft having one end connected to the planetary gear mechanism and the clutch mechanism and the other end connected to the rack shaft.
クラッチ機構は、遊星歯車機構のサンギヤと共に一体的に回転可能なギヤ状のロックホイールと、このロックホイールの近傍にスイング可能に取り付けられている2つのロックアームと、これらのロックアームのそれぞれに当接可能なロッドを有しロックアームのスイングを規制可能なソレノイドと、を有している。 The clutch mechanism has a gear-like lock wheel that can rotate integrally with the sun gear of the planetary gear mechanism, two lock arms that are swingably mounted near the lock wheel, and each of these lock arms. And a solenoid having a contactable rod and capable of regulating the swing of the lock arm.
遊星歯車機構は、中心にサンギヤが配置され、このサンギヤの周縁を自転しながら公転可能なプラネタリギヤをプラネタリキャリヤによって支持し、プラネタリギヤが公転する際に描く軌道の周縁にリングギヤが配置される構成とされている。リングギヤは、入力軸に連結されており、プラネタリキャリヤは、ピニオン軸に連結されている。 The planetary gear mechanism is configured such that a sun gear is arranged at the center, a planetary gear that can revolve while rotating around the periphery of the sun gear is supported by a planetary carrier, and a ring gear is arranged at the periphery of the orbit drawn when the planetary gear revolves. ing. The ring gear is connected to the input shaft, and the planetary carrier is connected to the pinion shaft.
通常の運転時において、ロックホイールは、回転可能な状態にある。これにより、サンギヤも回転可能な状態にある。入力軸に連結されているリングギヤも回転可能な状態にある。サンギヤ及びリングギヤが共に回転可能であるため、入力軸に操舵トルクが発生したとしても、プラネタリギヤは、自転するのみで公転しない。即ち、プラネタリギヤが空回りし、操舵トルクがピニオン軸に伝わらない。この場合には、ラック軸に設けられている転舵用アクチュエータによって、操舵トルクに応じた転舵用動力を発生させ、転舵を行う。 During normal operation, the lock wheel is in a rotatable state. As a result, the sun gear is also rotatable. The ring gear connected to the input shaft is also rotatable. Since both the sun gear and the ring gear can rotate, even if a steering torque is generated on the input shaft, the planetary gear only rotates and does not revolve. That is, the planetary gear is idled and the steering torque is not transmitted to the pinion shaft. In this case, the turning power provided according to the steering torque is generated by the turning actuator provided on the rack shaft to perform the turning.
一方、非常時には、ソレノイドへの通電を停止することにより、ばねの付勢力によってロックアームがスイングする。スイングしたロックアームのうち、いずれかがロックホイールの歯に当接して、ロックホイールの回転を規制する。これにより、ロックホイールに一体的に形成されているサンギヤの回転も規制される。入力軸に操舵トルクが発生し、リングギヤが回転することにより、プラネタリギヤは、サンギヤの周縁を自転しつつ公転する。これによりプラネタリキャリヤが回転し、ピニオン軸も回転する。即ち、入力軸の操舵トルクが、ピニオン軸に伝達される。この場合には、入力軸に発生した操舵トルクがラック軸に伝えられ、転舵を行うことができる。 On the other hand, in an emergency, by stopping energization to the solenoid, the lock arm swings by the urging force of the spring. One of the swinging lock arms comes into contact with the teeth of the lock wheel to restrict the rotation of the lock wheel. Thereby, rotation of the sun gear formed integrally with the lock wheel is also restricted. When the steering torque is generated on the input shaft and the ring gear rotates, the planetary gear revolves while rotating around the periphery of the sun gear. As a result, the planetary carrier rotates and the pinion shaft also rotates. That is, the steering torque of the input shaft is transmitted to the pinion shaft. In this case, the steering torque generated on the input shaft is transmitted to the rack shaft, and the steering can be performed.
