JP3988754B2 - 車両操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロック機構を備えた車両操舵装置に関するものである。

従来、車両用の操舵装置としては、例えば特開平１１−３４８９４号公報に記載されるように、ハンドルに結合されるステアリングシャフトの途中に伝達比可変機構を設けてハンドル操舵量に対する車輪の転舵量を可変とし、その伝達比可変機構の入力軸と出力軸の相対的な回転を制限するロック機構を備えたものが知られている。このロック機構は、伝達比可変機構に内蔵されるモータのロータ側に設けられるロックホルダと、モータのステータ側に設けられるロックアームとを備えており、ロックホルダの周面に形成された凹部にロックアームを挿入して、ロックを行うものである。
特開平１１−３４８９４号公報

このような車両操舵装置にあっては、ロック機構のロック時の動作音が大きいという問題点がある。例えば、ロック機構によりロックする際、ロックアームが回転してロックホルダの凹部に挿入される。このとき、ロックアームがある程度のストロークをもって凹部に挿入される。このため、ロックアームが凹部に当接する時の動作音が大きなものとなり、車両の運転者などが違和感を生ずるおそれがある。

そこで本発明は、ロック時における動作音を低減できる車両操舵装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る車両操舵装置は、ハンドル側に連結される入力軸及び転舵輪側に連結される出力軸を有しモータの回転駆動により入力軸−出力軸間の伝達比を変化させる伝達比可変手段と、前記モータと共に回転する回転体に係合部材を係合させて前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限する回転制限手段と、を備えた車両操舵装置において、前記回転体は、その回転軸を中心として環状に形成される環状溝が設けられ、その環状溝に溝幅を大きく形成した係合部が形成され、前記係合部材は、少なくとも一方向における横幅が前記環状溝の前記係合部以外における溝幅より狭く形成される部材であって、前記環状溝内に回転可能に配置され、前記一方向における横幅を前記環状溝の溝幅の方向に向けることにより前記回転体の回転を許容し、その状態から回転して前記係合部に係合することにより前記回転体の回転を制限することを特徴とする。

この発明によれば、モータと共に回転する回転体の環状溝内に係合部材を配置し、その係合部材を回転させて環状溝の係合部に係合させ回転体の回転を制限して伝達比可変手段をロック状態とすることが可能となる。このように、係合部材が予め環状溝内に配置されているので、係合部材を環状溝内に挿入する動作が不要であり、係合部材を係合部に係合させる際に係合部材の移動量が少なくて済む。このため、係合時の動作音を低減することができる。

また本発明に係る車両操舵装置は、前記回転体において、前記環状溝において周方向に複数の前記係合部が形成され、その係合部が異なる回転角度で前記係合部材と係合することを特徴とする。

この発明によれば、係合部材の係合時において係合部材の回転角度を検出することにより、回転体の回転位置を検出することができる。

本発明によれば、ロック機構の作動音を低減できる車両操舵装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は本発明の実施形態に係る車両操舵装置の構成概要図である。

本図に示すように、車両操舵装置１には、ハンドル２の操舵力を転舵輪３に伝達させる操舵伝達系に伝達比可変機構４が設けられている。伝達比可変機構４は、ハンドル２側に連結される入力軸５及び転舵輪３側に連結される出力軸６を有し、モータ３０の回転駆動により入力軸５−出力軸６間の伝達比を変化させる伝達比可変手段として機能するものである。

伝達比可変機構４の入力軸５は、ハンドル２に接続されている。伝達比可変機構４の出力軸６は、ラックアンドピニオン式などで構成されるギヤ装置７を介して転舵輪３、３に接続されている。ギヤ装置７は、出力軸６の回転入力によりタイロッド８を移動させて転舵輪３、３を転舵させる。

入力軸５には、操舵角センサ１０が設けられている。操舵角センサ１０は、入力軸５の回転状態に基づいて、ハンドル２の操舵角度を検出する操舵角検出手段として機能する。伝達比可変機構４には、回転センサ２１が設けられている。回転センサ２１は、伝達比可変機構４に内蔵されるモータ３０の回転角などの回転状態を検出するセンサである。

操舵角センサ１０及び回転センサ２１の検出信号は、操舵制御器２０に入力される。操舵制御器２０は、車両操舵装置１の装置全体の制御を行うものであり、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などにより構成される。また、操舵制御器２０には、車両に設置される車速センサ２２の検出信号が入力される。操舵制御器２０は、操舵角センサ１０、車速センサ２２などの検出信号に基づいて伝達比可変機構４に駆動信号を出力して伝達比を調整し操舵制御を行う。

