JP2017087785A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に於いて、ステアリングシャフトの回動角に対するセクタシャフトの回動角の対応を可変に制御できるようにすると共に、ステアリングシャフトの回動によらずともセクタシャフトを回動させることができるようにする。
【解決手段】セクタの歯と噛み合うラック部材は螺旋の噛合い機構のナットにより回動可能に担持され螺旋歯によりセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる円筒体であり、ラック部材は所定範囲内の軸線方向移動を許されつつ軸線周りに回動駆動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両等の操舵系に於いてステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に係る。

ステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に於いて、ステアリングシャフトの一部にトーションバーを組込み、操舵に伴ってトーションバーに生ずる捩れにより油圧ポートの開閉を制御してラック部材の直線運動を油圧によりアシストすることに加えて、ステアリングシャフトの回動をセンサにて検出して電動回転子を駆動し、その回転を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してラック部材に電動アシストを付加することが、下記の特許文献１に記載されている。

特開２０１０-２５３９９２号公報

本発明は、ステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に於いて、ステアリングシャフトの回動角に対するセクタシャフトの回動角の対応を可変に制御して操舵系のギヤ比を変えることができるようにすると共に、ステアリングシャフトの回動によらずともセクタシャフトを回動させることができるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決すべく、本発明は、ステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に於いて、前記セクタの歯と噛み合うラック部材は前記螺旋の噛合い機構のナットによりその周りに回動可能に担持され外周に沿って設けられた螺旋歯により前記セクタを前記セクタシャフトの軸線周りに回動させる円筒体であり、前記セクタは前記ラック部材の軸線方向の移動と軸線周りの回動のいずれか一方または両方により前記セクタシャフトを軸線周りに回動させるようになっており、前記ラック部材に所定範囲内の軸線方向移動を許しつつ該ラック部材を軸線周りに回動させる駆動装置が設けられていることを特徴とする操舵装置を提案するものである。

上記の如く、ステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に於いて、前記セクタの歯と噛み合うラック部材は前記螺旋の噛合い機構のナットによりその周りに回動可能に担持され外周に沿って設けられた螺旋歯により前記セクタを前記セクタシャフトの軸線周りに回動させる円筒体であり、前記セクタは前記ラック部材の軸線方向の移動と軸線周りの回動のいずれか一方または両方により前記セクタシャフトを軸線周りに回動させるようになっており、前記ラック部材に所定範囲内の軸線方向移動を許しつつ該ラック部材を軸線周りに回動させる駆動装置が設けられていれば、セクタシャフト軸線周りのセクタの回動は、ステアリングシャフトの回動に伴うラック部材の軸線方向移動とラック部材の軸線周り回動に伴うラック部材の螺旋歯の螺旋の軸線方向移動の複合により定まるので、ステアリングシャフトの回動に合わせて前記駆動装置によりラック部材を回動させることにより、ステアリングシャフトの回動角に対するセクタシャフトの回動角の対応を可変に制御でき、またステアリングシャフトが回動されなくても、前記駆動装置によりラック部材を回動させることによってセクタをセクタシャフト軸線周りに回動させることができ、操舵に自動操舵を取り入れる場合に、自動操舵中には、ステアリングシャフトの回動によらず、前記駆動装置によりラック部材を回動させることにより操舵を行うようにしておけば、自動操舵中にはステアリングホイールは回動せず、また自動操舵中にドライバーが自動操舵を修正したいとき、ドライバーはいつでも停止中のステアリングホイールを修正したい量だけ回動させて、自動操舵に手動修正を加えることができる。

本発明による操舵装置を一つの実施例について幾分解図的に示す縦断面図である。 図１に示す操舵装置を図１に示す状態からステアリングシャフトの回動のみによって一方向に操舵された状態にて示す縦断面図である。 図１に示す操舵装置を図１に示す状態からラック部材の回動のみによって一方向に操舵された状態にて示す縦断面図である。 図１に示す操舵装置に車輪の側からステアリングホイールへ向かう逆入力に対するダンピング装置を追加した場合を幾分解図的に示す縦断面図である。

これらの図に於いて、１０はステアリングシャフトであり、途中に緩衝部１２を含む軸部を経てステアリングホイール１４を担持している。ステアリングホイール１４によりステアリングシャフト１０が回動されると、ステアリングシャフト１０に切り込まれたねじ溝１６とナット部材１８に切り込まれたボール孔２０の間にボール２２が嵌め込まれた螺旋の噛合い機構によりステアリングシャフト１０の回動がナット部材１８の直線運動に変換されるようになっている。ナット部材１８は、その一端部に設けられたスプライン２４が固定スプライン２６に係合していることにより、軸線方向には移動できるが、軸線周りには回動しないようになっている。

ナット部材１８の周りには、円筒状のラック部材２８がナット部材１８により軸受３０，３２を介して回動可能に担持されている。ラック部材２８には、その円筒状の外周に沿って螺旋歯３４が設けられており、セクタシャフト３６によりその軸線周りに回動するよう担持されたセクタ３８がその歯４０にてラック部材２８の螺旋歯３４に噛み合っている。ラック部材２８の螺旋歯３４の螺旋角は、ラック部材２８の回転によりラック部材２８の側からセクタ３８を駆動することはできるが、セクタ３８の側からラック部材２８を回転するよう駆動することはできないように設計されてよい。

図１〜図３に示す実施例に於いては、ラック部材２８は電動アクチュエータ４２によりダイヤフラム４４を介して軸線の周りに回動されるようになっている。尚、ダイヤフラム４４は、ラック部材２８に所定範囲内の軸線方向移動を許しつつ電動アクチュエータ４２とラック部材２８の間にトルクを伝達するための手段であり、これに代えて軸線方向の滑りを許容しつつトルクを伝達することができるスプライン継手等他の任意の公知の連結手段が用いられてよい。

