JP3926670B2

JP3926670B2 - 伝達比可変操舵装置

Info

Publication number: JP3926670B2
Application number: JP2002128168A
Authority: JP
Inventors: 清内山; 元康山盛; 哲也金子; 修渡辺; 慎利中津; 巡児河室; 隆博小城
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP2003320945A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵ハンドルの操舵角と転舵系の転舵角との伝達比を変化させる伝達比可変操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、特開２０００−２１１５４１号公報記載の伝達比可変操舵装置が知られている。この伝達比可変操舵装置は、ハウジング９０と、このハウジング９０と一体回転可能に設けられる入力軸９１と、ハウジング９０に回転可能に支承された出力軸９２と、ハウジング９０内に固定され、モータ軸９３ａを回転可能なモータ９３と、ハウジング９０内に設けられた波動歯車機構からなるギヤ機構９４と、ハウジング９０内に設けられたロック機構９５と、ハウジング９０外で入力軸９１と同軸に設けられたスパイラルケーブル装置９６とを備えている。
【０００３】
入力軸９１は図示しない等速ジョイントを介して図示しない操舵ハンドルに連結されており、操舵ハンドルの操舵角が入力軸９１に伝達されるようになっている。また、出力軸９２は図示しない等速ジョイントを介して図示しないピニオンに連結されており、ピニオンの回転が図示しないラックバーを平行移動するようになっている。こうして、出力軸９２は転舵系に転舵角を伝達する。
【０００４】
モータ９３はハウジング９０内に固定されるモータハウジング９３ｂを有している。モータハウジング９３ｂ内にはステータ９３ｃが固定されており、ステータ９３ｃ内にはステータ９３ｃによって回転駆動されるロータ９３ｄが設けられている。モータ軸９３ａは、ロータ９３ｄに固定され、ロータ９３ｄの両端で軸方向に突出されている。このモータ軸９３ａのスパイラルケーブル装置９６側の一端は、ハウジング９０にボール軸受９０ａを介して回転可能に支承されているとともに、ロック機構９５によりハウジング９０に固定可能になっている。他方、モータ軸９３ａの他端はギヤ機構９４に接続されている。
【０００５】
ギヤ機構９４は、モータ軸９３ａの他端が嵌入されてモータ軸９３ａと一体回転可能なウェーブジェネレータ９４ａを有している。このウェーブジェネレータ９４ａは、軸直角断面が楕円形状のカム９４１ａと、このカム９４１ａの外周に設けられたボール軸受９４２ａとからなる。ボール軸受９４２ａの内輪はカム９４１ａの外周に固定されており、ボール軸受９４２ａの外輪はボールを介して弾性変形可能である。ウェーブジェネレータ９４ａの外周にはボール軸受９４２ａの外輪と一体的に環状のフレクスプライン９４ｂが設けられている。フレクスプライン９４ｂの外周には外歯が形成されている。また、ハウジング９０内のモータ９３側には環状のステイサーキュラスプライン９４ｃが形成されている。ステイサーキュラスプライン９４ｃの内周にはフレクスプライン９４ｂの外歯と同数の内歯が形成され、これによりステイサーキュラスプライン９４ｃはフレクスプライン９４ｂと噛合している。さらに、ハウジング９０内の外側にはステイサーキュラスプライン９４ｃと隣接して環状のドライブサーキュラスプライン９４ｄが軸受メタル９０ｂを介して回転可能に支承されている。ドライブサーキュラスプライン９４ｄの内周にはフレクスプライン９４ｂの外歯より少ない歯数の内歯が形成され、これによりドライブサーキュラスプライン９４ｄもフレクスプライン９４ｂと噛合している。ドライブサーキュラスプライン９４ｄは可動フランジ９４ｅに固定され、可動フランジ９４ｅは出力軸９２に固定されている。
【０００６】
