JP2018058484A - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ストラットにおいてベアリングに支持された部分と揺動中心とがずれた状態でストラットがキングピン軸まわりに揺動すると、ベアリングと車体との間に介在するゴムが伸縮したり、当該ゴムがキングピン軸まわりに揺動したりする。これによって、ストラットとウォームホイールとが正規の相対位置からずれるようにストラットに荷重が負荷される。
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、転舵輪を正確に転舵させることができる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
請求項3に記載の発明は、前記連結機構が、前記第1自在継手および前記第2自在継手を連結する連結軸(53;53P)と、前記連結軸の軸方向(X3)に、前記連結軸に対して前記出力軸を相対移動させる移動機構(52P;53)とを有する、請求項2に記載の車両用操舵装置である。
請求項5に記載の発明は、前記連結機構が、前記入力軸または前記出力軸の軸方向(X1;X2)に、前記入力軸に対して前記出力軸を相対移動させる移動機構(111;128)を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。
請求項7に記載の発明は、前記支持部材において前記自在継手を支持する部分(138;145)と、前記自在継手において前記支持部材によって支持される部分(139;146)とが軸受(150;151)を構成し、前記連結機構には、前記自在継手および前記支持部材がそれぞれ1つずつ設けられ、前記球面軸受の回転中心と前記自在継手の偏角中心(B)とが一致する、請求項6に記載の車両用操舵装置である。
請求項9に記載の発明は、前記アクチュエータの少なくとも一部が、前記入力軸の軸方向に対する直交方向に前記連結機構と並んでいる、請求項8に記載の車両用操舵装置である。
請求項11に記載の発明は、前記出力軸が、前記出力軸の軸方向に伸縮可能、かつ、前記出力軸の中心軸線まわりに回転可能である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の車両用操舵装置である。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
請求項5に記載の発明によれば、移動機構が、入力軸または出力軸の軸方向に、入力軸に対して出力軸を相対移動させる。そのため、入力軸または出力軸の軸方向に沿って出力軸に荷重が負荷された場合であっても出力軸に生じる応力を低減できるので、転舵輪を正確に転舵させることができる。
請求項10に記載の発明によれば、電動モータであるアクチュエータの回転軸が、入力軸の軸方向に対して交差する方向に延びている。そのため、入力軸の軸方向においてアクチュエータおよび転舵機構を一層小型化できる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る車両用操舵装置1の構成を説明するための模式図である。
車両用操舵装置1は、左右独立転舵システムが採用されたステア・バイ・ワイヤシステムの構成を備えている。車両用操舵装置1は、運転者が操向のために操作する操舵部材としてのステアリングホイール2と、車両の前方側に配置された左転舵輪3Lおよび右転舵輪3Rとを含む。
ハブ11とハブキャリア10との間には、左転舵輪3Lの回転軸線Aまわりにハブ11とハブキャリア10とを相対回転させる軸受(図示せず)が介在されており、ハブキャリア10に連結されたロアアーム12は、車体9に支持されている。そのため、エンジン22からの回転駆動力に起因する回転軸線Aまわりのハブキャリア10の回転が防止される。
下方へのストラットマウント18の抜け止めは、連結機構50の第2自在継手52(後述する)とカバー14との当接によって達成される。第2自在継手52とカバー14との間には、緩衝材(図示せず)が介在されていてもよい。
ギヤハウジング92は、モータハウジング91に略水平方向から当接する第1部分92Aと、第1部分92Aに上方から当接する第2部分92Bとを含む。第1部分92Aと第2部分92Bとによって、回転軸23および左減速機構6Lが配置される収容空間93が区画されている。収容空間93は、モータハウジング91の内部空間と連通している。ギヤハウジング92の第1部分92Aおよび第2部分92Bは、複数のねじ94によって互いに固定されている。ギヤハウジング92の第1部分92Aと、モータハウジング91とは、複数のねじ95によって互いに固定されている。