特許文献1に示されるような、プラネタリギヤが回転する際には、プラネタリギヤを構成する各部品の間に、摩擦による抵抗が不可避的に生じる。例えば、サンギヤが空転可能な状態にあっても、摩擦の影響によりプラネタリギヤが僅かに公転する場合等が考えられる。これにより、プラネタリキャリヤが回転し、ピニオン軸も回転する。即ち、ピニオン軸の回転を防止したい場合に、僅かにピニオン軸を回転させてしまう虞がある。意図に反したピニオン軸の回転を抑制し、車両用ステアリング装置をより正確に作動させることが望まれる。 When the planetary gear rotates as disclosed in Patent Literature 1, frictional resistance inevitably occurs between the components constituting the planetary gear. For example, even when the sun gear is idling, the planetary gear may slightly revolve due to the influence of friction. As a result, the planetary carrier rotates and the pinion shaft also rotates. In other words, when it is desired to prevent the pinion shaft from rotating, the pinion shaft may be slightly rotated. It is desired to suppress the rotation of the pinion shaft against the intention and operate the vehicle steering device more accurately.
本発明は、より正確に作動させることができる車両用ステアリング装置の提供を課題とする。 An object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that can be operated more accurately.
請求項1による発明によれば、ステアリングホイールと、このステアリグホイールに連結されている入力軸と、この入力軸に連結されている遊星歯車機構と、この遊星歯車機構に連結されているクラッチ機構と、これらの遊星歯車機構及びクラッチ機構を介して前記入力軸に連結されるピニオン軸と、このピニオン軸にラックアンドピニオン機構を介して連結されているラック軸と、このラック軸に直接的又は間接的に連結され前記ステアリングホイールの操舵量に応じた転舵用動力を前記ラック軸に伝達する転舵用アクチュエータと、を有している車両用ステアリング装置において、
前記遊星歯車機構は、プラネタリギヤを支持すると共に前記ピニオン軸に連結されているプラネタリキャリヤを有し、
前記プラネタリギヤは、
前記プラネタリキャリヤに固定されているギヤ軸と、
このギヤ軸の外周に設けられているスラスト軸受と、
このスラスト軸受の上面部、且つ、前記ギヤ軸の外周に設けられている針状ころ軸受と、
この針状ころ軸受の外周、且つ、前記スラスト軸受の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体と、
このギヤ本体の上面部に設けられているワッシャとからなることを特徴とする車両用ステアリング装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, the steering wheel, the input shaft connected to the steering wheel, the planetary gear mechanism connected to the input shaft, and the clutch mechanism connected to the planetary gear mechanism. A pinion shaft connected to the input shaft via the planetary gear mechanism and the clutch mechanism, a rack shaft connected to the pinion shaft via a rack and pinion mechanism, and the rack shaft directly or A vehicle steering apparatus having a steering actuator that is indirectly connected and transmits a power for steering according to a steering amount of the steering wheel to the rack shaft;
The planetary gear mechanism has a planetary carrier that supports a planetary gear and is connected to the pinion shaft;
The planetary gear is
A gear shaft fixed to the planetary carrier;
A thrust bearing provided on the outer periphery of the gear shaft;
A needle roller bearing provided on the upper surface of the thrust bearing and on the outer periphery of the gear shaft;
A gear body provided with an outer periphery of the needle roller bearing and an upper surface portion of the thrust bearing, and a plurality of teeth formed on the periphery;
There is provided a vehicle steering apparatus comprising a washer provided on an upper surface portion of the gear body.
請求項1に係る発明では、プラネタリギヤは、プラネタリキャリヤに固定されているギヤ軸と、このギヤ軸の外周に設けられているスラスト軸受と、このスラスト軸受の上面部、且つ、ギヤ軸の外周に設けられている針状ころ軸受と、この針状ころ軸受の外周、且つ、スラスト軸受の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体と、このギヤ本体の上面部に設けられているワッシャとからなる。 In the invention according to claim 1, the planetary gear includes a gear shaft fixed to the planetary carrier, a thrust bearing provided on the outer periphery of the gear shaft, an upper surface portion of the thrust bearing, and an outer periphery of the gear shaft. A needle roller bearing provided, a gear body provided on the outer periphery of the needle roller bearing and on the upper surface portion of the thrust bearing and having a plurality of teeth formed on the periphery thereof, and provided on the upper surface portion of the gear body It consists of a washer.