ロック機構９５は、モータ軸９３ａのスパイラルケーブル装置９６側の一端の外周に固定されたロックホルダ９５ａと、ハウジング９０に対して軸心と平行な枢軸回りで揺動可能に軸支され、駆動装置により駆動されるロックバー９５ｂとを有している。ロックホルダ９５ａの外周には複数のロック溝が凹設されており、ロックバー９５ｂの一端にはロック溝に係合可能な係合爪部が形成されている。
【０００７】
また、スパイラルケーブル装置９６は、図示しない車体に保持される筒状の筐体９６ａと、この筐体９６ａの内側に筐体９６ａに対して相対回転可能に設けられ、ハウジング９０外でハウジング９０に固定された内筒９６ｂとを有している。また、筐体９６ａと内筒９６ｂとの間には複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル９６ｃが設けられており、このフレキシブルフラットケーブル９６ｃは、一端が内筒９６ｂに接続されて内筒９６ｂの周囲に巻回され、他端が筐体９６ａに接続されている。フレキシブルフラットケーブル９６ｃと接続されて内筒９６ｂから延出するリード線はモータ９３のステータ等に接続され、フレキシブルフラットケーブル９６ｃと接続されて筐体９６ａから延出するリード線は車体の図示しないバッテリ及びＥＣＵ（電子制御装置）にコネクタにより接続される。
【０００８】
この伝達比可変操舵装置では、ロックバー９５ｂの係合爪部がロックホルダ９５ａのロック溝と係合していない状態において、運転手が操舵ハンドルを操舵すると、入力軸９１を介してハウジング９０に操舵角が伝達される。この際、その操舵角に応じてモータ９３がロータ９３ｄを回転駆動する。ロータ９３ｄの回転はモータ軸９３ａを介してギヤ機構９４に伝達され、ここで減速されて出力軸９２が回転駆動される。
【０００９】
また、ロックバー９５ｂの係合爪部がロックホルダ９５ａのロック溝と係合している状態では、運転手が操舵ハンドルを操舵すると、入力軸９１を介してハウジング９０に操舵角が伝達されるとともに、モータ軸９３ａにも操舵角が伝達される。モータ軸９３ａの回転はギヤ機構９４に伝達され、出力軸９２が回転駆動される。
【００１０】
こうしてこの伝達比可変操舵装置では、非常時にロック機構９５の駆動装置がロックバー９５ｂを駆動することにより入力軸９１とモータ軸９３ａとをロック可能な状態としつつ、操舵角と転舵角との伝達比が可変された状態で転舵系に転舵角が伝達される。また、ロック機構９５は、運転手がイグニッションスイッチのオフ操作を行なう際にも、駆動装置がロックバー９５ｂを駆動して入力軸９１とモータ軸９３ａとをロックすることとし、これによりシステム停止時の操舵を確保しようとしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の伝達比可変操舵装置では、ロック機構９５におけるロックホルダ９５ａのロック溝とロックバー９５ｂの係合爪部との係合についての詳細が明らかでなかった。
【００１２】
この点、特開２００１−４８０２８号には、図６に示すように、伝達比可変操舵装置の他のロック機構８５が開示されている。このロック機構８５では、モータ軸８３ａと一体回転可能にロックホルダ８６が設けられているとともに、ハウジング８０に軸心と平行な枢軸８０ａ回りで揺動可能にロックバー８７が軸支されている。ロックホルダ８６の外周には、複数の広角の第１ロック溝８６ａが凹設されているとともに、第１ロック溝８６ａ内に複数の狭角の第２ロック溝８６ｂがさらに深く凹設されている。ロックバー８７の一端には第１、２ロック溝８６ａ、８６ｂに係合可能な係合爪部８７ａが形成されている。
【００１３】
この公報記載のロック機構８５を備えた伝達比可変操舵装置では、広角の第１ロック溝８６ａにロックバー８７の係合爪部８７ａが係合し、これによってハウジング８０とモータ軸８３ａとの相対回転を抑制しつつ、狭角の第２ロック溝８６ｂにロックバー８７の係合爪部８７ａが確実に係合するようにしている。このため、この伝達比可変操舵装置では、非常時及びイグニッションスイッチのオフ時において、ハウジング８０つまり入力軸とモータ軸８３ａとのロックをより確実にすることができる。
【００１４】
