JP2019104439A - ステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの上昇を抑えながら操舵補助装置に接続されるケーブルを発熱源の熱から保護することが可能なステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置１は、軸方向への進退移動により車両の転舵輪を転舵させるラックシャフト３と、ラックシャフト３を収容するハウジング４と、ラックシャフト３に軸方向の移動力を付与する電動モータ５２とを備える。ハウジング４は、ラックシャフト３を収容する筒状のラックシャフト収容部４１と、操舵補助装置５に接続される信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３を発熱源から遮蔽する遮蔽板４５とを有し、遮蔽板４５がラックシャフト収容部４１と一体に成形されている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用のステアリング装置に関する。

従来、車両用のステアリング装置は、車幅方向に延在するハウジングに収容された転舵軸がステアリングホイールの操舵操作に応じて進退移動し、転舵輪である前輪を転舵させる。ハウジングは、例えば特許文献１に記載されているように、エンジンルーム内においてエンジンと車両前後方向に並んで配置され、車体に固定される。

特許文献２に記載のステアリング装置（電動パワーステアリング装置）は、操舵トルクを検出するトルクセンサがハウジングに収容され、その検出信号がケーブルによって制御装置に送られる。制御装置は、操舵トルクに基づいて電動モータを制御し、電動モータのトルクが伝達機構によって増倍されて転舵軸に伝達される。制御装置には、トルクセンサの検出信号を伝送するケーブルの他、電力を供給するための電源線としてのケーブルが接続される。

特開２０１３−２１６２５３号公報 特開２０１７−１４９４２３号公報

特許文献２に記載のように構成されたステアリング装置が、例えば特許文献１に記載のようにエンジン等の発熱源と並んで配置される場合、制御装置に接続されるケーブルが発熱源からの輻射熱によって加熱されてしまう。そして、この熱によるケーブルの劣化を抑制するため、発熱源とケーブルとの間に遮熱板を設置することが必要になる場合がある。このような遮熱板の設置は、部品点数やその取り付けのための工数の増大により、コストを増大させる要因となる。

そこで、本発明は、コストの上昇を抑えながら制御装置に接続されるケーブルを発熱源の熱から保護することが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、軸方向への進退移動により車両の転舵輪を転舵させる転舵軸と、前記転舵軸を収容するハウジングと、前記転舵軸に前記軸方向の移動力を付与する電動モータと、前記電動モータを制御する制御装置とを備え、前記ハウジングは、前記転舵軸を収容する筒状の本体と、前記制御装置に接続されるケーブルを車両の発熱源から遮蔽する遮蔽板とを有し、前記遮蔽板が前記本体と一体に成形されている、ステアリング装置を提供する。

本発明に係るステアリング装置によれば、コストの上昇を抑えながら制御装置に接続されるケーブルを発熱源の熱から保護することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るステアリング装置を模式的に示す構成図である。 車両のエンジンルーム内の構成を上方から見て示す概略図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図４は、図３の一部を拡大した部分拡大図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

（ステアリング装置の全体構成）
図１は、本発明の実施の形態に係るステアリング装置の構成を模式的に示す構成図である。このステアリング装置１は、車両に搭載され、運転者の操舵操作に応じて転舵輪である左右の前輪を転舵させる。図１では、ステアリング装置１を車両前方から見た状態を示しており、図面左側が車両左右方向の右側にあたり、図面右側が車両左右方向の左側にあたる。なお、図１における符号中の文字「Ｒ」は右側を示し、文字「Ｌ」は左側を示している。

ステアリング装置１は、運転者が回転操作するステアリングホイール１０が連結されたステアリングシャフト２と、ステアリングホイール１０の操舵操作によって車幅方向に沿って軸方向に進退移動する転舵軸としてのラックシャフト３と、ラックシャフト３を収容するハウジング４と、ステアリングホイール１０の操舵操作を補助する操舵補助装置５とを備えている。図１では、ハウジング４を仮想線（二点鎖線）で示し、その内部を図示している。

ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１０が一端部に固定されたコラムシャフト２１と、コラムシャフト２１に自在継手２２を介して連結されたインターミディエイトシャフト（中間シャフト）２３と、インターミディエイトシャフト２３に自在継手２４を介して連結されたピニオンシャフト２５とを有している。自在継手２２，２４は、例えばカルダンジョイントからなる。

ピニオンシャフト２５は、その一部がトーションバー(捩れ軸)２５０として形成されており、このトーションバー２５０がステアリングホイール１０に付与される操舵トルクによって捩れるように構成されている。トーションバー２５０の捩じれ量は、永久磁石及び複数の磁気ヨークを備えたトルクセンサ２６によって磁気的に検出される。トルクセンサ２６は、トーションバー２５０の捩じれによって複数の磁気ヨーク間の磁界の強度が変化するように構成されており、この磁界の強度の変化を第１及び第２の磁気センサ２６１，２６２によって検出する。