スラスト軸受、針状ころ軸受け、ワッシャを設けることにより、ギヤ本体とギヤ軸、又は、ギヤ本体とプラネタリキャリヤの各部位との間に生じる摩擦抵抗を低減させることができる。これにより、意図に反したピニオン軸の回転を抑制し、車両用ステアリング装置をより正確に作動させることができる。回転速度の速いプラネタリギヤの摩擦対策を講じることが特に効果的である。 By providing the thrust bearing, the needle roller bearing, and the washer, the frictional resistance generated between the gear body and the gear shaft or between the gear body and each part of the planetary carrier can be reduced. As a result, unintentional rotation of the pinion shaft can be suppressed, and the vehicle steering device can be operated more accurately. It is particularly effective to take measures against friction of a planetary gear having a high rotational speed.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。
<実施例>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, left and right refer to the left and right based on the vehicle occupant, and front and rear refer to the front and rear based on the traveling direction of the vehicle.
<Example>
実施例による車両用ステアリング装置について、図に基づき説明する。 A vehicle steering apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
図1に示されるように、車両用ステアリング装置10は、通常時において、ステアリングホイール21から転舵機構30が機械的に分離されて、ステアリングホイール21の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ38から転舵用動力を発生させ、転舵機構30へ伝え、転舵機構30にて左右の転舵車輪35,35を転舵させる方式の、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式(steer-by-wire、略称「SBW」)のステアリング装置である。以下、車両用ステアリング装置10について詳しく説明する。
As shown in FIG. 1, in the
この車両用ステアリング装置10の操舵機構20は、運転者が握るステアリングホイール21と、ステアリングホイール21に連結されている入力軸22と、この入力軸22に対向して配置され入力軸22に発生する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ23と、入力軸22に対向して配置されステアリングホイール21の操舵角を検出する操舵角センサ24と、ステアリングホイール21に対する操舵反力(反力トルク)を加える反力伝達機構25と、この反力伝達機構25の反力モータ26の回転角を検出するモータ回転角センサ27と、からなる。
A
ステアリングホイール21の操舵角は、操舵角センサ24の他に、反力モータ26のレゾルバも用いて検出される。操舵角センサ24は、絶対角センサである。反力モータ26のレゾルバは、操舵角センサ24よりも高精度な相対角センサである。
The steering angle of the
転舵機構30は、入力軸22の下端部に遊星歯車機構140及びクラッチ機構80を介して連結されているピニオン軸31と、このピニオン軸31にラックアンドピニオン機構33を介して連結されているラック軸34と、このラック軸34の両端に転舵車輪35,35(例えば前輪)を連結するタイロッド36,36及びナックル37,37と、ラック軸34に転舵用動力を付加する転舵用アクチュエータ38と、ピニオン軸31に対向して設けられピニオン軸31の回転角を検出するピニオン軸回転角センサ41と、からなる。
The
入力軸22は、複数の軸部材22aが自在継手22b,22bによって連結されてなる。
The
反力伝達機構25は、反力モータ26によって発生した反力トルクを、ウォームギヤ機構28を介して入力軸22に伝達させる機構である。ウォームギヤ機構28は、反力モータ26のモータ軸26aに設けられているウォーム28aと、このウォーム28aに噛み合うと共に入力軸22上に設けられているウォームホイール28bとからなる。反力モータ26には、電動モータを用いることができる。
The reaction
転舵機構30に設けられているラックアンドピニオン機構33は、ピニオン軸31に一体的に形成されているピニオン43と、このピニオン43に噛み合いラック軸34に一体的に形成されているラック44と、からなる。
