JP2021172232A

JP2021172232A - 操舵装置

Info

Publication number: JP2021172232A
Application number: JP2020077734A
Authority: JP
Inventors: 闘暉尾▲崎▼; Toun Ozaki; 成章坂本; Nariaki Sakamoto; 哲次宮野; Tetsuji Miyano; 安浩鎌谷; Yasuhiro Kamatani
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2021-11-01

Abstract

【課題】小型化された回転規制機構を備えた操舵装置の提供。【解決手段】操作部材２１０と共に回転する軸部材１１０と、軸部材１１０を保持する保持部材１２０と、軸部材１１０と一体に回転する回転爪１３１を備える回転係合部材１３０と、第一姿勢と、第二姿勢と、の二つの姿勢に変更可能に保持部材に取り付けられる規制部材１４０と、を備え、規制部材１４０は、第一姿勢において、回転爪１３１の回転を規制する第一規制部１４１と、回転爪１３１と当接して第二姿勢に変更する力を受ける第一当接部１４３と、第二姿勢において、回転爪１３１の回転を規制する第二規制部１４２と、回転爪１３１と当接して第一姿勢に変更する力を受ける第二当接部１４４と、を備える操舵装置１００。【選択図】図４

Description

本発明は、転舵輪と機械的に接続されず、信号（情報）により転舵輪を転舵させる操作部材に連結される操舵装置に関する。

操作部材と転舵輪とが機械的に分離されているリンクレス・ステア・バイ・ワイヤシステムでは、いわゆるステアリングホイールなどの操作部材の回転は機械的に制限されない。従って、操作部材の回転を所定の範囲に規制する機構を別途設ける必要がある。

例えば特許文献１には、操作部材の回転を規制する機構として、固定係合部材と、操作部材と共に回転する回転係合部材と、これらの中間に配置され固定係合部材と回転係合部材との両方に係合し自由に回転が可能な中間係合部材を備える多段式のメカストッパ機構が開示されている。

特開２０１３−１９３６７６号公報

ところが、３６０度以上の回転を許容する多段式のメカストッパ機構は、回転軸方向に中間部材が配置されるため、回転軸方向に長くなる傾向にある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、３６０度以上の回転を許容するメカストッパ機構を備えた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、転舵輪と機械的に接続されていない操作部材を回転可能に保持する操舵装置であって、前記操作部材の操作に応じて回転する軸部材と、前記軸部材を回転可能に保持する保持部材と、前記軸部材と一体に回転する回転爪を備える回転係合部材と、前記回転爪の第一回転方向の回転を規制する第一姿勢と、前記回転爪の第一回転方向とは逆の第二回転方向の回転を規制する第二姿勢と、の二つの姿勢に変更可能に前記保持部材に取り付けられる規制部材と、を備え、前記規制部材は、前記第一姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第一回転方向に回転する前記回転爪と係合して回転を規制する第一規制部と、前記第一姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第二回転方向に回転する前記回転爪と当接して第二姿勢に変更する力を受ける第一当接部と、前記第二姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第二回転方向に回転する前記回転爪と係合して回転を規制する第二規制部と、前記第二姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第一回転方向に回転する前記回転爪と当接して第一姿勢に変更する力を受ける第二当接部と、を備える。

本発明によれば、操舵装置の回転軸方向の長さを短くでき、操舵装置のコンパクト化を図ることができる。

図１は、操舵装置を備えた操舵システムを示す図である。図２は、操舵装置の外観を示す斜視図である。図３は、分解した状態の操舵装置を示す斜視図である。図４は、規制状態の回転係合部材近傍の一部を透明化して正面から示す平面図である。図５は、姿勢変更状態の回転係合部材近傍の一部を透明化して正面から示す平面図である。図６は、途中状態の回転係合部材近傍の一部を透明化して正面から示す平面図である。図７は、姿勢維持機構の別例を示す平面図である。

以下に、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、構成要素の位置関係、および接続状態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として説明する場合があるが、請求項に記載されていない構成要素については、その請求項に係る発明に関しては任意の構成要素であるとして説明している。また、図面は、本発明を説明する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、操舵装置を備えた操舵システムを示す図である。操舵システム２００は、運転者が操作部材２１０を操作した操作量を信号（情報）に変換し、信号を受信したＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２４０が転舵機構２３０を制御することにより転舵輪２２０を転舵するシステムである。