以上に図示した操舵装置の操舵力を動力手段によりアシストするには、この技術分野に於いて公知の油圧式あるいは電動式ステアリング用パワー手段がセクタシャフト３６に作用するように設けられればよい。

以上の如く構成された操舵装置に於いて、図１に示す状態から、ラック部材２８は回動されず、ステアリングシャフト１０が図の右方からみて反時計回り方向に回動されると、図２に示す如く、ラック部材２８はダイヤフラム４４を圧縮しつつ図にて左方へ移動し、セクタ３８は図示の如く左方へ傾動し、セクタシャフト３６が図にて反時計回り方向に回動される。

一方、上記の構成に於いて、ラック部材２８の螺旋歯３４が今仮にステアリングシャフト１０のねじ溝１６と同じ右ねじの螺旋歯であるとして、図１に示す状態から、ステアリングシャフト１０は回動されず、ラック部材２８が電動アクチュエータ４２により図の右方からみて反時計回り方向に回動されると、図３に示す如く、ラック部材２８は、軸線方向に移動することなく、軸線周りに回動し、螺旋歯３４の螺旋が図にて左方へ移動し、セクタ３８は図示の如く左方へ傾動し、セクタシャフト３６が図にて反時計回り方向に回動される。

セクタシャフト３６の軸線周りの回動は、図２に示す如きステアリングシャフト１０の回動に伴うラック部材２８の軸線方向移動と、図３に示す如きラック部材２８の軸線周り回動に伴うラック部材２８の螺旋歯３４の螺旋の軸線方向移動の複合により定まる。従って、ステアリングシャフト１０の回動に合わせて電動アクチュエータ４２によりラック部材２８を回動させることにより、ステアリングシャフト１０の回動角に対するセクタシャフト３６の回動角の対応を可変に制御し、操舵系のギヤ比を可変に制御することができる。またステアリングシャフト１０が回動されなくても、電動アクチュエータ４２によりラック部材２８を回動させることによって、セクタ３８をセクタシャフト３６の軸線周りに回動させることができるので、操舵に自動操舵を取り入れる場合に、自動操舵中には、電動アクチュエータ４２によりラック部材２８を回動させることにより操舵を行うようにしておけば、自動操舵中には、ステアリングホイール１４は回動せず、また自動操舵中にドライバーが自動操舵を修正したいときには、ドライバーはいつでも停止中のステアリングホイール１４を修正したい量だけ回動させて、自動操舵に手動修正を加えることができる。

図１〜図３に示す構成において、ステアリングシャフト１０のねじ溝１６の螺旋角が小さければ、ステアリングシャフト１０の回転によってナット部材１８を軸線方向に駆動することはできるが、ナット部材１８の側からその軸線方向移動によりステアリングシャフト１０を回転させるように駆動することはできない逆止作用が得られ、車輪が路面より受ける偏向力によりセクタシャフトに車輪側から作用したトルクがセクタ３８とラック部材２８の噛合い部を経てナット部材１８を軸線方向に駆動しても、それによってステアリングシャフト１０に回転トルクが生じにくいが、ねじ溝１６の螺旋角の大きさ次第では、ステアリングシャフト１０に回転トルクが生じ、それがステアリングホイールに衝撃的に伝わる虞れがある。

図４は、図１〜図３に示す実施例にそのようなセクタ側からステアリングシャフトへ向かう力の衝撃的逆伝達を抑制するダンピング装置を追加した構成を示す。図示の如く、電動アクチュエータ４２よりダイヤフラム４４を経てラック部材２８を回転駆動する軸４６の途中に、シリンダ室４８内にてピストン５０が作動流体の抵抗を受けつつ移動するダンピング装置５２が設けられている。シリンダ室４８内に於けるピストン５０の移動につれてピストン５０の両側の作動室の間に流れる作動流体の流れが絞り弁５４により絞られることにより、ラック部材２８に軸線方向に作用する衝撃力に対し緩衝作用が与えられる。絞り弁５４の絞り度をソレノイド５６により制御することにより、ラック部材２８に作用する衝撃力に対しそれを抑制する緩衝作用を最適化することができる。

以上に於いては本発明を一つの実施例とその一部の修正例について詳細に説明したが、かかる実施例について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

１０…ステアリングシャフト、１２…緩衝部、１４…ステアリングホイール、１６…ねじ溝、１８…ナット部材、２０…ボール孔、２２…ボール、２４…スプライン、２６…固定スプライン、２８…ラック部材、３０，３２…軸受、３４…螺旋歯、３６…セクタシャフト、３８…セクタ、４０…歯、４２…電動アクチュエータ、４４…ダイヤフラム、４６…軸、４８…シリンダ室、５０…ピストン、５２…ダンピング装置、５４…絞り弁、５６…ソレノイド

Claims (1)

1. ステアリングシャフトの回動を螺旋の噛合い機構により直線運動に変換してセクタをセクタシャフトの軸線周りに回動させる操舵装置に於いて、前記セクタの歯と噛み合うラック部材は前記螺旋の噛合い機構のナットによりその周りに回動可能に担持され外周に沿って設けられた螺旋歯により前記セクタを前記セクタシャフトの軸線周りに回動させる円筒体であり、前記セクタは前記ラック部材の軸線方向の移動と軸線周りの回動のいずれか一方または両方により前記セクタシャフトを軸線周りに回動させるようになっており、前記ラック部材に所定範囲内の軸線方向移動を許しつつ該ラック部材を軸線周りに回動させる駆動装置が設けられていることを特徴とする操舵装置。

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