JP2020050130A - 操舵装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】減速機をコンパクト化しつつラックハウジング内方の負圧発生を抑制する。【解決手段】ラックシャフト130と、ラックハウジング131と、ピニオンシャフト160と、ピニオンシャフト160に一体回転可能に連結されたウォームホイール159と、ウォームシャフトとを有する減速機150と、筒状の減速機ハウジング151と、前記ウォームシャフトを駆動するモータ140と、減速機ハウジング151の開口を封止する板状のカバー180と、カバー180に貫通状態で取り付けられる呼吸弁170とを備え、カバー180は、外面よりピニオンシャフト160側に呼吸弁170が位置するように取り付けられる陥凹状の取付部181を備える操舵装置100。【選択図】図4
Description
本発明は、モータの出力に基づき転舵輪を転舵させ、車両などを操向する操舵装置に関する。
例えば、電動パワーステアリング装置においては、モータの出力が減速機を介してステアリングシャフトやラックシャフトにアシストトルクとして付与される構造が採用される。また昨今では、ステアバイワイヤ(SBW:Steer By Wire)と称される技術が注目されている。このステアバイワイヤという技術は、運転者が操作するステアリングホイールと、転舵輪とが機械的に接続されておらず、ステアリングホイールの操作状態を信号として出力し、当該信号に基づきモータが減速機を介して転舵輪を転舵する技術である。
これらの操舵装置に用いられるラックシャフトはラックハウジングに覆われ、水、泥などから遮断されている。また、ラックハウジングの内方が負圧になると、水、泥などが流入するため、ラックハウジング、またはラックハウジングに連通する部分には呼吸弁が取り付けられる場合がある。
特許文献1には、ラックハウジングに連通する減速機ハウジングに呼吸弁が取り付けられた操舵装置が記載されている。
昨今では、エンジンルーム内に配置される部材の小型化の要求が強く、呼吸弁を含めた減速機ハウジングを小型化することが課題となっている。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、小型化された減速機を有する操舵装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の1つである操舵装置は、モータの回転トルクを減速機により増加させて転舵輪の転舵に用いる操舵装置であって、前記転舵輪に連結されるラックシャフトと、前記ラックシャフトを収容するラックハウジングと、前記ラックシャフトと噛み合うピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに一体回転可能に連結されたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフトとを有する減速機と、前記ウォームホイールを収容し前記ラックハウジングと連通する筒状の減速機ハウジングと、前記ウォームシャフトを駆動するモータと、前記減速機ハウジングの開口を封止する板状のカバーと、前記カバーに貫通状態で取り付けられる呼吸弁とを備え、前記カバーは、前記カバーの外面より前記ピニオンシャフト側に前記呼吸弁が位置するように取り付けられる陥凹状の取付部を備える。
これによれば、呼吸弁がカバーから外方に突出することがなく、減速機ハウジング全体として小型化を図ることが可能となる。
また、前記カバーの前記取付部は、前記呼吸弁の取り付け部分から外面に向かって徐々に径が広がるテーパ面を備えても構わない。
これによれば、呼吸弁の周囲の空間を広く確保することができ、陥凹状の取付部に水、泥などが溜まりにくくすることができる。
また、前記カバーの外面に対する前記テーパ面の角度は、前記モータの回転軸に対する前記カバーの外面の角度よりも小さくてもよい。
これによれば、陥凹状の取付部から水、泥を自然に排出することが可能となる。
また、前記カバーは、前記呼吸弁から離れた位置において前記呼吸弁を囲むように前記取付部から外面に向かって立設される防護壁と、前記防護壁を周方向において複数に分断するスリットとを備えてもよい。
これによれば、防護壁によって、呼吸弁に異物が付着することを防止できる。また、スリットにより、防護壁と呼吸弁の間に水、泥などが溜まることを防止できる。
本発明によれば、加工が容易な減速機ハウジングのカバーに陥凹状の取付部を設け、ここに呼吸弁を取り付けることで、簡単に減速機ハウジングの小型化を図ることができる。
次に、本発明に係る操舵装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