The rack and
転舵用アクチュエータ38は、転舵用動力を発生する転舵動力モータ45と、転舵用動力をラック軸34に伝達する転舵動力伝達機構46と、からなる。転舵動力モータ45には、電動モータを用いることができる。
The steering
ラック軸34の位置は、ピニオン軸回転角センサ41、転舵動力モータ45のレゾルバも用いることにより検出される。ピニオン軸回転角センサ41は、絶対角センサである。転舵動力モータ45のレゾルバは、ピニオン軸回転角センサ41よりも高精度な相対角センサである。起動時には、ピニオン軸回転角センサ41を用いて中点書き込みをする。通常時には、レゾルバ検出値を用いて制御を行う。
The position of the
転舵動力伝達機構46は、転舵動力モータ45の回転軸に取り付けられている駆動プーリ47と、ラック軸34に取り付けられている従動プーリ48と、これらの駆動プーリ47及び従動プーリ48間に架け渡されているベルト49と、からなる。
The steered
クラッチ機構80は、入力軸22とピニオン軸31とが機械的に連結されている締結状態、及び、入力軸22とピニオン軸31とが機械的に切り離されている解放状態を切り替えるための機構である。締結状態においては、ステアリングホイール21の操舵によって入力軸22に発生した操舵トルクを、ピニオン軸31に伝達可能である。一方、解放状態においては、ステアリングホイール21の操舵によって入力軸22に発生した操舵トルクを、ピニオン軸31に伝達不能である。
The
操舵トルクセンサ23、操舵角センサ24、モータ回転角センサ27、ピニオン軸回転角センサ41、において検出された検出信号は、制御部51に送られる。制御部51には、これらの他に、車両の走行速度を検出する車速センサ52、ヨー角速度(ヨー運動の角速度)を検出するヨーレートセンサ53、車両の加速度を検出する加速度センサ54、その他の各種センサ55からそれぞれ検出信号を受ける。制御部51は、これらのセンサからの検出信号を受け、反力モータ26、転舵動力モータ45及びクラッチ機構80に制御信号を発する。
Detection signals detected by the
車両用ステアリング装置10は、通常時において、解放状態にある。即ち、ステアリングホイール21を操舵しても、入力軸22に発生した操舵トルクは、ピニオン軸31に伝達されない。この場合には、ステアリングホイール21の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ38が転舵用動力を発生させる。この転舵用動力がラック軸34に伝達され、転舵車輪35,35が転舵される。
The
車両用ステアリング装置10は、非常時において、締結状態になる。クラッチ機構80によって、入力軸22とピニオン軸31とが機械的に連結される。このため、ステアリングホイール21を操舵することにより発生した操舵トルクは、入力軸22から遊星歯車機構140及びクラッチ機構80を介して、ピニオン軸31に伝達される。ピニオン軸31に伝達された操舵トルクによって、ラック軸34は左右方向に変位し、転舵車輪35,35を転舵させる。図2以降において、より具体的な構成について説明する。
The
図2には、解放状態のクラッチ機構80が示されている。図2に示されるように、ピニオン軸31は、下部ハウジング61に取り付けられている下部針状ころ軸受62及び下部玉軸受63によって回転可能に支持されている。下部ハウジング61の上部には、中部ハウジング64が重ねられている。この中部ハウジング64には、クラッチ機構80の主要部が収納されている。中部ハウジング64の上部には、上部ハウジング65が重ねられている。上部ハウジング65には、遊星歯車機構140の主要部が収納されている。下部ハウジング61、中部ハウジング64及び上部ハウジング65は、ボルト66によって締結されている。
FIG. 2 shows the
図3も併せて参照し、クラッチ機構80は、ピニオン軸31に取り付けられた中部玉軸受67によって回転可能に支持されているギヤ状のロックホイール90と、このロックホイール90の回転を規制する第1及び第2のロック手段100,120とからなる。
Referring also to FIG. 3, the
図2に戻り、遊星歯車機構140は、ロックホイール90の上方に配置され接続筒部161を介してロックホイール90に一体的に形成されているサンギヤ141と、このサンギヤ141の周縁を自転及び公転可能なプラネタリギヤ150と、このプラネタリギヤ150を支持しピニオン軸31の上端に連結されているプラネタリキャリヤ144と、このプラネタリキャリヤ144の外周を覆うように設けられ上端に入力軸22が一体的に形成されているリングギヤ145とからなる。
Returning to FIG. 2, the
プラネタリキャリヤ144は、ピニオン軸31に圧入されている。サンギヤ141は、中部玉軸受67を介してピニオン軸31に支持されていると共に、第1の上部玉軸受72を介してプラネタリキャリヤ144に支持されている。より詳細には、サンギヤ141は、第1の上部玉軸受72と、中部玉軸受67とによって支持されている。第1の上部玉軸受72は、プラネタリキャリヤ144によって支持されている。中部玉軸受67は、ピニオン軸31に支持されている。プラネタリキャリヤ144は、ピニオン軸31と共に軸線CL1を中心に回転可能である。
The