操作部材２１０は、運転者から転舵のための操作を受ける装置であり、操舵装置１００に連結されている。操作部材２１０の形状は特に限定されるものではないが、本実施の形態ではいわゆるステアリングホイールを例示している。操作部材２１０は、操舵装置１００が備える軸部材１１０に連結され、操舵装置１００に回転可能に保持されている。

転舵機構２３０は、ＥＣＵ２４０によって制御される転舵モータ２３２を駆動源として、転舵輪２２０を転舵させる機構であり、本実施の形態の場合、ラックシャフト２３１と、転舵モータ２３２と、転舵モータ２３２の回転駆動力を増幅してラックシャフト２３１に伝達するピニオンシャフトを備えた転舵減速機２３３と、直動するラックシャフト２３１と転舵輪２２０とを連結するタイロッド２３４と、を備えている。

図２は、操舵装置の外観を示す斜視図である。図３は、分解した状態の操舵装置を示す斜視図である。操舵装置１００は、転舵輪２２０と機械的に接続されていない操作部材２１０を回転可能に保持する装置であって、軸部材１１０と、保持部材１２０と、回転係合部材１３０と、規制部材１４０と、を備えている。本実施の形態の場合、操舵装置１００は、固定爪１５０を備えている。

軸部材１１０は、操作部材２１０に機械的に連結され、操作部材２１０の操作に応じて回転する棒状の部材である。本実施の形態の場合、軸部材１１０は、反力モータ（不図示）に接続され、操作部材２１０を操作する運転者に対し運転状態に応じた操舵感覚などを付与するトルクが加えられる。

保持部材１２０は、軸部材１１０を回転可能に保持する軸受などの部材である。本実施の形態の場合、ウォーム減速機の筐体が保持部材１２０として機能している。ウォーム減速機は、反力モータと軸部材１１０との間に介在配置され、反力モータのトルクを増幅して軸部材１１０に伝達する。ウォーム減速機の筐体である保持部材１２０は、ベアリングを介してウォームホイール、およびウォームホイールに固定される軸部材１１０を回転可能に保持している。

回転係合部材１３０は、軸部材１１０に取り付けられ、軸部材１１０の軸周りに軸部材１１０と一体に回転する部材であり、回転爪１３１を備えている。回転係合部材１３０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、軸部材１１０が刺し通される円筒状である。回転係合部材１３０は、軸部材１１０の端部の周面に固定されている。

回転爪１３１は、軸部材１１０の周方向において、規制部材１４０と係合し、また規制部材１４０と当接して規制部材１４０の姿勢を変更する部材である。本実施の形態の場合、回転爪１３１は、回転係合部材１３０と一体に形成されている。回転爪１３１は、回転係合部材１３０の保持部材１２０側の端面から軸部材１１０の軸に沿って保持部材１２０に向かって突出している。回転爪１３１の形状は、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、回転爪１３１は、丸棒形状となっている。

図４は、回転係合部材近傍の一部を透明化して正面から示す平面図である。図５は、回転係合部材近傍の一部を透明化して正面から示す平面図である。規制部材１４０は、回転爪１３１の第一回転方向１０１（図４中時計回り）の回転を規制する第一姿勢（図４中のａの段）と、回転爪１３１の第一回転方向１０１とは逆の第二回転方向１０２（図４中反時計回り）の回転を規制する第二姿勢と、の二つの姿勢に変更可能に前記保持部材に取り付けられる部材である。

規制部材１４０は、回転爪１３１との当接（係合を含む）部分として第一規制部１４１、第二規制部１４２、第一当接部１４３、および第二当接部１４４を備えている。

第一規制部１４１は、図４中のａの段に示す第一姿勢において、図中の二点鎖線で示す二つの円の間の領域である回転爪１３１の回転領域１３２内に配置され、第一回転方向１０１に回転する回転爪１３１と係合して回転を規制する部分である。

第二規制部１４２は、図４中のｂの段に示す第二姿勢において、回転爪１３１の回転領域１３２内に配置され、第二回転方向１０２に回転する回転爪１３１と係合して回転を規制する部分である。