図1は、操舵装置全体を示す図である。図2は、減速機ハウジングとラックハウジングとの関係を示す断面図である。これらの図に示すように、操舵装置100は、モータ140の出力である回転トルクを減速機150により増加させていわゆるタイヤである転舵輪201の転舵に用い、車両などの操向を行う装置である。本実施の形態の場合、操舵装置100は、運転者が操舵する操舵部材200を備え、ステアリングシャフト110、およびラックシャフト130を介して転舵輪201を機械的に転舵できる装置であり、操舵部材200を運転者が回転させることにより発生する操舵トルクに応じて転舵輪201の転舵を補助する力を付与することができる操舵装置である。操舵装置100は、複数の軸体が自在継手により連結されたステアリングシャフト110と、ステアリングシャフト110の先端に接続されるピニオン120と、ピニオン120に噛み合うラックシャフト130と、ラックシャフト130を収容するラックハウジング131と、モータ140と、モータ140の回転トルクを増加させる減速機150と、減速機150を収容する減速機ハウジング151と、減速機150の出力軸として機能するピニオンシャフト160と、呼吸弁170と、カバー180とを備えている。
ラックシャフト130は、軸方向に長い断面略円形の棒状の部材であり、ラックハウジング131に収容されている。ラックシャフト130の両端部は、タイロッド(図示略)を介して転舵輪201に連結されている。ラックシャフト130は、操舵部材200の回転に伴って、ピニオン120の回転がラックシャフト130の往復動に変換され、ラックシャフト130が軸方向に移動することにより転舵輪201が旋回し、操向が行われるようになっている。
ラックハウジング131は、車両に固定され、内部に収容したラックシャフト130を軸方向にガイドする部材であり、ラックシャフト130に交差して接触するピニオン120が挿入される筒状のピニオン挿入部132(図1参照)と、ラックシャフト130を収容し、ラックシャフト130を軸方向に往復動可能に保持する筒状のラックシャフト収容部133と、ラックシャフト130に交差した状態でラックに噛み合うピニオンシャフト160の一部が挿入される筒状のシャフト挿入部134とを備えている。ラックハウジング131は、例えばアルミニウム合金により形成される。また、ラックハウジング131の両端部には、ゴム等で形成された蛇腹管状のブーツ135が、取り付けられている。ブーツ135によりラックハウジング131の長手方向の両開口端部が封止され、ピニオン挿入部132の開口部なども封止されているため、ラックハウジング131はある程度密閉された状態となり、内方に水、泥などが侵入することを防止している。
モータ140は、アシストトルクを発生させる電動の駆動源である。モータ140には、モータ用のECU(Electronic Control Unit)が取り付けられる場合があり、操舵部材200により加えられたトルクや車速の情報に基づきアシストに適したトルクが出力される。本実施の形態の場合、モータ140の回転軸Mは、ラックシャフト130の延在方向と平行、またはほぼ平行に配置されている。これにより、ラックシャフト130の延在方向に対して垂直な方向においてラックハウジング131からのモータ140の突出量を抑制することができ、エンジンルーム内における操舵装置100のコンパクト化を図ることができる。
減速機150は、モータ140の出力軸の回転速度を歯車によって減速し、減速に対して反比例したトルクをピニオンシャフト160に出力する装置である。本実施の形態の場合、減速機150は、モータ140の出力軸に接続されるウォームシャフト(図示省略)とウォームシャフトに噛み合う出力歯車であるウォームホイール159からなるウォーム減速機が採用されている。ウォームホイール159は、ピニオンシャフト160に一体回転可能に連結されている。
減速機ハウジング151は、ウォームシャフトやウォームホイール159(図2参照)を回転可能に支持し、ウォームシャフトやウォームホイール159を収容する筐体である。減速機ハウジング151は、ピニオンシャフト160が挿通される貫通孔部156が設けられており、貫通孔部156を介してラックハウジング131と連通している。本実施の形態の場合、減速機ハウジング151は、径の異なる二つの円筒が同軸上に配置された形状の部材であり、ウォームホイール159が収容されている大径部分の一端部は円形に開口している。減速機ハウジング151の貫通孔部156に取り付けられている軸受152は、ピニオンシャフト160、およびウォームホイール159を軸支しており、ウォームホイール159に対し軸受152と反対側には軸受が設けられていない。減速機ハウジング151を構成する材料は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、操舵装置100の軽量化のためアルミニウムを主成分とする合金が用いられている。
図3は、カバーと呼吸弁を分解した状態で示す斜視図である。図4は、ラックハウジングに減速機ハウジングが取り付けられた状態の傾き状態を示す断面図である。これらの図に示すように、カバー180は、減速機ハウジング151の大径部分の一端に配置される開口を封止する板状の部材であり、ウォームホイール159側に向かって陥凹する取付部181を備えている。本実施の形態の場合、減速機ハウジング151の開口は円形であるため、カバー180は円板形状であり、減速機ハウジング151の外側から開口を塞いでいる。また、カバー180の中央部分には、陥凹状の取付部181が設けられている。カバー180の呼吸弁170の周囲には、外方に向けて突出する防護壁183が設けられている。