第１及び第２の磁気センサ２６１，２６２は、磁界の検出方向が互いに逆向きであり、温度変動等による検出値のオフセットが相殺されて検出精度が高められている。第１及び第２の磁気センサ２６１，２６２の検出信号は、信号線ケーブル６１によって操舵補助装置５に送られる。操舵補助装置５には、信号線ケーブル６１の他、電源ケーブル６２や上位コントローラとの通信のための通信ケーブル６３が接続される。

操舵補助装置５は、トルクセンサ２６によって検出された操舵トルクや通信ケーブル６３を用いた通信によって得られた車速の情報に応じてモータ電流を出力する制御装置５１と、制御装置５１から出力されるモータ電流によってトルクを発生する電動モータ５２と、電動モータ５２の出力軸５２１の回転を減速する減速機構５３と、減速機構５３の出力トルクによって回転するピニオンシャフト５４とを備えている。電動モータ５２は、制御装置５１に制御され、ラックシャフト３に軸方向の移動力を付与する。制御装置５１と電動モータ５２は一体化され、ＭＣＵ（Motor Control Unit）５０として構成されている。

減速機構５３は、電動モータ５２の出力軸５２１と一体回転するように連結されたウォーム５３１と、ウォーム５３１に噛み合うウォームホイール５３２とからなる。ピニオンシャフト５４は、ウォームホイール５３２と一体に回転し、減速機構５３によって増倍された電動モータ５２のトルクをラックシャフト３に軸方向の移動力として伝達する。この移動力は、ステアリングホイール１０の操舵操作を補助する操舵補助力となる。

ラックシャフト３の両端部には、ボールジョイント１１Ｌ，１１Ｒを介して左右のタイロッド１２Ｌ，１２Ｒがそれぞれ連結されている。左右のタイロッド１２Ｌ，１２Ｒは、左右の前輪１３Ｌ，１３Ｒにそれぞれ連結されている。ラックシャフト３は、車幅方向（左右方向）への進退移動により、左右のタイロッド１２Ｌ，１２Ｒを介して左右の前輪１３Ｌ，１３Ｒを転舵させる。

ラックシャフト３には、ステアリングシャフト２のピニオンシャフト２５に形成されたピニオン歯２５１に噛み合う第１のラック歯３１、及び操舵補助装置５のピニオンシャフト５４に形成されたピニオン歯５４１に噛み合う第２のラック歯３２が形成されている。ラックシャフト３は、両ピニオンシャフト２５，５４の回転に伴う軸方向移動によって、左右の前輪１３Ｌ，１３Ｒをそれぞれ転舵させる。

図２は、車両のエンジンルーム内に配置されたハウジング４及びその周辺部の構成を鉛直方向の上方から見て示す概略図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図４は、図３の一部を拡大した部分拡大図である。図２では、図面上方が車両前後方向の前方にあたり、図面下方が車両前後方向の後方にあたる。図３及び図４では、図面上方が鉛直方向の上方にあたり、図面下方が鉛直方向の下方にあたる。

ハウジング４は、エンジン７の車両後方側に配置され、車体フレーム８に取り付けられている。ハウジング４は、ラックシャフト３を収容する筒状の本体としてのラックシャフト収容部４１と、ピニオンシャフト２５を収容するピニオンシャフト収容部４２と、減速機構５３をピニオンシャフト５４と共に収容する減速機構収容部４３と、車体への固定のための複数のマウント部４４と、ラックシャフト収容部４１の前方に設けられた遮蔽板４５とを有している。ハウジング４は、アルミダイキャストにより、ラックシャフト収容部４１、ピニオンシャフト収容部４２、減速機構収容部４３、及び複数のマウント部４４が一体に成形されている。

複数のマウント部４４は、ラックシャフト収容部４１の両端部付近に設けられ、ボルト８１によって車体フレーム８に締結されている。ラックシャフト収容部４１の両端部とタイロッド１２Ｌ，１２Ｒとの間には、ラックシャフト収容部４１の内部への水分等の異物の浸入を防止する蛇腹構造のベローズ１４Ｌ，１４Ｒが取り付けられている。また、ピニオンシャフト収容部４２の上部には、ピニオンシャフト収容部４２の内部への水分等の異物の浸入を防止するカバー４２０が取り付けられている。ピニオンシャフト２５は、自在継手２４に取り付けられる一端部がカバー４２０から上方に突出している。