本実施の形態の場合、第一規制部１４１、および第二規制部１４２（以下これらをまとめて「規制部」と記載する場合がある。）は、回転爪１３１と係合する方向にそれぞれ窪んだ形状となっている。

第一当接部１４３は、図５中のａの段に示す第一姿勢において、回転爪１３１の回転領域１３２内に配置され、第二回転方向１０２に回転する回転爪１３１と当接して規制部材１４０を第二姿勢に変更する力を受ける部分である。

第二当接部１４４は、図５中のｂの段に示す第二姿勢において、回転爪１３１の回転領域１３２内に配置され、第一回転方向１０１に回転する回転爪１３１と当接して規制部材１４０を第二姿勢に変更する力を受ける部分である。

第一当接部１４３、および第二当接部１４４は、回転爪１３１と擦れながら規制部材１４０の姿勢を変更する力を受ける部分であり、力を受ける方向に滑らかに窪んだ形状となっている。

本実施の形態の場合、規制部材１４０は、保持部材１２０に対し揺動可能に軸支される軸支部１４５を備え、第一規制部１４１、および第一当接部１４３は、規制部材１４０の一方の端部に配置され、第二規制部１４２、および第二当接部１４４は、軸支部１４５に対し第一規制部１４１、および第一当接部１４３の反対側の他方の端部に配置されている。また、第一規制部１４１、および第二規制部１４２は、規制部材１４０の同じ側の面に配置され、第一当接部１４３、および第二当接部１４４は、規制部材１４０の同じ側の面に配置され、第一規制部１４１、および第二規制部１４２が配置される規制部材１４０の面と、第一当接部１４３、および第二当接部１４４が配置される規制部材１４０の面とは相互に背向する面となっている。

固定爪１５０は、保持部材１２０に固定され、保持部材１２０に揺動可能に軸支されている規制部材１４０の一方の規制部が回転爪１３１から受ける力を他方の規制部と当接して受け止め、回転爪１３１の回転を規制する部材であり、図４に示すように、第一固定爪１５１、および第二固定爪１５２を備えている。

第一固定爪１５１は、保持部材１２０に固定され、第一規制部１４１と回転爪１３１との係合により発生する力に抗する力を軸支部１４５の反対側の他方の端部で受け止める部材である。

第二固定爪１５２は、保持部材１２０に固定され、第二規制部１４２と回転爪１３１との係合により発生する力に抗する力を軸支部１４５の反対側の一方の端部で受け止める部材である。

本実施の形態の場合、第一固定爪１５１は、規制部材１４０に第一姿勢を維持させるために規制部材１４０を磁着する第一磁石として機能し、第二固定爪１５２は、規制部材１４０に第二姿勢を維持させるために規制部材１４０を磁着する第二磁石として機能している。第一固定爪１５１と第二固定爪１５２とは一体となっており、全体として丸棒形状を呈した永久磁石となっている。なお、固定爪１５０は、磁化させることにより永久磁石としてもよく、永久磁石を固定爪１５０として取り付けても構わない。また、丸棒状の部材の表面にシート状の磁石を巻き付けて磁石として機能する固定爪１５０としてもよい。

次に、操舵装置１００の動作について説明する。図４中ａの段に示すように、第一回転方向１０１の回転が規制された状態から、軸部材１１０が第二回転方向１０２に回転すると、軸部材１１０の回転に伴い、回転爪１３１が回転する。図６中ａの段に示すような回転爪１３１が第二回転方向１０２に回転している間は、第一磁石として機能する第一固定爪１５１が、規制部材１４０の第二規制部１４２と磁着しており、操舵装置１００に振動などが発生しても規制部材１４０は第一姿勢を維持する。

軸部材１１０が第二回転方向１０２に回転していくと、回転爪１３１は、図５中ａの段に示すように、規制部材１４０の第一当接部１４３に当接する。軸部材１１０がさらに第二回転方向１０２に回転すると、回転爪１３１は、規制部材１４０を押し倒しながら回転する。本実施の形態の場合、回転爪１３１がある程度、規制部材１４０を倒すと、図６中ｂの段に示すように、第二磁石として機能する第二固定爪１５２の磁力により規制部材１４０は第二姿勢となる。