リングギヤ145の外周面と上部ハウジング65の内周面との間には、第2の上部玉軸受73が設けられている。さらに、入力軸22の外周面と上部ハウジング65の内周面との間には、第3の上部玉軸受74が設けられている。リングギヤ145及び入力軸22は、共に軸線CL1を中心に回転可能である。上部ハウジング65の上端には、ゴミ等の侵入を防ぐためのシール75が入力軸22の外周面に沿って設けられている。
A second
ピニオン軸31、ロックホイール90、接続筒部161、サンギヤ141、プラネタリキャリヤ144、リングギヤ145、入力軸22のそれぞれの中心は、軸線CL1上に位置する。ピニオン軸31、ロックホイール90、接続筒部161、サンギヤ141、プラネタリキャリヤ144、リングギヤ145、入力軸22のそれぞれの軸線CL1は、一致している。
The centers of the
軸線CL1の延びる方向を基準として、中部ハウジング64と上部ハウジング65とが重ね合わされる部位P1の高さは、接続筒部161の高さに一致している。
With reference to the direction in which the axis line CL1 extends, the height of the portion P1 where the
図3に示されるように、ロックホイール90は、略円盤状のホイール本体91から外周に向かって歯92が等間隔に8つ形成され、これらの歯92と歯92との真ん中に歯92よりも高さの低い低歯93が8つ形成されている。歯92と低歯93との間には、ホイール本体91の外周面部91aが臨んでいる。これらをまとめると、ロックホイール90の外周には、歯92、外周面部91a、低歯93、外周面部91aが等間隔に繰り返し形成されている。歯92、外周面部91a及び低歯93の周方向の長さは、略同一である。
As shown in FIG. 3, the
第1のロック手段100は、ロックホイール90の周縁に設けられている第1の支持軸101と、この第1の支持軸101にスイング可能に取り付けられている第1のロックアーム102(ロックアーム102)と、この第1のロックアーム102をロックホイール90に向かって付勢する第1のねじりコイルばね103(付勢部材103)と、第1のロックアーム102の中部ハウジング64側へのスイングを規制する第1のスイング規制ピン104と、ロックホイール90の周縁に設けられている第2の支持軸106と、この第2の支持軸106にスイング可能に取り付けられている第2のロックアーム107(ロックアーム107)と、この第2のロックアーム107をロックホイール90に向かって付勢する第2のねじりコイルばね108(付勢部材108)と、第2のロックアーム107の中部ハウジング64側へのスイングを規制する第2のスイング規制ピン109と、第1及び第2のロックアーム102,107に向かって進退可能な第1のロッド111a(ロッド111a)を有した第1のソレノイド111(ソレノイド111)と、からなる。第1のソレノイド111は、ボルト113,113によって、中部ハウジング64の外壁部64aに取り付けられている。
The first locking means 100 includes a
第2のロック手段120も、基本的な構成は、第1のロック手段100と同様である。第2のロック手段120は、ロックホイール90の周縁に設けられている第3の支持軸121と、この第3の支持軸121にスイング可能に取り付けられている第3のロックアーム122(ロックアーム122)と、この第3のロックアーム122をロックホイール90に向かって付勢する第3のねじりコイルばね123(付勢部材123)と、第3のロックアーム122の中部ハウジング64側へのスイングを規制する第3のスイング規制ピン124と、ロックホイール90の周縁に設けられている第4の支持軸126と、この第4の支持軸126にスイング可能に取り付けられている第4のロックアーム127(ロックアーム127)と、この第4のロックアーム127をロックホイール90に向かって付勢する第4のねじりコイルばね128(付勢部材128)と、第4のロックアーム127の中部ハウジング64側へのスイングを規制する第4のスイング規制ピン129と、第3及び第4のロックアーム122,127に向かって進退可能な第2のロッド131a(ロッド131a)を有した第2のソレノイド131(ソレノイド131)と、からなる。第2のソレノイド131は、ボルト133,133によって、中部ハウジング64の外壁部64aに取り付けられている。
The basic structure of the second locking means 120 is the same as that of the first locking means 100. The second locking means 120 includes a
図3に戻り、第1のロックアーム102は、先端部102aがロックホイール90に当接する第1のアーム本体部102bと、第1の支持軸101を基準に先端部102aから離れる方向に向かって延びる第1の受け部102cとが一体的に形成されてなる。
Returning to FIG. 3, the
第2〜第4のロックアーム107,122,127の基本的な構成も、第1のロックアーム102と同様であり、詳細な説明は省略する。第2のロックアーム107は、先端部107aを有する第2のアーム本体部107bと、第2の受け部107cとからなる。第3のロックアーム122は、先端部122aを有する第3のアーム本体部122bと、第3の受け部122cとからなる。第4のロックアーム127は、先端部127aを有する第4のアーム本体部127bと、第4の受け部127cとからなる。