しかしながら、同公報記載のロック機構では、運転手がイグニッションスイッチのオフ操作を行なう際、既に入力軸とモータ軸とがロックされた状態になっていると考える運転手の期待感を損ねる場合があった。
【００１５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、イグニッションスイッチのオフ時における運転手の期待感を損ねない伝達比可変操舵装置を提供することを解決すべき課題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題解決のために鋭意研究を行い、イグニッションスイッチが操舵ハンドルの右に位置している右ハンドル車において、イグニッションスイッチのオフ操作を運転手が右手で行う際、運転手が左手で操舵ハンドルを僅かに左回りに回転させる点に着目し、本発明を完成させるに至った。
【００１７】
すなわち、本発明の伝達比可変操舵装置は、ハウジングと、該ハウジングと一体回転可能に設けられ、操舵ハンドルの操舵角を伝達する入力軸と、該ハウジング内に固定され、モータ軸を回転可能なモータと、該ハウジングに回転可能に支承され、転舵系に転舵角を伝達する出力軸と、該ハウジング内で該モータ軸と該出力軸との間に設けられ、該モータ軸の回転角を増減して該出力軸に出力するギヤ機構と、該ハウジング内で該入力軸と該モータ軸との間に設けられ、該入力軸と該モータ軸とをロックするロック機構とを備え、該操舵角と該転舵角との伝達比を可変する伝達比可変操舵装置において、前記ロック機構は、前記モータ軸と一体回転可能に設けられ、外周に複数のロック溝が凹設されたロックホルダと、前記ハウジングに軸心と平行な枢軸回りで揺動可能に軸支され、一端に該ロック溝に係合可能な係合爪部をもつロックバーとを有し、該ロック溝は、広角の第１ロック溝と、該第１ロック溝より深く凹設され、イグニッションスイッチの位置とは逆方向に前記操舵ハンドルが回転された時に該係合爪部が係合する狭角の第２ロック溝とからなることを特徴とする。
【００１８】
本発明の伝達比可変操舵装置では、運転手がイグニッションスイッチのオフ操作を行う際、ハウジングに軸心と平行な枢軸回りで揺動可能に軸支されたロックバーがモータ軸と一体回転可能に設けられたロックホルダをロックする。この際、ロックホルダの外周に凹設された複数のロック溝のうち、第１ロック溝が広角であることから、第１ロック溝にロックバーの係合爪部が係合され易い。
【００１９】
ここで、イグニッションスイッチが操舵ハンドルの右に位置している車において、運転手がそのオフ操作を右手で行う際、左手は操舵ハンドルを把持しているため、操舵ハンドルは僅かに左回りに回転する。このため、操舵ハンドルから見て、ロックホルダも僅かに左回りに回転する。また、イグニッションスイッチが操舵ハンドルの左に位置している車において、運転手がそのオフ操作を左手で行う際、右手は操舵ハンドルを把持しているため、操舵ハンドルは僅かに右回りに回転する。このため、操舵ハンドルから見て、ロックホルダも僅かに右回りに回転する。これらの際、この伝達比可変操舵装置では、ロックバーの係合爪部が狭角の第２ロック溝に係合する。
【００２０】
こうして、係合爪部が第２ロック溝に係合することによって、ロックホルダがロックバーに確実にロックされるため、システム停止時の操舵を確実に確保できる。また、操舵ハンドルのガタを抑制することができるとともに、そのガタによる異音の発生を抑制することができる。
【００２１】
したがって、本発明の伝達比可変操舵装置によれば、イグニッションスイッチのオフ時における運転手の期待感を損ねることがない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態を比較形態とともに図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
（実施形態）
