JP4019909B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材の操作に応じて駆動されるモータを備え、該モータの回転を舵取機構中の操舵軸に伝えて操舵を行わせる構成とした車両用操舵装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両の操舵は、車室の内部において運転者によりなされる操舵部材の操作(一般的にはステアリングホイールの回転操作)を、操向車輪(一般的には左右の前輪)の舵取りのために車室の外部に配された舵取機構に伝えて行われる。
【0003】
このような操舵を行わせるための操舵装置として、近年、操舵部材に加えられる操舵トルクの検出結果に基づいて回転駆動される操舵補助用のモータを備え、該モータの回転力を舵取機構に伝えて操舵を補助する構成とした操舵装置(電動パワーステアリング装置)が広く実用化されている。また、操舵部材の操作の方向、操作量の検出結果に基づいて回転駆動される操舵用のモータを備え、該モータの回転力を操舵部材から機械的に分離された舵取機構に伝えて操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置も一部において実用化されている。
【0004】
この種の操舵装置は、例えば、前記モータの回転運動を直線運動に運動変換して舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸の軸長方向の移動を左右の操向車輪に伝えて操舵を行わせる構成となっている。モータの回転から操舵軸の移動への運動変換は、操舵軸の外周面に形成されたねじ溝と、該ねじ溝に螺合するボールナットとを備えるボールねじ機構を用い、前記モータからの伝動によるボールナットの回転に応じたねじ溝の螺進を利用して操舵軸を移動させる構成が広く採用されている(例えば、特許文献1、2参照)。なお前記操舵軸は、例えば、ラックピニオン式舵取装置におけるラック軸である。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−278813号公報
【特許文献2】
特公平4−28583号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
さて、特許文献1、2に開示された操舵装置は、操舵軸を支持するハウジングの外側に取り付けたモータの回転をボールナットに伝える伝動手段の構成が相違しており、特許文献1においては、前記モータの出力軸に取り付けた駆動歯車の回転を、中間歯車を介してボールナットの外周に周設された従動歯車に伝え、該ボールナットを回転せしめる歯車伝動が採用されている。
【0007】
また特許文献2においては、前記モータの出力軸に取り付けた駆動プーリとボールナットの外周に周設された従動プーリとの間に伝動ベルトを張架し、前記出力軸の回転を伝動ベルトを介してボールナットに伝え、該ボールナットを回転せしめるベルト伝動が採用されている。
【0008】
しかしながらこれらにおいては、モータから操舵軸までの間に夫々2種の伝動機構(歯車機構又はベルト機構とボールねじ機構)が存在し、伝動系の構成が複雑であるという問題があった。
【0009】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操舵部材の操作に応じて回転駆動されるモータから操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成により確実に行わせ得る新規な伝動手段を備える車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る車両用操舵装置は、操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、前記モータに連動連結され、外周面に螺旋溝が形成された溝付き軸と、前記操舵軸の外周面を軸長方向の適長に亘って平坦化して設けた平坦部に軸長方向に並設されており、軸長方向と略直交する向きに延びる複数の凹溝と、前記溝付き軸及び操舵軸の外面に軸長方向に沿って対向する各別の対向部、並びにこれらの対向部の両端を相互に連絡する連絡部を有する循環路と、該循環路の内部を相互に連なって循環し、前記対向部において前記螺旋溝及び凹溝に係合された複数の伝動ボールとを備えることを特徴とする。
【0011】