伝達比可変機構４には、モータ３０、減速機４０及びロック機構５０が収容されている。モータ３０は、操舵制御器２０の駆動制御信号を受けて駆動する電動機である。モータ３０のステータ３１は、伝達比可変機構４のハウジング４ａに取り付けられている。モータ３０のロータ３２は、回転軸３３、減速機４０及びハウジング４ａを介して出力軸６に接続されている。

減速機４０は、モータ３０の回転出力を減速して出力する減速手段である。減速機４０としては、例えば遊星歯車機構が用いられる。また、減速機４０として、波動歯車機構などを用いてもよい。この減速機４０は、ハンドル２の操舵力に減速したモータ３０の回転力を加え、ハウジング４ａを介して出力軸６に対し出力を行う。

ロック機構５０は、モータ３０と回転する回転体６０に係合部材７０を係合させて入力軸５と出力軸６の相対的な回転を制限する回転制限手段である。回転体６０は、例えばモータ３０の回転軸３３に取り付けられ、モータ３０の回転駆動に従って回転する。係合部材７０は、例えばハウジング４ａに取り付けられている。

図２〜６にロック機構５０の説明図を示す。

図２に示すように、ロック機構５０は、回転体６０及び係合部材７０を備えて構成されている。回転体６０は、円形の板体であって、その中心位置に回転軸３３を貫通させた状態で回転軸３３に取り付けられている。回転体６０には、環状溝６１が形成されている。環状溝６１は、回転体６０の回転中心軸を中心として環状に形成される溝である。この環状溝６１は、例えば、回転体６０の外周面を周方向に沿って連続的に凹ませて形成される。

環状溝６１には、溝幅を大きくした係合部６２が形成されている。例えば、環状溝６１において、係合部６２以外の箇所は一定の溝幅ｗ１で形成され、係合部６２は溝幅ｗ１より大きい溝幅ｗ２で形成される。係合部６２は、周方向に所定の間隔で複数設けることが好ましい。係合部６２は、係合部材７０を係合させるためのものであり、係合部材７０の形状に応じた形状で形成される。例えば、係合部材７０が矩形状である場合、その係合部材７０が回転した際に係合できる様、矩形状に切り欠いた形状に形成される。

係合部材７０は、環状溝６１内に配置され、回転可能に取り付けられている。この係合部材７０は、環状溝６１の係合部６２に係合して回転体６０の回転を防止し、ロック機構５０をロック状態とする部材である。係合部材７０は、少なくとも一方向における横幅ｗが環状溝６１の係合部６２以外における溝幅ｗ１より狭く形成されている。この係合部材７０は、横幅ｗの方向を環状溝６１の溝幅ｗ１の方向に向けることにより回転体６０の回転を許容する。一方、図３に示すように、係合部材７０は、回転して係合部６２に係合することにより回転体６０の回転を制限する。

図４に示すように、係合部材７０は、例えば、回転装置８０に取り付けられ、その回転装置８０の作動により環状溝６１内で回転可能となっている。回転装置８０は、ハウジング４ａに固定され、モータ３０のステータ３１側（図１参照）に取り付けられている。この回転装置８０は、アクチュエータ８１、回転軸８２及びコイルバネ８３を備えて構成されている。アクチュエータ８１は、操舵制御器２０（図１参照）の作動制御信号に応じて回転駆動するアクチュエータであり、例えばロータリ式ソレノイドが用いられる。

アクチュエータ８１には、回転軸８２を介して係合部材７０が取り付けられている。また、回転軸８２には、コイルバネ８３が取り付けられている。このコイルバネ８３は、回転軸８２を付勢して係合部材７０をロック方向に回転させるための弾性部材であり、アーム部材８４を介して回転軸８２を付勢する。コイルバネ８３は、例えば、回転装置８０のケース８５とアーム部材８４との間に張設されている。

図５に示すように、コイルバネ８３は、回転軸８２の回転中心からズレた位置に取り付けられ、係合部材７０を係合部６２に係合させてロック状態にするように回転軸８２を付勢している。しかし、この付勢力に抗して、アクチュエータ８１が回転駆動することにより、コイルバネ８３が伸びた状態となり、係合部材７０が環状溝６１と平行する方向に向けられ、回転体６０の回転が許容される。この状態からアクチュエータ８１が作動停止すると、図６に示すように、コイルバネ８３の付勢力により、係合部材７０が環状溝６１に対し斜めに傾き、係合部６２に係合される状態となり、回転体６０の回転が禁止される。

