JP4232864B2

JP4232864B2 - 伝達比可変操舵装置

Info

Publication number: JP4232864B2
Application number: JP2002314760A
Authority: JP
Inventors: 長谷川　　功; 修渡辺; 元康山盛; 守弘松田; 彰一庄野; 慎利中津
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2022-10-29
Also published as: US20040093138A1; EP1415888A2; US7121378B2; JP2004148931A; DE60320732D1; EP1415888B1; EP1415888A3

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、特許文献１に伝達比可変操舵装置が開示されている。この伝達比可変操舵装置は、操舵ハンドルの操舵角を伝達する操舵軸と、操舵軸と接続されたアクチュエータとを備えている。このアクチュエータは、ハウジングと、ハウジングと一体回転可能に設けられ、操舵軸と接続される入力軸と、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、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、ハウジング内でモータ軸と出力軸との間に設けられ、モータ軸の回転角を増減して出力軸に出力するギヤ機構とを備えたものである。
【０００３】
この伝達比可変操舵装置では、非常時等に入力軸とモータ軸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。
【０００４】
一方、特許文献２にダンパを有するステアリング装置が開示されている。このステアリング装置は、弾性継手と、この弾性継手の両側に連結される第１及び第２ステアリングシャフトと、弾性継手に取付けられ、第１及び第２ステアリングシャフトのねじり方向の相対変位を規制するストッパプレートとを備え、ストッパプレートにはゴム弾性体内に埋め込まれたマスからなるダンパが固着されたものである。
【０００５】
このステアリング装置では、ダンパにより操舵ハンドルのねじり方向の振動を吸収することができ、車内音を低減することができると考えられる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２１１５４１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０９２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記伝達比可変操舵装置においては、実車において、操舵ハンドルが振動して車内音を生じることが明らかとなった。このため、上記ステアリング装置のように、操舵軸を第１及び第２ステアリングシャフトに分割し、第１及び第２ステアリングシャフト間に弾性継手を設け、この弾性継手に取付けられたストッパプレートにダンパを固着することも考えられる。
【０００８】
しかしながら、発明者らの試験結果によれば、伝達比可変操舵装置における操舵ハンドルの振動はモータの回転に起因している。このモータの回転に伴う振動がアクチュエータの振動となり、操舵軸を経て操舵ハンドルへと伝達されるのである。このため、上記ステアリング装置のように、操舵軸を分割した第１及び第２ステアリングシャフト間にダンパを設けるのでは、モータの回転に伴う振動が比較的長い第１又は第２ステアリングシャフトで増幅され、車内音の低減効果が懸念される。
【０００９】
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、車内音を効果的に減少させることのできる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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の伝達比可変操舵装置は、操舵ハンドルの操舵角を伝達する操舵軸と、該操舵軸と接続されたアクチュエータとを備え、該アクチュエータは、ハウジングと、該ハウジングと一体回転可能に設けられ、該操舵軸と接続される入力軸と、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を備えたものであり、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、