本発明においては、モータからの伝動により溝付き軸が回転し、該溝付き軸の外周面に形成された螺旋溝の螺進により、該螺旋溝に係合する伝動ボールを循環路内に送り出し、該循環路内にて相互に連なる伝動ボールを循環せしめる。伝動ボールは、操舵軸の外周面を平坦化して設けた平坦部に並設された複数の凹溝に係合しており、循環する伝動ボールは、複数の凹溝の夫々に軸長方向の押圧力を加えて、操舵軸を操舵のために軸長方向に移動させる。モータから操舵軸への伝動は、両者間にて循環する伝動ボールの作用により、回転運動から直線運動への運動変換を含めてなされる。溝付き軸は、モータの出力軸の外周面に螺旋溝を形成し、該出力軸と一体に構成してもよく、またモータの出力軸と別体に構成し、該出力軸と適宜の連結手段により連結してもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。本図に示す車両用操舵装置は、操舵補助用のモータ3の回転力を操舵軸としてのラック軸1に伝え、該ラック軸1を軸長方向に移動させて操舵を補助するラックピニオン式の電動パワーステアリング装置として構成されている。
【0013】
ラック軸1は、円筒形をなすラックハウジングH1 の内部に軸長方向への移動自在に支持され、図示しない車体の左右方向に延設されている。ラックハウジングH1 の両側に突出するラック軸1の両端は、操向車輪としての左右の前輪10,10のナックルアーム11,11に各別のタイロッド12,12を介して連結されており、ラック軸1の左右両方向の移動によりタイロッド12,12を介してナックルアーム11,11を押し引きし、左右の前輪10,10を転舵せしめる構成となっている。
【0014】
ラックハウジングH1 の一側端部近傍には、これと軸心を交叉させてピニオンハウジングH2 が連設されており、該ピニオンハウジングH2 の内部には、軸回りでの回転自在にピニオン軸2が支持されている。ピニオン軸2は、ピニオンハウジングH2 の上方への突出端のみが図示してあり、この突出端は、コラム軸20を介して操舵部材としてのステアリングホイール21に連結されている。
【0015】
ピニオンハウジングH2 の内部に延設されたピニオン軸2の下半部には、図示しないピニオンが一体に設けてある。また、ラックハウジングH1 の内部に支持されたラック軸1には、図示しないラック歯が、ピニオンハウジングH2 との交叉位置を含めた適長に亘って形成されており、このラック歯が、ピニオン軸2の下半部に設けられた前記ピニオンに噛合させてある。
【0016】
以上の構成により、操舵のためにステアリングホイール21が回転操作された場合、該ステアリングホイール21にコラム軸20を介して連結されたピニオン軸2が回転し、この回転が、前記ピニオン及びラック歯の噛合部においてラック軸1の軸長方向の移動に変換され、この移動により前述の如く左右の前輪10,10が転舵され、ステアリングホイール21の操作に応じた操舵がなされる。
【0017】
このような操舵を補助する操舵補助用のモータ3は、ラックハウジングH1 の中途部外面に突設された伝動ハウジング40に、ラックハウジングH1 の内部のラック軸1と略平行をなすようにフランジ固定されており、伝動ハウジング40及びラックハウジングH1 の内部に以下の如く配された伝動手段4(図2及び図3参照)によりラック軸1に伝動構成されている。
【0018】
図2は、操舵補助用のモータ3からラック軸1への伝動手段4の概略構成を示す縦断面図、図3は、図2の III−III 線による拡大断面図である。図2に示す如くモータ3が取り付けられる伝動ハウジング40は、ラックハウジングH1 の内部に連通しており、伝動ハウジング40の内部に突出するモータ3の出力軸30の先端部には、半円形断面を有する螺旋溝42が外周面に形成された溝付き軸41が、同軸的に連設されている。
【0019】
一方、ラックハウジングH1 の内部に支持されたラック軸1には、伝動ハウジング40内部の溝付き軸41と対向する部位を軸長方向の適長に亘って平坦化してなる平坦部43が設けてあり、この平坦部43には、半円形断面を有し軸長方向と略直交する向きに延びる複数の凹溝44,44…が、軸長方向の所定間隔毎に並設されている。
【0020】
伝動手段4は、以上の如く形成された螺旋溝42及び凹溝44,44…と、これらの間に構成された循環路45と、該循環路45の内部を循環する複数の伝動ボール46,46…とを備えて構成されている。
【0021】
循環路45は、円形断面を有するパイプであり、螺旋溝42が形成された溝付き軸41の外周面に軸長方向に沿って近接対向する第1の対向部48と、凹溝44,44…が並設されたラック軸1の平坦部43に軸長方向に沿って近接対向する第2の対向部49とを備え、これらの同側端部を各別の連絡部50により連絡して構成されており、図3に示す如く、連絡部50の中途を同側の伝動ハウジング40の内壁面に沿わせて固定ブラケット47により固定し、第1,第2の対向部48,49の前述した対向状態を保って支持されている。