The basic configuration of the second to fourth lock
第1のねじりコイルばね103は、第1の支持軸101に巻かれている。第1のねじりコイルばね103の一端103aは、ロックホイール90から離れる方向に延びて中部ハウジング64に当接している。第1のねじりコイルばね103の他端103bは、第1の受け部102cに当接して、第1の受け部102cをロックホイール90から離れる方向に付勢している。第1の支持軸101から第1の受け部102cとは逆側に延びる第1のアーム本体部102bは、ロックホイール90に向かって付勢される。
The first
第2〜第4のねじりコイルばね108,123,128についても、基本的な構成は第1のねじりコイルばね103と同様である。第2〜第4のねじりコイルばね108,123,128の一端108a,123a,128aは、それぞれ中部ハウジング64に当接している。第2〜第4のねじりコイルばね108,123,128の他端108b,123b,128bは、それぞれ第2〜第4の受け部107c,122c,127cに当接している。
The basic configuration of the second to fourth torsion coil springs 108, 123, and 128 is the same as that of the first
図2に示されるように、中部玉軸受67、ロックホイール90及び第1のロックアーム102は、第1のロッド111aの軸線CL2上に配置されている。即ち、高さ方向において、中部玉軸受67、ロックホイール90、第1のロックアーム102及び第1のロッド111aは一致している。第2のロックアーム(図3、符号107)も同様である。
As shown in FIG. 2, the
図3も合わせて参照し、第1のロッド111aの軸線CL2の高さと第2のロッド131aの軸線CL3の高さも一致している。第3及び第4のロックアーム122,127は、第2のロッド131aの軸線CL3に対して、高さ方向において一致している。このため、高さ方向において、中部玉軸受67、ロックホイール90、第3及び第4のロックアーム122,127及び第2のロッド131aは一致している。
Referring also to FIG. 3, the height of the axis CL2 of the
第1のロッド111aの軸線CL2は、第2のロッド131aの軸線CL3に対して、ピニオン軸31の軸線CL1上において交わっている。
The axis CL2 of the
図4に示されるように、プラネタリギヤ150は、プラネタリキャリヤ144に固定されて回転不能なギヤ軸151と、このギヤ軸151の外周に設けられているスラスト玉軸受152と、このスラスト玉軸受152の上面部に設けられている針状ころ軸受153と、この針状ころ軸受153の外周に設けられ外周に複数の歯が形成されているギヤ本体154と、このギヤ本体154の上面部に設けられているワッシャ155とからなる。
As shown in FIG. 4, the
プラネタリギヤ150のギヤ軸151の上方には、ピニオン軸31に通された平座金162が臨んでいる。この平座金162の上方の近接した位置には、ピニオン軸31に固定されたCリング163が臨んでいる。平座金162は、Cリング163によって上方への変位が規制される。ギヤ軸151は、平座金162を介してCリング163によって上方への抜けが防止される。
Above the
リングギヤ145は、プラネタリギヤ150のギヤ本体154が噛み合うリングギヤ本体145aと、このリングギヤ本体145aから上方に向かって径が小さくなるよう複数の段によって形成されている段部145bとからなる。
The
図5に示されるように、通常時において第1及び第2のソレノイド111,131は、制御部(図1、符号51)からロック信号(図1、Cn参照)を受けていない。ロック信号を受けていない状態において、第1及び第2のソレノイド111,131は、励磁状態にある。このとき、第1及び第2のロッド111a,131aは、前進した位置にある。第1〜第4のロックアーム102,107,122,127は、第1又は第2のロッド111a,131aが当接していることにより、ロックホイール90側へのスイングが規制されている。これにより、ロックホイール90は回転可能な状態にある。ロックホイール90と一体のサンギヤ141も回転可能な状態(空転可能)である。
As shown in FIG. 5, the first and
ステアリングホイール21を操舵することにより、入力軸22を介して、リングギヤ145が回転する。この回転力はプラネタリギヤ150を介してサンギヤ141に伝わる。サンギヤ141が回転可能であることにより、プラネタリギヤ150は、その場で自転のみする。即ち、サンギヤ141の周りを公転しない。このため、プラネタリキャリヤ144も回転せず、入力軸22からピニオン軸31へ操舵力が伝わることは、ほとんどない。
By steering the
このように通常状態においては、遊星歯車機構140は開放状態にある。ステアリングホイール21を操舵すると、図1に示された制御部(図1、符号51)が転舵動力モータ(図1、符号45)を制御することにより、転舵機構30によって、車両の走行状態に応じた最適な操舵特性で転舵車輪35,35を転舵することができる。