第1歯車83は、例えば、ベベルアンギュラーギヤ(かさ歯車)である。第2歯車84は、例えば、ゼロールベベルアンギュラーギヤである。そのため、回転軸23は、中間軸82の軸方向と交差する方向に延びている。第3歯車85および第4歯車86は、例えば、平歯車である。そのため、中間軸82は、入力軸30の軸方向と平行に延びている。したがって、回転軸23は、入力軸30の軸方向X1に対して交差する方向に延びている。第3歯車85および第4歯車86は、はすば歯車であってもよい。
次に、連結機構50の詳細について説明する。連結機構50は、入力軸30に対して出力軸40を二段階に偏角させた状態で入力軸30から出力軸40への駆動力の伝達が可能な第1自在継手51および第2自在継手52と、第1自在継手51および第2自在継手52を連結する連結軸53とを含む。詳しくは、第1自在継手51は、入力軸30に対して連結軸53を偏角させた状態で入力軸30から連結軸53への駆動力の伝達が可能である。第2自在継手52は、連結軸53に対して出力軸40を偏角させた状態で連結軸53から出力軸40への駆動力の伝達が可能である。連結軸53は、略上下に延びる中心軸線C3を有する。中心軸線C3が延びる方向を連結軸53の軸方向X3という。
図3および図4を参照して、第1自在継手51は、中心軸線C1まわりに入力軸30と一体回転するように入力軸30に連結された外側環状部材54と、外側環状部材54と連結され、外側環状部材54の内側に配置された内側環状部材55とを含む。第1自在継手51は、内側環状部材55と連結され、内側環状部材55の内側に配置され、中心軸線C3まわりに連結軸53と一体回転するように連結軸53に連結されたヨーク56をさらに含む。
第1自在継手51は、回転軸線A1を有し、回転軸線A1まわりに外側環状部材54と内側環状部材55とを相対回転可能に連結する一対の第1中心軸(第1支軸)57と、回転軸線A2を有し、回転軸線A2まわりに内側環状部材55とヨーク56とを相対回転可能に連結する一対の第2中心軸(第2支軸)58とをさらに含む。
第2自在継手52は、回転軸線A3を有し、回転軸線A3まわりに外側環状部材60と内側環状部材61とを相対回転可能に連結する一対の第1中心軸(第1支軸)63と、回転軸線A4を有し、回転軸線A4まわりに内側環状部材61とヨーク62とを相対回転可能に連結する一対の第2中心軸(第2支軸)64とをさらに含む。図3では、一対の第1中心軸63のうち、一方の第1中心軸63のみを図示している。
第2自在継手52のヨーク62は、連結軸53の下端が固定された基部62Aと、対応する第2中心軸64が挿通される挿通孔をそれぞれ有し、基部62Aから第1自在継手51に向けて延びる一対の腕部62Bとを一体に含む。
連結軸53は、連結軸53の軸方向X3に並んで第1軸66と第2軸67との間に配置された複数のボール(剛球)68をさらに含む。複数のボール68が第1軸66および第2軸67の間で転動することによって、第1軸66および第2軸67が連結軸53の軸方向X3に滑らかに相対移動可能である。このように、連結軸53は、連結軸53の軸方向X3に、連結軸53に対して出力軸40を相対移動させる移動機構として機能する。
ここで、車両用操舵装置1における各部品の組み付け公差や、転舵輪3L,3Rからの荷重の入力によって、ストラットマウント18が撓み、揺動中心Cが上下、左右および前後に動かされる。また、転舵により中心軸線C2はキングピン軸Kまわりにすりこぎ運動をする。これによって、入力軸30と出力軸40とが正規の相対位置からずれるように出力軸40に荷重が負荷される。出力軸40の応力集中を回避するためには、入力軸30に対する出力軸40のずれ量を充分に確保する必要がある。
また、第1実施形態によれば、出力軸40は、軸方向X2に伸縮可能であり、かつ、中心軸線C2まわりに回転することができる。そのため、出力軸40が転舵輪3L,3Rに駆動力を出力する際や、転舵輪3L,3Rから出力軸40に荷重が伝達された際に出力軸40に発生する応力を低減できる。そのため、出力軸40は、入力軸30からの駆動力を転舵輪3L,3Rに正確に出力することができる。したがって、転舵輪3L,3Rを正確に転舵させることができる。
第1実施形態とは異なり、連結機構50が、第2自在継手52および連結軸53を含んでおらず、第1自在継手51のみを含んでいて、第1自在継手51が、入力軸30に対して出力軸40を偏角させた状態で入力軸30から出力軸40に駆動力を伝達することができるように構成されていてもよい。この場合、第1自在継手51のヨーク56が中心軸線C2まわりに出力軸40と一体回転するように出力軸40に連結されている。
<第2実施形態>
図5は、第2実施形態に係る車両用操舵装置1Pの連結機構50Pの周辺を模式的に示した断面図である。図5の第2実施形態では、今まで説明した部材と同じ部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