実施形態の伝達比可変操舵装置１は、図１に示すように、イグニッションスイッチが操舵ハンドル７０の右に位置している右ハンドル車のステアリング装置に用いられる。このテアリング装置は、車両の操舵ハンドル７０が入力軸としての上部ステアリングシャフト７１の上端に図示しない等速ジョイントを介して接続されている。また、上部ステアリングシャフト７１の下端と、出力軸としての下部ステアリングシャフト７２の上端とが伝達比可変操舵装置１を介して接続されている。
【００２４】
また、下部ステアリングシャフト７２の下端には図示しない等速ジョイントを介して図示しないピニオンが設けられ、このピニオンがステアリングギヤボックス７３内においてラック７４に噛合されている。ラック７４の両端にはそれぞれタイロッド７５の一端が接続されるとともに、各タイロッド７５の他端にはナックルアーム７６を介して転舵輪７７が接続されている。
【００２５】
さらに、上部ステアリングシャフト７１には操舵ハンドル７０の操舵角を検出する舵角センサ７８が設けられ、下部ステアリングシャフト７２には転舵輪７７の転舵角を検出する転舵角センサ７９が設けられている。これら舵角センサ７８及び転舵角センサ７９により検出された操舵ハンドル７０の操舵角及び転舵輪７７の転舵角はＥＣＵ８０に入力されるようになっている。ＥＣＵ８０には、車両速度を検出する車速センサ８１から出力される車両速度も入力されるようになっている。そして、ＥＣＵ８０は、伝達比可変操舵装置１に対して、この伝達比可変操舵装置１を制御するための制御信号を出力するようになっている。
【００２６】
伝達比可変操舵装置１を図２に拡大して示す。この伝達比可変操舵装置１は、一体に結合されているハウジング６〜８内に、ロック機構３、モータ４及びギヤ機構としての波動歯車機構５が設けられ、ハウジング６外にはスパイラルケーブル装置２が設けられている。そして、上部ステアリングシャフト７１の下端７１ａと、下部ステアリングシャフト７２の上端７２ａとが伝達比可変操舵装置１に接続されている。
【００２７】
ハウジング６の上部ステアリングシャフト７１側には筒状の嵌合部６ａが形成されている。この嵌合部６ａに上部ステアリングシャフト７１の下端７１ａが板バネ６ｂを介して嵌合されており、これによりハウジング６と上部ステアリングシャフト７１とが一体として回転するようになっている。
【００２８】
モータ４はハウジング７内に固定されるモータハウジング１０を有している。モータハウジング１０はモータハウジング本体１０ａとモータエンドプレート１０ｂとからなる。モータハウジング本体１０ａは、中央に軸孔１０ｃをもつカップ状をなし、ハウジング７に固定されている。このモータハウジング本体１０ａの上部ステアリングシャフト７１側には、モータハウジング本体１０ａの開口部を塞ぐようにモータエンドプレート１０ｂが固定されている。モータハウジング本体１０ａの内周面にはステータ１２が固定され、ステータ１２内にはステータ１２によって回転駆動されるロータ１４が設けられている。ロータ１４にはモータ軸１３が固定され、モータ軸１３はロータ１４の両端で軸方向に突出されている。また、モータ軸１３の一端１３ａはモータエンドプレート１０ｂとの間に設けたボール軸受１５により支承されており、モータ軸１３の他端１３ｂはモータハウジング本体１０ａの軸孔１０ｃとの間に設けたボール軸受１６により支承されている。これにより、モータ軸１３はモータハウジング本体１０ａ、ハウジング６〜８に対して同軸で回転可能になっている。このモータ軸１３のスパイラルケーブル装置２側の一端１３ａは、ロック機構３によりハウジング６〜８に固定可能になっている。他方、モータ軸１３の他端１３ｂは波動歯車機構５に接続されている。
【００２９】