【００１１】
前記アクチュエータの前記入力軸と前記操舵軸とは、フックスジョイントを介して、該アクチュエータが生じる振動を吸収するダンパが設けられた弾性継手により接続されており、該弾性継手は、該操舵軸に固定される第１ヨークと、該第１ヨークと軸方向に延びる第１ボルトにより固定される径方向に延びるゴム製の継手本体と、該継手本体と軸方向に延びる第２ボルトにより固定され、該入力軸に固定される第２ヨークとを有し、該操舵軸は該フックスジョイントの入力側を構成し、該第１ヨークは該フックスジョイントの出力側を構成し、該ダンパは金属製で環状をなし、該第１ヨークにおける該フックスジョイントの出力側を挿通させた状態で該第１ヨークの該継手本体とは反対側の面に配置され、該ダンパの内周面には該第２ボルトを回避する凹部が形成され、該ダンパの外径は、該継手本体の外径と比較して同径又は小径であり、該ダンパは、該第１ボルトによって該継手本体に該第１ヨークと共締めされることにより、該第１ヨークに直接固定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の伝達比可変操舵装置では、アクチュエータの入力軸と操舵軸との間にダンパが設けられており、いわばダンパはアクチュエータに隣接することとなる。そのため、モータの回転に伴う振動はアクチュエータを出た位置で直ぐに減衰される。
【００１３】
したがって、本発明の伝達比可変操舵装置によれば、車内音を効果的に減少させることができる。
【００１４】
また、この伝達比可変操舵装置によれば、アクチュエータに隣接してダンパを設けることができるため、操舵軸を分割してダンパを設ける必要がなく、製造コストの低廉化も実現する。
【００１５】
ダンパとしては一定質量の金属製のものを採用することができる。この場合、伝達比可変操舵装置を安価に製造し、かつ簡易に組付けることができるので、伝達比可変操舵装置のコストアップを生じない。
【００１６】
入力軸と操舵軸とは、ダンパが設けられた弾性継手により接続されている。発明者らの試験によれば、この場合、アクチュエータが生じる振動が効果的に吸収される。
【００１７】
弾性継手は、操舵軸に固定される第１ヨークと、第１ヨークと軸方向に延びる第１ボルトにより固定される径方向に延びるゴム製の継手本体と、継手本体と軸方向に延びる第２ボルトにより固定され、入力軸に固定される第２ヨークとを有している。ダンパは金属製で環状をなし、第１ヨークにおけるフックスジョイントの出力側を挿通させた状態で第１ヨークの継手本体とは反対側の面に配置され、ダンパの内周面には第２ボルトを回避する凹部が形成されている。ダンパの外径は、継手本体の外径と比較して同径又は小径である。ダンパは第１ボルトによって継手本体に第１ヨークと共締めされることにより、第１ヨークに直接固定されている。アクチュエータの振動はモータの回転に起因することから、入力軸回りの周方向の振幅をもっている。そのため、このような弾性継手の第１ヨークにダンパを直接固定することにより、ダンパが大きな回転半径によってその周方向の振幅を減衰させることができる。また、上記従来のステアリング装置では、マスをゴム弾性体内に埋め込んでダンパとしているため構造が複雑であり、製造コストの高騰化を招来することになるのであるが、本発明のようにダンパを第１ボルトによって継手本体に第１ヨークと共締めすることにより、ダンパを第１ヨークに直接固定することができるため、組付けが容易になり、ひいては製造コストの低廉化を実現できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の伝達比可変操舵装置を具体化した実施形態、試験１及び試験２を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
（実施形態）
実施形態の伝達比可変操舵装置は、図１に示すように、図示しない操舵ハンドルと図示しないコラムシャフトにより接続され、操舵ハンドルの操舵角を伝達する操舵軸３と、操舵軸３の回転角を増減するアクチュエータ１と、操舵軸３とアクチュエータ１とをフックスジョイント４を介して接続する弾性継手２とを備えている。
【００２０】
アクチュエータ１は入力軸１４と、ハウジング１０内に収納されたスパイラルケーブル装置１１、モータ１２及びギヤ機構１３と、出力軸１５とから構成されている。入力軸１４の一端は弾性継手２と接続され、他端はハウジング１０と一体回転可能にされている。スパイラルケーブル装置１１はフレキシブルフラットケーブルによりモータ１２と外部とを接続している。モータ１２はハウジング１０内に固定され、図示しない電子制御ユニット（ＥＣＵ）からの指令によりモータ軸を回転させるようになっている。ギヤ機構１３はモータ軸の回転角を増減して出力軸１５に出力するようになっている。出力軸１５はハウジング１０に回転可能に支承され、ギヤ機構１３の出力を転舵系に転舵角として伝達するようになっている。