取付部181は、カバー180の外面、図4中の破線Fで示されるカバー180の内最も外側に存在する面よりもピニオンシャフト160側に呼吸弁170が位置するように陥凹した部分である。取付部181の形状は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、取付部181の底部である呼吸弁170の取り付け部分から外面に向かって徐々に径が広がるテーパ面182を備えており、取付部181は、逆円錐台形状を形成している。カバー180の外面に対するテーパ面182の角度θ2(図4参照)は、モータ140の回転軸Mに対するカバー180の外面の角度θ1よりも小さくなるように設定されている。これによれば、取付部181に付着した水、泥などを比較的容易に取付部181外に排出することができ、呼吸弁170の周囲に水が溜まることを防止できる。
防護壁183は、呼吸弁170から所定の距離離れた位置において呼吸弁170を囲むように取付部181の底部から外面に向かって立設される円環状の部分である。防護壁183の突出高さは特に限定されるものではないが、カバー180に取り付けられた状態の呼吸弁170の高さ位置と同等以上であることが好ましく、カバー180の外面は越えないように設定される。また、防護壁183は閉じた円環形状ではなく、スリット184(図3参照)によって周方向において複数に分断されている。防護壁183は、内方に配置された呼吸弁170に異物が付着し、呼吸弁170の機能が低下することを防止するものである。防護壁183に設けられたスリット184は、防護壁183に囲まれた部分に水、泥などが溜まることを防止している。
カバー180を構成する材料は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、樹脂が採用されている。カバー180を樹脂にすることで、減速機150全体の軽量化を図ることができ、取付部181、防護壁183、およびスリット184を容易に一体的に製造することが可能となる。
呼吸弁170は、カバー180の取付部181の底部に貫通状態で取り付けられラックハウジング131、および減速機ハウジング151の内部圧力が負圧になることを空気を通過させることにより防止し、かつ水、泥などの内部への侵入を防止する部材である。呼吸弁170の構造は特に限定されるものではなく、例えばラビリンス構造により空気の流通を確保しつつ水、泥などの侵入を防ぐものでも構わない。本実施の形態の場合、呼吸弁170は、通気性を備えつつ、外部から水、泥などが進入することを抑制することができる膜状部材を備えている。具体的に膜状部材としてはゴア(登録商標)メンブレンを例示することができる。
ピニオンシャフト160は、減速機150のウォームホイール159に一体的に回転するように連結され減速機150により増幅されたモータ140の回転トルクを出力する軸体である。ピニオンシャフト160は、軸受152を介して減速機ハウジング151に回転可能に取り付けられている。本実施の形態の場合、ピニオンシャフト160は、ラックシャフト130と噛みあって、ラックシャフト130に力を付与する。なお、ピニオンシャフト160のラックハウジング131側の先端は、第二軸受139を介してラックハウジング131に回転可能に取り付けられている。
本実施の形態に係る操舵装置100によれば、ラックハウジング131は減速機ハウジング151を介して呼吸弁170が取り付けられているため、温度変化などにより熱膨張が繰り返されてもラックハウジング131が負圧になることが無く水、泥などの内部への侵入を抑制することができる。
呼吸弁170は、カバー180に取り付けられているため、ラックハウジング131や減速機ハウジング151等に呼吸弁170を取り付けるための複雑な構造部分を設ける必要が無い。従ってラックハウジング131が減速機ハウジング151の生産効率を向上させることが可能となる。
呼吸弁170は、減速機ハウジング151のカバー180の外面から突出しないように陥凹状の取付部181の底部に取り付けられているため、減速機150全体の大きさに影響を与えることなく呼吸弁170の機能を発揮することができる。また、減速機150が小型となるため、エンジンルーム内において他の部材と干渉することを回避できる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。
例えば、呼吸弁170は、カバー180の外面から所定の距離でピニオンシャフト160側に配置する例を示したが、呼吸弁170の外側の面とカバー180の外面とが面一になるように呼吸弁170を配置しても構わない。この場合、取付部181の深さが浅くなり、カバー180の外面に対するテーパ面182の角度θ2を小さくすることができる。これにより取付部181からの水、泥などの自然排出をより容易に実現することが可能となる。
また、ピニオンシャフト160の軸方向において、ピニオンシャフト160と呼吸弁170とが対向するピニオンシャフト160の端部に孔を設け、呼吸弁170の一部が前記孔の中に配置されるようにしてもよい。これにより、ピニオンシャフト160の軸方向において、減速機150および減速機ハウジング151の小型化を図ることができる。