Thus, in the normal state, the
その後、何らかの要因によって操舵機構20と転舵機構30との間での電気的な接続が解除されたとき、又はイグニッションキースイッチをオフにしたときには、制御部(図1、符号51)はロック信号を発する。
Thereafter, when the electrical connection between the
図6に示されるように、非常時には、第1及び第2のソレノイド111,131は、ロック信号を受けて非励磁状態になる。これにより、第1及び第2のロッド111a,131aは、後退する。これにより、第1及び第2のロッド111a,131aは、第1〜第4のロックアーム102,107,122,127から離間する。第1〜第4のロックアーム102,107,122,127は、第1〜第4のコイルばね103,108,123,128の付勢力により、ロックホイール90に向かってスイングする。
As shown in FIG. 6, in an emergency, the first and
第1〜第4のロックアーム102,107,122,127のいずれか1つが、ロックホイール90の歯92に当接して、ロックホイール90の回転を規制する。このとき、ロックホイール90と一体のサンギヤ141も回転を規制される。図には、第1のロックアーム102がロックホイール90の歯92に当接し、ロックホイール90の回転を規制した状態が示されている。一方、第2〜第4のロックアーム107,122,127は、ロックホイール90の回転を許容する位置において、ロックホイール90に当接している。
Any one of the first to fourth lock
このようにクラッチ機構80は、ロック信号を受けたときにはサンギヤ141を停止状態にロックすることによって、遊星歯車機構140を連結状態にする。すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。
Thus, when the
図7に示されるように、ステアリングホイール21を操舵することにより、リングギヤ145が回転し、その回転力はプラネタリギヤ150に伝わる。このとき、サンギヤ141は、回転が規制されている。このため、プラネタリギヤ150は、サンギヤ141の周りを自転しながら公転する。サンギヤが公転することにより、プラネタリキャリヤ144が回転する。プラネタリキャリヤ144に連結されているピニオン軸31が回転し、ラックアンドピニオン機構33を介して転舵車輪35,35を転舵させる。ステアリングホイール21の操舵力を遊星歯車機構140を介して転舵機構30へ機械的に伝えることができる。なお、この場合に反力モータ26は操舵反力を発生しない。
As shown in FIG. 7, by steering the
図4に戻り、プラネタリギヤ144は、プラネタリキャリヤ144に固定されているギヤ軸151と、このギヤ軸151の外周に設けられているスラスト玉軸受152(スラスト軸受)と、このスラスト玉軸受152の上面部、且つ、ギヤ軸151の外周に設けられている針状ころ軸受153と、この針状ころ軸受153の外周、且つ、スラスト玉軸受152の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体154と、このギヤ本体154の上面部に設けられているワッシャ155とからなる。
Returning to FIG. 4, the
ギヤ本体154が回転する際には、ギヤ本体154とギヤ軸151、又は、ギヤ本体154とプラネタリキャリヤ144の各部位との間に摩擦による抵抗が不可避的に生じる。図5も併せて参照し、仮に、サンギヤ141が空転可能な状態にあっても、摩擦の影響によりプラネタリギヤ150が僅かに公転する場合がある。これにより、プラネタリキャリヤ144が回転し、ピニオン軸31も回転する。即ち、ピニオン軸31の回転を防止したい場合に、僅かにピニオン軸31を回転させてしまう虞がある。
When the gear
スラスト玉軸受152、針状ころ軸受153、ワッシャ155を設けることにより、ギヤ本体154とギヤ軸151、又は、ギヤ本体154とプラネタリキャリヤ144の各部位との間に生じる摩擦抵抗を低減させることができる。これにより、意図に反したピニオン軸31の回転を抑制し、車両用ステアリング装置をより正確に作動させることができる。回転速度の速いプラネタリギヤ144の摩擦対策を講じることが特に効果的である。
By providing the
さらに、ギヤ本体154の下方には、スラスト玉軸受152が設けられている。これにより、ギヤ本体154の重さを受けつつ、ギヤ本体154を円滑に回転させることができる。加えて、ギヤ本体154の上方には、ワッシャ155が設けられている。車両の走行中において、振動によりギヤ本体154が上方に変位することがある。このような場合にも、ギヤ本体154の上面を受けることができ、且つ、円滑な回転を確保することができる。
Further, a