【００２１】
弾性継手２は第１ヨーク２０、継手本体２２、第２ヨーク２４及びダンパ２５から構成されている。操舵軸３はフックスジョイント４の入力側を構成しており、弾性継手２の第１ヨーク２０はフックスジョイント４の出力側を構成している。継手本体２２はゴム製で円盤状をなしている。第１ヨーク２０とダンパ２５とは２本の第１ボルト２１により継手本体２２に共締めされている。各第１ボルト２１は、中心に対して対称の位置において、継手本体２２の軸直角断面に垂直に延びている。また、第２ヨーク２４は、入力軸１４と一体に形成されており、２本の第２ボルト２３により継手本体２２に固定されている。各第２ボルト２３も、中心に対して対称の位置において、継手本体２２の軸直角断面に垂直に延びている。そして、継手本体２２の軸直角断面において、２本の第１ボルト２１の中心を結ぶ線は２本の第２ボルト２３の中心を結ぶ線と直交している。
【００２２】
図２及び図３に示すように、ダンパ２５は環状をなす金属製のものである。ダンパ２５の操舵軸３側の面には、中心に対して対称の位置に２つの凹面２５ａが凹接されている。各凹面２５ａには第１ボルト２１が貫通する貫通穴２５ｂが貫設されている。また、ダンパ２５の第１ヨーク２０側の面にも、中心に対して対称の位置に２つの凹面２５ｃが凹接されている。２つの凹面２５ａの中心を結ぶ線は、２つの凹面２５ｃの中心を結ぶ線と直交している。さらに、ダンパ２５の内周面には、凹面２５ｃに直交して外側方向に向かう凹部２５ｄが凹設され、各凹部２５ｄによって第２ボルト２３が回避されている。
【００２３】
以上のように構成された伝達比可変操舵装置では、図１に示すように、操舵軸３と入力軸１４とが弾性継手２により接続され、弾性継手２の第１ヨーク２０側の面にダンパ２５が設けられている。いわばダンパ２５はアクチュエータ１に隣接している。そのため、モータ１２の回転に伴う振動はアクチュエータ１を出た位置で直ぐに減衰される。
【００２４】
特に、アクチュエータ１の振動は、モータ１２の回転に起因することから、入力軸１４回りの周方向の振幅をもっている。そのため、ダンパ２５の回転半径が大きいほど、この振幅を減衰させることができ、車内音も減少させることができる。しかし、あまりダンパ２５の回転半径が大きのではコラムホールカバーに干渉してしまうため、その大きさに制限がある。そのため、この伝達比可変操舵装置では、ダンパ２５の最大回転半径を継手本体２２の半径と同程度とし得る最適な位置である第１ヨーク２０にダンパ２５を設けている。こうして、この伝達比可変操舵装置では、アクチュエータ１の振動を吸収する。
【００２５】
したがって、この伝達比可変操舵装置によれば、車内音を効果的に減少させることができる。
【００２６】
また、この伝達比可変操舵装置によれば、アクチュエータ１に隣接してダンパ２５を設けることができるため、操舵軸３を分割してダンパを設ける必要がなく、製造コストの低廉化も実現している。さらに、この伝達比可変操舵装置では、ダンパ２５が一定質量の金属製のものに過ぎないため、安価に製造され、かつ簡易に組付けられる。また、この伝達比可変操舵装置では、第１ボルト２１によりダンパ２５と第１ヨーク２０とを継手本体２２に共締めできるため、組付けが容易であり、ひいては製造コストの低廉化も実現できる。
【００２７】
（試験１）
伝達比可変操舵装置について、ダンパの取付け位置の違いによるアクチュエータの振動の吸収量の違いを確認する試験を行った。すなわち、周波数帯α及び周波数帯βのコラムシャフトの振動が実車での車内音と高い相関を有しているため、アクチュエータを実車相当条件にて駆動させ、コラムシャフトの回転方向である図４に示す操舵軸３の回転方向の振動加速度（ｄｂ−Ｇ）を測定し、周波数帯α及び周波数帯βの振動加速度に注目して制振性能を評価した。この際、位置Ｂ〜Ｍに順次２個のナット（Ｍ１６）を回転対称位置に接着貼付することとする。結果を図５に示す。図５のＡは、伝達比可変操舵装置のいずれの位置にも２個のナット（Ｍ１６）を接着貼付しなかったものである。また、位置Ｆと位置Ｈとは、２個のナット（Ｍ１６）の貼付位置が同じであるが、貼付方向が異なる関係を有している。
【００２８】
図５によれば、位置Ｉが最も制振性能が高く、アクチュエータの振動を最も多く吸収する。しかしながら、位置Ｉは第１ヨーク２０の外周であり、この位置Ｉにダンパを組み付けたのでは、コラムホールカバーを組み付けることができない。そのため、ダンパを組み付ける位置としては、位置Ｉに次いで周波数帯α及び周波数帯βの両方の振動についてバランスよく制振性能が高い位置Ｇが最適であることがわかる。