ＭＣＵ５０には、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３が接続される。信号線ケーブル６１は、第１の磁気センサ２６１の検出信号を伝送する一対の差動信号線６１１と、第２の磁気センサ２６２の検出信号を伝送する一対の差動信号線６１２と、第１及び第２の磁気センサ２６１，２６２の動作のための正負の電源線６１３，６１４と、これらの各電線を収容する樹脂からなるシース６１５とを有している。信号線ケーブル６１の一方の端部には、トルクセンサ２６のコネクタ受容部に嵌合されるコネクタ６１６が取り付けられ、信号線ケーブル６１の他方の端部には、ＭＣＵ５０のコネクタ受容部に嵌合されるコネクタ６１７が取り付けられている。

電源ケーブル６２は、正極電源線６２１及び負極電源線６２２からなり、バッテリー等の直流電源からＭＣＵ５０に電力を供給する。正極電源線６２１及び負極電源線６２２は、複数の素線が撚り合わされた導体６２１ａ，６２２ａが樹脂からなる絶縁体６２１ｂ，６２２ｂによって被覆されている。

通信ケーブル６３は、編組シールド６３０及び一対のツイストペア線６３１が樹脂からなるシース６３２に収容されている。電源ケーブル６２と通信ケーブル６３は、樹脂からなる管状のハーネス管６４に収容され、ワイヤハーネス６５を構成している。電源ケーブル６２及び通信ケーブル６３は、一端部がコネクタ６５１によりＭＣＵ５０に接続されている。また、ハーネス管６４から導出された電源ケーブル６２及び通信ケーブル６３の他端部には、それぞれコネクタ６５２，６５３が取り付けられている。

エンジン７は、内燃機関であり、例えばレシプロ式ガソリンエンジンである。エンジン７は、複数のシリンダ７０が形成されたシリンダブロック７１と、シリンダ７０内に配置されたピストン７２と、オイルパン７３内に配置されたクランクシャフト７４と、クランクシャフト７４に設けられたクランクピン７４１とピストン７２とを接続するコンロッド（コネクティングロッド）７５とを有している。シリンダ７０内には、図略の吸気弁の開動作により燃料との混合気が吸入され、この混合気が図略のプラグによって着火されて爆発する。そして、この燃焼圧力がピストン７２及びコンロッド７５を介してクランクシャフト７４に伝達され、クランクシャフト７４がジャーナル部７４２を中心として回転する。

エンジン７は、エンジンルーム内における発熱源であり、特に混合気の燃焼によってシリンダブロック７１が発熱する。また、エンジン７は、主としてラジエータによって放熱される冷却水によって冷却されるが、シリンダブロック７１の発熱に伴い、エンジン７の近傍に配置された部材が輻射熱によって加熱される。また、シリンダ７０からの排気が通過する排気管やターボチャージャー等もエンジンルーム内における発熱源となる。またさらに、電動モータを駆動源とする電気自動車、あるいは内燃機関及び電動モータを駆動源とする所謂ハイブリッド車の場合には、駆動源としての電動モータも発熱源となる。

これらの発熱源によりワイヤハーネス６５や信号線ケーブル６１が加熱されると、樹脂からなるハーネス管６４や、信号線ケーブル６１及び通信ケーブル６３のシース６１５，６３２、あるいは電源ケーブル６２の絶縁体６２１ｂ，６２２ｂが劣化するので、特に発熱源に近い部位では輻射熱を遮るための遮熱部材が必要となる。本実施の形態では、ハウジング４に設けられた遮蔽板４５がこの遮熱部材となり、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３を発熱源から遮蔽する。

（遮蔽板４５の構成）
遮蔽板４５は、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３の上方を覆う天板部４５１と、天板部４５１から下方に垂下する側板部４５２とを有し、ラックシャフト収容部４１と一体に成形されている。より具体的には、天板部４５１がラックシャフト収容部４１の外周面４１ａから車両前方に突出し、天板部４５１の突出方向の先端部（車両前方の端部）４５１ａから下方に側板部４５２が延在している。

本実施の形態では、天板部４５１がラックシャフト収容部４１の外周面４１ａから水平方向に突出しているが、天板部４５１の突出方向が水平方向に対して傾斜していてもよい。この場合、先端部４５１ａがラックシャフト収容部４１側の基端部４５１ｂよりも下方に位置することが望ましい。また、本実施の形態では、側板部４５２が天板部４５１の突出方向の先端部４５１ａから鉛直方向に延在しているが、側板部４５２が鉛直方向に対して傾斜していてもよい。

電源ケーブル６２及び通信ケーブル６３はハーネス管６４に収容され、信号線ケーブル６１と共に側板部４５２とラックシャフト収容部４１との間に配置されている。また、本実施の形態では、ワイヤハーネス６５及び信号線ケーブル６１が、取付対象への固定のための固定部（クランプ）９１を有するクランプ付き結束バンド９により遮蔽板４５に取り付けられている。クランプ付き結束バンド９は、帯状のバンド９２によって電源ケーブル６２及び通信ケーブル６３を含むワイヤハーネス６５と信号線ケーブル６１とを結束し、固定部９１が天板部４５１に形成された貫通孔４５１ｃに挿通されている。