<第3実施形態>
図6は、第3実施形態に係る車両用操舵装置1Qの連結機構50Qの周辺を模式的に示した断面図である。図6の第3実施形態では、今まで説明した部材と同じ部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
第2直交移動機構116は、入力軸30の軸方向X1の下方における中間部材114の端面に設けられ、第2直交方向Y2に延びる第2凹部116aと、軸方向X1の上方における第2継手部材113の端面に設けられ、中間部材114から第2継手部材113へ駆動力を伝達できるように第2凹部116aに嵌合される第2凸部116bとを含む。
自在継手111は、トリポード型の等速ジョイントである。自在継手111は、偏心継手110の第2継手部材113とともに入力軸30の中心軸線C1まわりに一体回転する外輪117と、中心軸線C2まわりに出力軸40が一体回転するトラニオン118とを含む。自在継手111は、外輪117とトラニオン118との間で動力が伝達されるように、かつ、外輪117に対してトラニオン118を傾けることができるように外輪117とトラニオン118との間に配置された複数のローラ119をさらに含む。
外輪117の内周面には、入力軸30の軸方向X1に沿って延びる案内溝117aがローラ119と同数設けられている。トラニオン118は、出力軸40に連結された基部118Aと、基部118Aから径方向外方に突出する複数(ローラ119と同数)の軸部118Bとを含む。各ローラ119は、トラニオン118の対応する軸部118Bまわりに回転可能に軸部118Bに取り付けられている。各ローラ119は、外輪117とトラニオン118との間で動力の伝達ができるように、対応する案内溝117aに嵌っている。各ローラ119は、対応する軸部118Bに対して軸部118Bの軸方向に移動可能であり、対応する軸部118Bに対して揺動可能であり、対応する軸部118Bに対して回転可能である。そのため、偏心継手110を介して外輪117が連結された入力軸30に対してトラニオン118が固定された出力軸40を偏角させることができる。
第3実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、第3実施形態によれば、移動機構である自在継手111において外輪117に対してトラニオン118が移動することによって、入力軸30の軸方向X1に、入力軸30に対して出力軸40が相対移動する。そのため、入力軸30の軸方向X1に沿って出力軸40に荷重が負荷された場合であっても出力軸40に生じる応力を低減することができるので、転舵輪3L,3Rを正確に転舵させることができる。
<第4実施形態>
図8は、第4実施形態に係る車両用操舵装置1Rの連結機構50Rの周辺を模式的に示した断面図である。図8の第4実施形態では、今まで説明した部材と同じ部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
詳しくは、連結機構50Rは、入力軸30に対して出力軸40を二段階に偏角させた状態で入力軸30から出力軸40への駆動力の伝達が可能な第1自在継手51Rおよび第2自在継手52Rと、第1自在継手51Rおよび第2自在継手52Rを連結する連結軸53Rとを含む。第1自在継手51Rは、入力軸30に対して連結軸53Rを偏角させた状態で入力軸30から連結軸53Rへの駆動力の伝達が可能であり、第2自在継手52Rは、連結軸53Rに対して出力軸40を偏角させた状態で連結軸53Rから出力軸40への駆動力の伝達が可能である。
環状部材120と入力軸30とは、入力軸30の中心軸線C1に対して直交する回転軸線A5まわりに相対回転可能に連結されている。環状部材120と継手部材121とは、連結軸53Rの中心軸線C3と回転軸線A5とに対して直交する回転軸線A6まわりに相対回転可能に連結されている。
入力軸30は、第2減速機81の第4歯車86と一体回転するように、第4歯車86に圧入状態で挿入されている。この実施形態とは異なり、入力軸30は、第2減速機81の第4歯車86と一体に形成されていてもよい。継手部材121は、連結軸53Rの一端に連結されている。
また、第4実施形態によれば、移動機構128が、出力軸40の軸方向X3に、入力軸30に対して出力軸40を相対移動させる。そのため、出力軸40の軸方向X2に沿って出力軸40に荷重が負荷された場合であっても出力軸40に生じる応力を低減できるので、転舵輪3L,3Rを正確に転舵させることができる。
図9は、第5実施形態に係る車両用操舵装置1Sの連結機構50Sの周辺を模式的に示した断面図である。図9の第5実施形態では、今まで説明した部材と同じ部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