波動歯車機構５は、モータ軸１３の他端１３ｂが嵌入されてモータ軸１３と一体回転可能なウェーブジェネレータ１７を有している。このウェーブジェネレータ１７は、軸直角断面が楕円形状のカム１７ａと、このカム１７ａの外周に設けられたボール軸受１７ｂとからなる。軸受１７ｂの内輪はカム１７ａの外周に固定されており、ボール軸受１７ｂの外輪はボールを介して弾性変形可能である。ウェーブジェネレータ１７の外周にはボール軸受１７ｂの外輪と一体的に弾性変形可能な環状のフレクスプライン１９が設けられている。このフレクスプライン１９の外周には外歯１９ａが形成されている。また、ハウジング７内のモータ４側には環状のステイサーキュラスプライン２０が形成されている。ステイサーキュラスプライン２０の内周にはフレクスプライン１９の外歯１９ａより多い歯数の内歯２０ａが形成され、これによりステイサーキュラスプライン２０はフレクスプライン１９と噛合している。さらに、ハウジング７内の下部ステアリングシャフト７２側にはステイサーキュラスプライン２０と隣接して環状のドライブサーキュラスプライン２１が軸受メタル７ａを介して回転可能に支承されている。ドライブサーキュラスプライン２１の内周にはフレクスプライン１９の外歯１９ａと同数の内歯２１ａが形成され、これによりドライブサーキュラスプライン２１もフレクスプライン１９と噛合している。モータハウジング本体１０ａと波動歯車機構５との間には保護プレート９が設けられている。そして、ドライブサーキュラスプライン２１には下部ステアリングシャフト７２の上端７２ａが固定されている。
【００３０】
ロック機構３は、図２又は図３に示すように、モータ軸１３のスパイラルケーブル装置２側の一端１３ａの外周に固定されたロックホルダ２４と、ハウジング６に対して軸心と平行な枢軸２５ａ回りで揺動可能に軸支され、図示しない駆動装置により駆動されるロックバー２５とを有している。ロックホルダ２４の外周には、４つの広角の第１ロック溝２４ａと、各第１ロック溝２４ａ間で第１ロック溝２４ａより深く凹設された４つの狭角の第２ロック溝２４ｂとからなる４組のロック溝が凹設されている。ロックバー２５の一端には第１、２ロック溝２４ａ、２４ｂに係合可能な係合爪部２５ｂが形成されている。第２ロック溝２４ｂは、操舵ハンドル７０（図１参照）から見て、操舵ハンドル７０の左回転時に係合爪部２５ｂが係合するようになっている。
【００３１】
また、図２に示すスパイラルケーブル装置２は、図示しない車体に保持される筒状の筐体２６と、この筐体２６の内側に筐体２６に対して相対回転可能に設けられ、ハウジング６外でハウジング６に固定された内筒２７とを有している。また、筐体２６と内筒２７との間には複数のリード線を絶縁被覆してなるフレキシブルフラットケーブル２８が設けられており、このフレキシブルフラットケーブル２８は、一端が内筒２７に接続されて内筒２７の周囲に巻回され、他端が筐体２６に接続されている。フレキシブルフラットケーブル２８と接続されて内筒２７から延出するリード線はモータ４のステータ１２等に接続され、フレキシブルフラットケーブル２８と接続されて筐体２６から延出するリード線は車体の図示しないバッテリ及びＥＣＵ８０にコネクタにより接続される。
【００３２】
以上のような実施形態の伝達比可変操舵装置１では、図３に示すように、運転手が図示しないイグニッションスイッチのオフ操作を行う際、ロックバー２５がモータ軸１３と一体回転するロックホルダ２４をロックする。この際、ロックホルダ２４の外周に凹設された第１ロック溝２４ａが広角であるため、第１ロック溝２４ａにロックバー２５の係合爪部２５ｂが係合され易い。
【００３３】
ここで、運転手がそのオフ操作を右手で行う際、左手は図１に示す操舵ハンドル７０を把持しているため、操舵ハンドル７０は僅かに左回りに回転する。このため、操舵ハンドル７０から見て、ロックホルダ２４も僅かに左回りに回転する。この際、図３に示すように、この伝達比可変操舵装置１では、ロックバー２５の係合爪部２５ｂが狭角の第２ロック溝２４ｂに係合する。
【００３４】
こうして、係合爪部２５ｂが第２ロック溝２４ｂに係合することによって、ロックバー２５が最も深くロックホルダ２４に挿入される。この際、係合爪部２５ｂの右側で第１、第２ロック溝２４ａ、２４ｂの共通する壁がロックバー２５と確実に係合するため、ロックホルダ２４がさらに左回りに回転することを確実に規制する。こうして、運転手がイグニッションスイッチのオフ操作を行う際のロックホルダ２４の回転方向を考慮することで、確実にロックすることが可能なロック機構３を得ることができる。このため、システム停止時の操舵が確実に確保される。また、操舵ハンドル７０のガタを抑制することができるとともに、そのガタによる異音の発生を抑制することができる。