【0022】
このような循環路45の内部の伝動ボール46,46…は、夫々が相互に接触して縦列に並んだ状態で収納されている。循環路45の第1,第2の対向部48,49は、図2に示す如く、螺旋溝42及び凹溝44,44…との対向側を適長に亘って切欠いてあり、これらの切欠き部から露出する前記伝動ボール46,46…の半部は、半円形断面を有する螺旋溝42及び凹溝44,44…に夫々係合させてある。
【0023】
以上の構成によりモータ3が回転駆動された場合、出力軸30の先端部に連設された溝付き軸41が軸回りに連動回転し、該溝付き軸41の外周面に形成された螺旋溝42が螺進する。このとき、循環路45による拘束下にて螺旋溝42に係合する伝動ボール46,46…の夫々には、螺旋溝42と対向する第1の対向部48の延設方向、即ち、溝付き軸41の軸長方向に生じる螺旋溝42の見かけ上の移動に応じて軸長方向の移動力が加えられる。
【0024】
図4は、本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図であり、螺旋溝42が形成された溝付き軸41、凹溝44,44…が形成されたラック軸1の平坦部43、及びこれらの間を循環する伝動ボール46,46…のボール列が略示されている。前述の如く、モータ3の回転に応じて螺旋溝42と係合する伝動ボール46,46…に加えられる移動力は、移動方向下流側にて相互に接触して並ぶ伝動ボール46,46…に順次伝達され、これらの伝動ボール46,46…は、図4中に矢符により示す如く循環する。
【0025】
このような循環が生じた場合、ラック軸1の平坦部43に形成された凹溝44,44…には、これらに係合する伝動ボール46,46…の夫々により循環方向の押圧力が加えられ、ラック軸1は、これらの押圧力の合力により、図中に白抜矢符にて示す如く軸長方向に移動せしめられ、この移動により前述の如く行われる操舵が補助される。
【0026】
モータ3が逆方向に回転駆動された場合、溝付き軸41の逆転により螺旋溝42の螺進方向が転換される結果、伝動ボール46,46…の循環方向が逆向きとなり、これらの伝動ボール46,46…により押圧されて生じるラック軸1の移動方向も逆となり、逆向きの操舵補助がなされる。
【0027】
このときラック軸1に加えられる移動力(操舵補助力)は、その方向を含めて操舵補助用のモータ3の駆動制御により変更される。モータ3の駆動制御は、例えば、ステアリングホイール21の操作に応じてコラム軸20に加わる操舵トルクの検出結果に基づいて決定された制御値を、車速、ヨーレート、横加速度等の走行状態の検出結果に基づいて補正する公知の制御手順に従って行われる。これにより、操舵の状況に応じた操舵補助力がラック軸1に加えられることとなり、ステアリングホイール21を操作する運転者の操舵負担を軽減し、良好な操舵感を体感させることができる。
【0028】
本発明に係る車両用操舵装置においては、以上の如く駆動制御される操舵補助用のモータ3からラック軸1への伝動が、モータ3に連動連結された溝付き軸41外周の螺旋溝42、ラック軸1の一部に形成された凹溝44,44…、及びこれらの間にて循環路45内を循環する伝動ボール46,46…を備える簡素な構成の伝動手段4により、回転運動から直線運動への運動変換を含めて実現される。
【0029】
この伝動は、螺旋溝42及び凹溝44,44…に係合する各複数の伝動ボール46,46…に分散された力を循環路45内に相互に連なって並ぶ他の伝動ボール46,46…を介して伝達してなされるから、大なる力を遅れなく伝え、前述した操舵補助を支障なく行わせることができる。
【0030】
ラック軸1に設ける凹溝44,44…は、図2及び図3に示す位置、即ち、伝動ハウジング40内部の溝付き軸41と対向する位置に限らず、ラック軸1の周面の如何なる位置に設けてもよい。図5は、本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図である。本図においては、ラック軸1の周面に伝動ハウジング40の一側(図の手前側)の内壁面と対向するように平坦部43を設け、この平坦部43に複数の凹溝44,44…が並設されており、これらの凹溝44,44…の形成域と螺旋溝42が形成された溝付き軸41の同側の周面とに対面するように循環路45を架設し、この循環路45内を循環する複数の伝動ボール46,46…を凹溝44,44…及び螺旋溝42に係合せしめて構成されている。