第5実施形態に係る車両用操舵装置1Sが第1実施形態に係る車両用操舵装置1(図3参照)と主に異なる点は、連結機構50Sが、第1自在継手51、第2自在継手52および連結軸53の代わりに、自在継手130を含み、転舵機構5L,5Rが、自在継手支持機構131を含み、転舵機構5L,5Rが、第1実施形態のストラットマウント18(図2参照)の代わりに、弾性支持機構132を含む点である。
スラスト球面ころ軸受151の回転中心は、自在継手130の偏角中心Bと一致しているため、図9に示す構成と同様の効果を奏する。また、内輪146は、自在継手130の外輪133と一体に形成されていることが好ましい。これにより、出力軸40に負荷された荷重が、外輪133および内輪146を介して、収容部材137で支持される(受けられる)ため、自在継手130への荷重の負荷を抑制することができる。よって、左転舵輪3Lを正確に転舵させることができる。
例えば、転舵輪3L,3Rは、車両の後方側に配置された転舵輪であってもよい。また、車両の前方側に配置された転舵輪および後方側に配置された転舵輪の両方に対して、転舵機構5L,5R、転舵モータ4L,4Rおよび減速機構6L,6Rをそれぞれ設けてもよい。
その他、本発明は特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
Claims (12)
- 転舵輪を転舵させる転舵機構と、前記転舵輪を転舵させるための駆動力を前記転舵機構に付与するアクチュエータとを含む車両用操舵装置であって、
前記転舵機構が、
前記アクチュエータからの駆動力が入力される入力軸と、
前記入力軸からの駆動力を前記転舵輪に出力する出力軸と、
前記入力軸に対して前記出力軸を偏角させた状態で前記入力軸から前記出力軸への駆動力の伝達が可能な自在継手を有し、前記入力軸および前記出力軸を連結する連結機構とを含み、
前記出力軸がサスペンションの一部を構成する、車両用操舵装置。 - 前記連結機構において、前記自在継手が第1自在継手および第2自在継手を有し、
前記第1自在継手および前記第2自在継手が、前記入力軸に対して前記出力軸を二段階で偏角可能である、請求項1に記載の車両用操舵装置。 - 前記連結機構が、前記第1自在継手および前記第2自在継手を連結する連結軸と、前記連結軸の軸方向に、前記連結軸に対して前記出力軸を相対移動させる移動機構とを有する、請求項2に記載の車両用操舵装置。
- 前記連結機構が、前記入力軸に対して前記出力軸を偏心させる偏心継手を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
- 前記連結機構が、前記入力軸または前記出力軸の軸方向に、前記入力軸に対して前記出力軸を相対移動させる移動機構を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
- 前記アクチュエータを収容し、車体に対して移動可能に取り付けられたハウジングをさらに含み、
前記転舵機構が、前記ハウジングに取り付けられ、前記入力軸の中心軸線まわりに前記自在継手が回転可能なように前記自在継手を支持する支持部材を含む、請求項1に記載の車両用操舵装置。 - 前記支持部材において前記自在継手を支持する部分と、前記自在継手において前記支持部材によって支持される部分とが軸受を構成し、
前記連結機構には、前記自在継手および前記支持部材がそれぞれ1つずつ設けられ、前記軸受の回転中心と前記自在継手の偏角中心とが一致する、請求項6に記載の車両用操舵装置。 - 前記アクチュエータおよび前記転舵輪の間に設けられた隔壁をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
- 前記アクチュエータの少なくとも一部が、前記入力軸の軸方向に対する直交方向に前記連結機構と並んでいる、請求項8に記載の車両用操舵装置。
- 前記アクチュエータが、回転軸を有する電動モータであり、
前記回転軸が、前記入力軸の軸方向に対して交差する方向に延びている、請求項8または9に記載の車両用操舵装置。 - 前記出力軸が、前記出力軸の軸方向に伸縮可能、かつ、前記出力軸の中心軸線まわりに回転可能である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の車両用操舵装置。
- 前記出力軸が、ストラット式サスペンションに用いられ、その一端が前記転舵輪を支持するナックルに連結され、その他端が前記連結機構に連結されている、請求項11に記載の車両用操舵装置。
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