さらに、軸部材１１０が第二回転方向１０２に回転していくと、図４中ｂの段に示すように第二姿勢の規制部材１４０の第二規制部１４２と回転爪１３１とが当接し、軸部材１１０の回転が規制される。以上の状態から第一回転方向１０１に回転する場合は上記と逆の動作になる。

上記実施の形態に係る操舵装置１００によれば、軸部材１１０の径方向の外側に揺動可能な規制部材１４０により７２０度に近い角度範囲での回転を許容し、前記角度範囲の両端で回転を規制することができる。従って、軸部材１１０の軸方向において短い操舵装置１００を実現できる。

また、回転爪１３１と規制部材１４０とが当接する回転位置が一定であるため、様々な操作部材２１０の回転位置で打音が生じることを防止し、また、打音の発生頻度も低減できるため、運転者への不快感を低減させることができる。

また、揺動可能に軸支されている規制部材１４０は磁石により姿勢が固定されているため振動により暴れることを防止し、異音の発生を抑制することができる。

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、図７に示すように、ａの段に示す第一姿勢を維持する力を発生させ、またｂの段に示す第二姿勢を維持する力を発生させ、姿勢変更時に変形する付勢部材１６１を備えるラッチ機構１６０を操舵装置１００は備えても構わない。

本発明に係る操舵装置は、操作部材の操作に応じて回転する軸部材の回転範囲を機械的に制限することができる操舵装置であり、例えば、リンクレス・ステア・バイ・ワイヤシステムにおける操舵装置に適用することができる。

１００…操舵装置、１０１…第一回転方向、１０２…第二回転方向、１１０…軸部材、１２０…保持部材、１３０…回転係合部材、１３１…回転爪、１３２…回転領域、１４０…規制部材、１４１…第一規制部、１４２…第二規制部、１４３…第一当接部、１４４…第二当接部、１４５…軸支部、１５０…固定爪、１５１…第一固定爪、１５２…第二固定爪、１６０…ラッチ機構、１６１…付勢部材、２００…操舵システム、２１０…操作部材、２２０…転舵輪、２３０…転舵機構、２３１…ラックシャフト、２３２…転舵モータ、２３３…転舵減速機、２３４…タイロッド

Claims

転舵輪と機械的に接続されていない操作部材を回転可能に保持する操舵装置であって、
前記操作部材の操作に応じて回転する軸部材と、
前記軸部材を回転可能に保持する保持部材と、
前記軸部材と一体に回転する回転爪を備える回転係合部材と、
前記回転爪の第一回転方向の回転を規制する第一姿勢と、前記回転爪の第一回転方向とは逆の第二回転方向の回転を規制する第二姿勢と、の二つの姿勢に変更可能に前記保持部材に取り付けられる規制部材と、を備え、
前記規制部材は、
前記第一姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第一回転方向に回転する前記回転爪と係合して回転を規制する第一規制部と、
前記第一姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第二回転方向に回転する前記回転爪と当接して第二姿勢に変更する力を受ける第一当接部と、
前記第二姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第二回転方向に回転する前記回転爪と係合して回転を規制する第二規制部と、
前記第二姿勢において、前記回転爪の回転領域内に配置され、第一回転方向に回転する前記回転爪と当接して第一姿勢に変更する力を受ける第二当接部と、を備える
操舵装置。
前記規制部材は、
揺動可能に軸支される軸支部を備え、
前記第一規制部、および前記第一当接部は、前記規制部材の一方の端部に配置され、
前記第二規制部、および前記第二当接部は、前記軸支部に対し前記第一規制部、および前記第一当接部の反対側の他方の端部に配置される
請求項１に記載の操舵装置。
前記保持部材に固定され、前記第一規制部と前記回転爪との係合により発生する力に抗する力を前記軸支部の反対側の他方の端部で受け止める第一固定爪と、
前記保持部材に固定され、前記第二規制部と前記回転爪との係合により発生する力に抗する力を前記軸支部の反対側の一方の端部で受け止める第二固定爪と、
を備える請求項２に記載の操舵装置。
前記第一姿勢を維持する第一磁石と、
前記第二姿勢を維持する第二磁石と、
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。
前記第一姿勢、および前記第二姿勢を維持する力を発生させる付勢部材を備えるラッチ機構を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の操舵装置。