【0031】
この実施の形態によれば、伝動ボール46,46…の循環路45を、伝動ハウジング40の内壁面に沿う一平面内の通路として簡易に構成することができ、また、前記内壁面への固定構造も簡素化される。
【0032】
なお以上の実施の形態においては、操舵軸としてのラック軸1を備えるラックピニオン式の電動パワーステアリング装置への適用例について述べたが、本発明は、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸を備え、この操舵軸の移動をモータの発生力により補助する構成とした如何なる形式の電動パワーステアリング装置にも適用可能であることは言うまでもない。
【0033】
更に本発明は、ステアリングホイール等の操舵部材を舵取機構から機械的に分離して備え、該操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転力のみによって操舵を行わせる構成とした操舵装置、所謂、ステアバイワイヤ式の操舵装置への適用も可能であり、操舵用のモータから舵取機構中の操舵軸への伝動手段の構成を簡素化し得るという全く同様の効果が得られる。
【0034】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る車両用操舵装置においては、操舵部材の操作に応じて回転駆動されるモータから、操舵のために軸長方向に移動する操舵軸への伝動を、簡素な構成の伝動手段により回転運動から直線運動への運動変換を含めて実現することができ、車両用操舵装置の構造の簡素化、小型化、及び製品コストの低減に有用である等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用操舵装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】操舵補助用のモータからラック軸への伝動手段の概略構成を示す縦断面図である。
【図3】図2の III−III 線による拡大断面図である。
【図4】本発明に係る車両用操舵装置の動作説明図である。
【図5】本発明に係る車両用操舵装置の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 ラック軸(操舵軸)
2 ピニオン軸
3 モータ
4 伝動手段
21 ステアリングホイール(操舵部材)
30 出力軸
40 伝動ハウジング
41 溝付き軸
42 螺旋溝
44 凹溝
45 循環路
46 伝動ボール
48 対向部
49 対向部
50 連絡部
H1 ラックハウジング
H2 ピニオンハウジング
Claims (1)
- 操舵部材の操作に応じて駆動されるモータの回転を舵取機構中の操舵軸に伝え、該操舵軸を軸長方向に移動させて操舵を行わせる車両用操舵装置において、
前記モータに連動連結され、外周面に螺旋溝が形成された溝付き軸と、
前記操舵軸の外周面を軸長方向の適長に亘って平坦化して設けた平坦部に軸長方向に並設されており、軸長方向と略直交する向きに延びる複数の凹溝と、
前記溝付き軸及び操舵軸の外面に軸長方向に沿って対向する各別の対向部、並びにこれらの対向部の両端を相互に連絡する連絡部を有する循環路と、
該循環路の内部を相互に連なって循環し、前記対向部において前記螺旋溝及び凹溝に係合された複数の伝動ボールと
を備えることを特徴とする車両用操舵装置。
Priority Applications (1)
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JP2002335169A JP4019909B2 (ja) | 2002-11-19 | 2002-11-19 | 車両用操舵装置 |
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JPH10278813A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-20 | Koyo Seiko Co Ltd | 電動パワーステアリング装置 |
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2002
- 2002-11-19 JP JP2002335169A patent/JP4019909B2/ja not_active Expired - Fee Related
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