次に、本実施形態に係る車両操舵装置の動作を説明する。

図１において、車両のイグニションスイッチ（以下、「ＩＧ」という。）のオフ操作が行われると、操舵制御器２０から伝達比可変機構４にロック制御信号が出力される。これにより、回転装置８０が非作動状態となり、図３に示すように、係合部材７０が回転し、環状溝６１の係合部６２に係合する。この係合部材７０の係合により、回転体６０は左右のいずれの方向にも回転が制限される。そして、図１において、モータ３０のロータ３２側とステータ３１側の相対的な回転が制限され、伝達比可変機構４の入力軸５と出力軸６の相対的な回転が制限され、ロック状態となる。

このとき、図３に示すように、係合部材７０が予め環状溝６１内に配置されているので、係合部材７０を環状溝６１内に挿入する動作を行うことなく、係合部材７０を係合部６２に係合してロック状態とすることができる。従って、係合部材７０を係合部６２に係合させる際に係合部材７０の移動量が小さくて済み、係合時の動作音を低く抑えることができる。

例えば、回転体６０及び係合部材７０として金属製のものを用いる場合、ロック動作の際に係合部材７０の移動ストロークが大きいと、係合部材７０が回転体６０に当接する際の動作音が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態に係る車両操舵装置１においては、ロック動作の際に係合部材７０自体を回転させるだけでロック状態とすることができ、係合部材７０の移動量を小さくできる。このため、ロック時の動作音の低減が図れることとなる。

一方、車両のＩＧのオン操作が行われると、図１において、操舵制御器２０から伝達比可変機構４にロック解除制御信号が出力される。これにより、回転装置８０が作動する。すると、図２に示すように、係合部材７０が環状溝６１と平行となるように回転し、係合部材７０の係合が外れ、ロック機構５０のロック状態が解除される。

以上のように、本実施形態に係る車両操舵装置１によれば、モータ３０と共に回転する回転体６０の環状溝６１内に係合部材７０を配置し、その係合部材７０を回転させて環状溝６１の係合部６２に係合させ回転体６９の回転を制限して伝達比可変機構４をロック状態とすることができる。このように、係合部材７０が予め環状溝６１内に予め配置されているので、ロック状態とする際、係合部材７０を環状溝６１内に挿入する動作が不要であり、係合部材７０を係合部６２に係合させる時に係合部材７０の移動量が少なくて済む。このため、係合時の動作音を低く抑えることができる。

また、本実施形態に係る車両操舵装置１において、環状溝６１に複数の係合部６２を設ける場合、各係合部６２において係合部材７０が異なる角度で係合されるように係合部６２を形成することが好ましい。

例えば、図７に示すように、環状溝６１の各係合部６２において、係合部材７０を異なる回転角度で係合するように係合部６２を形成しておく。これにより、係合部材７０が係合されている際に係合部材７０の回転角度又は回転位置を回転センサで検出し、係合部材７０の回転角度又は回転位置に応じて係合部材７０の係合位置を検出することができ、回転体６０の回転位置を検出することができる。

本発明の実施形態に係る車両操舵装置の構成概略図である。 図１の車両操舵装置におけるロック機構の説明図である。 図１の車両操舵装置におけるロック機構の説明図である。 図１の車両操舵装置におけるロック機構の説明図である。 図４のＶ−Ｖにおける回転装置の断面図である。 図４のＶ−Ｖにおける回転装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る車両操舵装置の変形例における環状溝の展開図である。

符号の説明

１…車両操舵装置、２…ハンドル、３…転舵輪、４…伝達比可変機構（伝達比可変手段）、５…入力軸、６…出力軸、１０…操舵角センサ、２０…操舵制御器、２２…車速センサ、３０…モータ、３１…ステータ、３２…ロータ、３３…回転軸、４０…減速機、５０…ロック機構（回転制限手段）、６０…回転体、６１…環状溝、６２…係合部、７０…係合部材、８０…回転装置。

Claims (2)

1. ハンドル側に連結される入力軸及び転舵輪側に連結される出力軸を有しモータの回転駆動により入力軸−出力軸間の伝達比を変化させる伝達比可変手段と、前記モータと共に回転する回転体に係合部材を係合させて前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限する回転制限手段と、を備えた車両操舵装置において、
   前記回転体は、その回転軸を中心として環状に形成される環状溝が設けられ、その環状溝に溝幅を大きく形成した係合部が形成され、
   前記係合部材は、少なくとも一方向における横幅が前記環状溝の前記係合部以外における溝幅より狭く形成される部材であって、前記環状溝内に回転可能に配置され、前記一方向における横幅を前記環状溝の溝幅の方向に向けることにより前記回転体の回転を許容し、その状態から回転して前記係合部に係合することにより前記回転体の回転を制限すること、
   を特徴とする車両操舵装置。
2. 前記回転体は、前記環状溝において周方向に複数の前記係合部が形成され、その係合部が異なる回転角度で前記係合部材と係合することを特徴とする請求項１に記載の車両操舵装置。

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