尚、本発明による第1〜第4のロックアームは、それぞれ異なる形状のものを例に説明したが、第1〜第4の支持軸が設けられる位置によって、ロックホイールへの当接位置を調節してもよい。さらには、これらを組み合わせることもできる。即ち、ロックホイールの歯と歯の間を基準として、それぞれのロックアームが、ロックホイールの異なる位置に当接すればよく、これらの形式のものに限られるものではない。 Although the first to fourth lock arms according to the present invention have been described with examples having different shapes, the position of contact with the lock wheel is adjusted by the position where the first to fourth support shafts are provided. May be. Furthermore, these can also be combined. That is, it is only necessary for each lock arm to abut on a different position of the lock wheel with reference to the gap between the teeth of the lock wheel, and the invention is not limited to these types.
本発明の車両用ステアリング装置は、乗用車に搭載するのに好適である。 The vehicle steering device of the present invention is suitable for being mounted on a passenger car.
10…車両ステアリング装置
21…ステアリングホイール
22…入力軸
31…ピニオン軸
33…ラックアンドピニオン機構
34…ラック軸
38…転舵用アクチュエータ
80…クラッチ機構
140…遊星歯車機構
150…プラネタリギヤ
151…ギヤ軸
152…スラスト玉軸受(スラスト軸受)
153…針状ころ軸受
154…ギヤ本体
155…ワッシャ
DESCRIPTION OF
153 ...
Claims (1)
前記遊星歯車機構は、プラネタリギヤを支持すると共に前記ピニオン軸に連結されているプラネタリキャリヤを有し、
前記プラネタリギヤは、
前記プラネタリキャリヤに固定されているギヤ軸と、
このギヤ軸の外周に設けられているスラスト軸受と、
このスラスト軸受の上面部、且つ、前記ギヤ軸の外周に設けられている針状ころ軸受と、
この針状ころ軸受の外周、且つ、前記スラスト軸受の上面部に設けられ周縁に複数の歯が形成されているギヤ本体と、
このギヤ本体の上面部に設けられているワッシャとからなることを特徴とする車両用ステアリング装置。 Steering wheel, input shaft coupled to the steering wheel, planetary gear mechanism coupled to the input shaft, clutch mechanism coupled to the planetary gear mechanism, and the planetary gear mechanism and clutch A pinion shaft connected to the input shaft via a mechanism, a rack shaft connected to the pinion shaft via a rack-and-pinion mechanism, and a direct or indirect connection to the rack shaft. A steering apparatus for a vehicle having a steering actuator that transmits steering power according to a steering amount to the rack shaft;
The planetary gear mechanism has a planetary carrier that supports a planetary gear and is connected to the pinion shaft;
The planetary gear is
A gear shaft fixed to the planetary carrier;
A thrust bearing provided on the outer periphery of the gear shaft;
A needle roller bearing provided on the upper surface of the thrust bearing and on the outer periphery of the gear shaft;
A gear body provided with an outer periphery of the needle roller bearing and an upper surface portion of the thrust bearing, and a plurality of teeth formed on the periphery;
A vehicle steering apparatus comprising a washer provided on an upper surface portion of the gear body.
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