また、操舵装置100は、図5に示すように、操舵部材200とラックシャフト130とが機械的に連結されず、操舵部材200の回転角などをセンサ等で読み取り、センサ等の信号に基づいてラックシャフト130がピニオンシャフト160の回転により往復動し、転舵輪201を転舵するいわゆるSBW(Steer By Wire System)であってもよい。
さらに、操舵装置100は、図6に示すように、操舵部材200、ステアリングシャフト110などを備えず、コンピュータが操向を行う無人操舵装置であっても構わない。
本発明は車両などの操舵装置であって、人による操舵力をアシストすることができる操舵装置、操舵部材と転舵輪とが機械的に接続されず、電気的に操舵されるSBW、無人操舵装置などに利用可能である。
100…操舵装置、110…ステアリングシャフト、120…ピニオン、130…ラックシャフト、131…ラックハウジング、132…ピニオン挿入部、133…ラックシャフト収容部、134…シャフト挿入部、135…ブーツ、139…第二軸受、140…モータ、150…減速機、151…減速機ハウジング、152…軸受、156…貫通孔部、159…ウォームホイール、160…ピニオンシャフト、170…呼吸弁、180…カバー、181…取付部、182…テーパ面、183…防護壁、184…スリット、200…操舵部材、201…転舵輪
Claims (4)
- モータの回転トルクを減速機により増加させて転舵輪の転舵に用いる操舵装置であって、
前記転舵輪に連結されるラックシャフトと、
前記ラックシャフトを収容するラックハウジングと、
前記ラックシャフトと噛み合うピニオンシャフトと、
前記ピニオンシャフトに一体回転可能に連結されたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛み合うウォームシャフトとを有する減速機と、
前記ウォームホイールを収容し前記ラックハウジングと連通する筒状の減速機ハウジングと、
前記ウォームシャフトを駆動するモータと、
前記減速機ハウジングの開口を封止する板状のカバーと、
前記カバーに貫通状態で取り付けられる呼吸弁とを備え、
前記カバーは、前記カバーの外面より前記ピニオンシャフト側に前記呼吸弁が位置するように取り付けられる陥凹状の取付部を備える
操舵装置。 - 前記カバーの前記取付部は、前記呼吸弁の取り付け部分から外面に向かって徐々に径が広がるテーパ面を備える
請求項1に記載の操舵装置。 - 前記カバーの外面に対する前記テーパ面の角度は、前記モータの回転軸に対する前記カバーの外面の角度よりも小さい
請求項2に記載の操舵装置。 - 前記カバーは、
前記呼吸弁から離れた位置において前記呼吸弁を囲むように前記取付部から外面に向かって立設される防護壁と、
前記防護壁を周方向において複数に分断するスリットとを備える
請求項1から3のいずれか一項に記載の操舵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018181353A JP2020050130A (ja) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 操舵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018181353A JP2020050130A (ja) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 操舵装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2020050130A true JP2020050130A (ja) | 2020-04-02 |
Family
ID=69995435
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2018181353A Pending JP2020050130A (ja) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 操舵装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2020050130A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022149370A1 (ja) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | Kyb株式会社 | 減速機 |
-
2018
- 2018-09-27 JP JP2018181353A patent/JP2020050130A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022149370A1 (ja) * | 2021-01-06 | 2022-07-14 | Kyb株式会社 | 減速機 |
JP2022106213A (ja) * | 2021-01-06 | 2022-07-19 | Kyb株式会社 | 減速機 |
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