クランプ付き結束バンド９は、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３を保持する本発明の保持具の一態様である。天板部４５１における貫通孔４５１ｃの周辺部分は、クランプ付き結束バンド９の固定部９１を係止する係止部４５１ｄとして形成されている。固定部９１は、弾性変形した状態で貫通孔４５１ｃに下方から上方に挿通され、貫通孔４５１ｃを通過した後に拡がって係止部４５１ｄに係止される。本実施の形態では、図２に示すように、天板部４５１に３つのクランプ付き結束バンド９の固定部９１がそれぞれ係止されている。

遮蔽板４５は、エンジン７のシリンダ７０よりも下方に配置され、シリンダブロック７１の輻射熱を遮蔽する。本実施の形態では、図２に示すように、遮蔽板４５がエンジン７の車両後方側の全体にわたって、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３を遮蔽しているが、エンジン７の車両後方側の少なくとも一部の範囲において信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３を遮蔽していれば、これらの劣化を抑制する効果が得られる。

また、本実施の形態では、車幅方向に沿って遮蔽板４５に遮蔽された部分の信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３よりも下方に側板部４５２の下端部４５２ａが位置しており、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３の全体が側板部４５２の車両後方側に配置されているが、信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３の少なくとも一部が側板部４５２の車両後方側に配置されていれば、これらの劣化を抑制する効果が得られる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本発明の実施の形態によれば、部品点数の増加をもたらすことなく遮蔽板４５によって信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３を発熱源から遮蔽することができるので、コストの上昇を抑えながらこれらのケーブル６１，６２，６３を発熱源の熱から保護することが可能となる。また、遮蔽板４５は、ラックシャフト収容部４１と一体であるので、遮蔽板４５が受けた熱が熱伝導によってラックシャフト収容部４１に放熱される。

また、本実施の形態では、遮蔽板４５が天板部４５１及び側板部４５２を有しているので、天板部４５１よりも上方に配置されたエンジン７の主たる発熱部位であるシリンダブロック７１からの輻射熱に対して各ケーブル６１，６２，６３を確実に保護することが可能となる。またさらに、本実施の形態では、遮蔽板４５にクランプ付き結束バンド９を係止する係止部４５１ｄが形成されているので、遮蔽板４５に対する各ケーブル６１，６２，６３の位置を確実に規定することができ、遮蔽板４５による遮蔽効果を確実に奏することが可能となる。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、本実施の形態では、減速機構５３がウォーム５３１及びウォームホイール５３２からなるウォームギヤ機構である場合について説明したが、これに限らず、例えば電動モータによって回転駆動されるナットを有するボールねじ機構によって電動モータの出力軸の回転を減速し、軸方向の移動力を操舵補助力としてラックシャフト３に付与してもよい。

また、本実施の形態では、ＭＣＵ５０に接続される信号線ケーブル６１、電源ケーブル６２、及び通信ケーブル６３への熱が遮蔽板４５により遮蔽される場合について説明したが、これらのケーブルのうち１つ又は２つのケーブルが遮蔽板４５により遮蔽されなくともよい。また、他のケーブルがＭＣＵ５０に接続される場合には、当該他のケーブルを遮蔽板４５により遮蔽してもよい。

１…ステアリング装置 ３…ラックシャフト（転舵軸）
４…ハウジング ４１…ラックシャフト収容部（本体）
５…操舵補助装置 ５１…制御装置
５２…電動モータ ７…エンジン（発熱源）
９…クランプ付き結束バンド（保持具） １３Ｌ，１３Ｒ…前輪（転舵輪）
４５…遮蔽板 ６１…信号線ケーブル
６２…電源ケーブル ６３…通信ケーブル
４５１…天板部 ４５２…側板部

Claims (3)

1. 軸方向への進退移動により車両の転舵輪を転舵させる転舵軸と、前記転舵軸を収容するハウジングと、前記転舵軸に前記軸方向の移動力を付与する電動モータと、前記電動モータを制御する制御装置とを備え、
   前記ハウジングは、前記転舵軸を収容する筒状の本体と、前記制御装置に接続されるケーブルを車両の発熱源から遮蔽する遮蔽板とを有し、前記遮蔽板が前記本体と一体に成形されている、
   ステアリング装置。
2. 前記遮蔽板は、前記本体の外周面から突出して前記ケーブルの上方を覆う天板部と、前記天板部から下方に垂下する側板部とを有し、
   前記側板部と前記本体との間に前記ケーブルが配置される、
   請求項１に記載のステアリング装置。
3. 前記遮蔽板に前記ケーブルを保持する保持具を係止する係止部が形成された、
   請求項１又は２に記載のステアリング装置。

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