【００３５】
したがって、実施形態の伝達比可変操舵装置１によれば、イグニッションスイッチのオフ時における運転手の期待感を損ねることがない。
【００３６】
（比較形態）
比較形態の伝達比可変操舵装置では、図４に示すように、ロックホルダ２４の外周に４つの広角の第１ロック溝２４ｃと４つの狭角の第２ロック溝２４ｄとからなる４組のロック溝が凹設されている。第２ロック溝２４ｄは、操舵ハンドル７０（図１参照）から見て、操舵ハンドル７０の右回転時に係合爪部２５ｂが係合するようになっている。他の構成は実施形態と同様である。
【００３７】
この比較形態の伝達比可変操舵装置においても、運転手が図示しないイグニッションスイッチのオフ操作を右手で行う際、操舵ハンドル７０から見て、操舵ハンドル７０が僅かに左回りに回転する。この際、係合爪部２５ｂは、第２ロック溝２４ｄに係合せず、広角の第１ロック溝２４ｃ上で摺動してしまう。こうであれば、ロックホルダ２４がロックバー２５に確実にロックされないため、システム停止時の操舵に懸念がある。また、操舵ハンドル７０にガタを生じ、かつそのガタにより異音も発生する。この状態を回避しようとすれば、運転手は、イグニッションスイッチのオフ操作を右手で行いながら、操舵ハンドル７０を右回りに回転させなければならない。
【００３８】
このため、比較形態の伝達比可変操舵装置では、既に上部ステアリングシャフト７１とモータ軸１３とがロックされた状態になっていると考える運転手の期待感を損ねることとなる。
【００３９】
なお、イグニッションスイッチが操舵ハンドルの左に位置している車においては、上記比較形態が実施形態となり、上記実施形態が比較形態となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の伝達比可変操舵装置に係るステアリング装置の構成図である。
【図２】実施形態の伝達比可変操舵装置の縦断面図である。
【図３】実施形態の伝達比可変操舵装置のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】比較形態の伝達比可変操舵装置のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【図５】従来の伝達比可変操舵装置の縦断面図である。
【図６】従来の伝達比可変操舵装置のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。
【符号の説明】
６、７、８…ハウジング
７０…操舵ハンドル
７１…入力軸（上部ステアリングシャフト）
１３…モータ軸
４…モータ
７２…出力軸（下部ステアリングシャフト）
５…ギヤ機構（波動歯車機構）
３…ロック機構
１…伝達比可変操舵装置
２４ａ、２４ｂ…ロック溝（２４ａ…第１ロック溝、２４ｂ…第２ロック溝）
２４…ロックホルダ
２５ａ…枢軸
２５ｂ…係合爪部
２５…ロックバー

Claims

ハウジングと、該ハウジングと一体回転可能に設けられ、操舵ハンドルの操舵角を伝達する入力軸と、該ハウジング内に固定され、モータ軸を回転可能なモータと、該ハウジングに回転可能に支承され、転舵系に転舵角を伝達する出力軸と、該ハウジング内で該モータ軸と該出力軸との間に設けられ、該モータ軸の回転角を増減して該出力軸に出力するギヤ機構と、該ハウジング内で該入力軸と該モータ軸との間に設けられ、該入力軸と該モータ軸とをロックするロック機構とを備え、該操舵角と該転舵角との伝達比を可変する伝達比可変操舵装置において、前記ロック機構は、前記モータ軸と一体回転可能に設けられ、外周に複数のロック溝が凹設されたロックホルダと、前記ハウジングに軸心と平行な枢軸回りで揺動可能に軸支され、一端に該ロック溝に係合可能な係合爪部をもつロックバーとを有し、該ロック溝は、広角の第１ロック溝と、該第１ロック溝より深く凹設され、イグニッションスイッチの位置とは逆方向に前記操舵ハンドルが回転された時に該係合爪部が係合する狭角の第２ロック溝とからなることを特徴とする伝達比可変操舵装置。