【００２９】
（試験２）
実施形態の伝達比可変操舵装置について、実車における運転者の耳位置の音圧（ｄｂ−Ａ）を確認する試験を行った。
【００３０】
まず、実施形態の伝達比可変操舵装置からダンパを外し、その状態の音圧（ｄｂ−Ａ）を測定した。なお、「暗騒音」とは、操舵ハンドルを切っていない状態での音圧である。「右切り１」と「右切り２」とは、ともに操舵ハンドルを右に切った場合であるが、同条件にて２回試験を行った結果である。「左切り１」と「左切り２」とについても同様である。その結果を図６に示す。
【００３１】
次に、その伝達比可変操舵装置に上記実施形態のようにダンパを取り付け、音圧（ｄｂ−Ａ）を測定した。その結果を図７に示す。
【００３２】
さらに、再度、その伝達比可変操舵装置からダンパを外し、その状態の音圧（ｄｂ−Ａ）を測定した。その結果を図８に示す。
【００３３】
図６と図７とを比較すると、ダンパを取り付けた伝達比可変操舵装置では、周波数帯β付近で音圧が低減している。そして、再度、ダンパを外した伝達比可変操舵装置の音圧を示す図８は、図６と同様の結果になっている。これらのことから、ダンパを取り付けた伝達比可変操舵装置では、周波数帯β付近において明らかに音圧が低減していることがわかる。したがって、実施形態の伝達比可変操舵装置によれば、車内音を安価かつ効果的に減少させ得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の伝達比可変操舵装置の一部破断側面図である。
【図２】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、ダンパの平面図である。
【図３】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、ダンパの取付け位置を示す伝達比可変操舵装置の要部側面図である。
【図５】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、ダンパの取付け位置による制振性能を示すグラフである。
【図６】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、ダンパを取り付けていない伝達比可変操舵装置についての音圧を示すグラフである。
【図７】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、ダンパを取り付けた伝達比可変操舵装置についての音圧を示すグラフである。
【図８】実施形態の伝達比可変操舵装置に係り、ダンパを取り付けていない伝達比可変操舵装置についての音圧を示すグラフである。
【符号の説明】
１…アクチュエータ
２…弾性継手
３…操舵軸
１０…ハウジング
１２…モータ
１３…ギヤ機構
１４…入力軸
１５…出力軸
２０…第１ヨーク
２２…継手本体
２４…第２ヨーク
２５…ダンパ

Claims

操舵ハンドルの操舵角を伝達する操舵軸と、該操舵軸と接続されたアクチュエータとを備え、該アクチュエータは、ハウジングと、該ハウジングと一体回転可能に設けられ、該操舵軸と接続される入力軸と、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を備えたものであり、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、
前記アクチュエータの前記入力軸と前記操舵軸とは、フックスジョイントを介して、該アクチュエータが生じる振動を吸収するダンパが設けられた弾性継手により接続されており、
該弾性継手は、該操舵軸に固定される第１ヨークと、該第１ヨークと軸方向に延びる第１ボルトにより固定される径方向に延びるゴム製の継手本体と、該継手本体と軸方向に延びる第２ボルトにより固定され、該入力軸に固定される第２ヨークとを有し、
該操舵軸は該フックスジョイントの入力側を構成し、該第１ヨークは該フックスジョイントの出力側を構成し、
該ダンパは金属製で環状をなし、該第１ヨークにおける該フックスジョイントの出力側を挿通させた状態で該第１ヨークの該継手本体とは反対側の面に配置され、
該ダンパの内周面には該第２ボルトを回避する凹部が形成され、
該ダンパの外径は、該継手本体の外径と比較して同径又は小径であり、
該ダンパは、該第１ボルトによって該継手本体に該第１ヨークと共締めされることにより、該第１ヨークに直接固定されていることを特徴とする伝達比可変操舵装置。