JP4543627B2 - 車両操舵装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロック機構を備えた車両操舵装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ロック機構を備えた車両用の操舵装置としては、例えば特開2001−48032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嵌合させることにより、ロックを行うものである。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−48032号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置にあっては、装置の動作時にモータ自体が回転するため、モータに電源や駆動信号を伝送するケーブルにスパイラルケーブルなど専用の特殊ケーブルを用いる必要があり、配線構成が複雑なものとなっていた。
【0005】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、構成の簡易化が図れる車両操舵装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
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と転舵輪側に連結される出力軸と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、入力軸と出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両制御装置において、モータのステータが車両のボディ側に取り付けられ、ロック機構が出力軸とモータの回転軸との相対回転を制限することによって入力軸と出力軸の相対的な回転を制限し、前記伝達比可変手段と同じ回転系に設けられていることを特徴とする。
また、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と転舵輪側に連結される出力軸と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、入力軸と出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両制御装置において、モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、ロック機構は、出力軸とモータの回転軸との相対回転を制限することによって入力軸と出力軸の相対的な回転を制限し、その一部が前記伝達比可変手段と一体に設けられていることを特徴とする。
また、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と転舵輪側に連結される出力軸とを有しモータの回転駆動により減速機を作動させて入力軸−出力軸間の伝達比を変化させる伝達比可変手段と、入力軸と出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両操舵装置において、モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、ロック機構は、出力軸とモータの回転軸との相対回転を制限することによって入力軸と出力軸の相対的な回転を制限しつつ前記モータの前記ステータと前記回転軸の相対的な回転を制限しないように構成され、減速機と同じ回転系に設けられていることを特徴とする。
また、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と転舵輪側に連結される出力軸とを有しモータの回転駆動により減速機を作動させて入力軸−出力軸間の伝達比を変化させる伝達比可変手段と、入力軸と出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両操舵装置において、モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、ロック機構は、出力軸とモータの回転軸との相対回転を制限することによって入力軸と出力軸の相対的な回転を制限しつつ前記モータの前記ステータと前記回転軸の相対的な回転を制限しないように構成され、その一部が減速機と一体に設けられていることを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、モータのステータを車両のボディ側に取り付けることにより、装置の作動時にモータのステータが回転することがない。このため、モータの電源や駆動信号を伝送するためのケーブルとして長さ可変タイプのものを用いる必要がなく、装置を簡易な構成とすることができる。また、出力軸とモータの回転軸の相対回転を制限するロック機構を備えることにより、ロック機構がロック状態となっているときに伝達比可変手段の故障によってその入力軸と出力軸の相対回転が不能となってもハンドル操作が可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
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。
【0009】
図1は第一実施形態に係る車両操舵装置の構成概要図である。
【0010】
本図に示すように、車両操舵装置1には、ハンドル2の操舵力を転舵輪に伝達させる操舵伝達系に伝達比可変機構3が設けられている。伝達比可変機構3は、ハンドル側に連結される入力軸4と転舵輪側に連結される出力軸5とを有しており、その入力軸4−出力軸5間の伝達比を変化させる伝達比可変手段である。
【0011】
伝達比可変機構3の入力軸4は、ハンドル2に接続されている。伝達比可変機構3の出力軸5は、ラックアンドピニオン式などで構成されるギヤ装置(図示なし)を介して転舵輪(図示なし)に接続されている。ギヤ装置は、出力軸5の回転入力によりタイロッド(図示なし)を移動させて転舵輪を転舵させる。
【0012】
入力軸4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4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。
【0013】
また、伝達比可変機構3は、モータ6と減速機7を備えている。モータ6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6のステータ6aは、車両のボディ30側に取り付けられている。このため、モータ6のステータ6aは、車両操舵装置1が作動しても、回転しない。モータ6のロータ6bは、減速機7に接続されている。
【0014】
減速機7は、モータ6の回転出力を減速して出力する減速手段である。この減速機7は、ハンドル操舵角θ1に対しモータ回転角θ2の減速分を加減して出力軸5を回転させる。減速機7としては、例えば波動歯車機構が用いられる。
【0015】
また、伝達比可変機構3には、回転センサ12が設けられている。回転センサ12は、モータ6の回転軸6cの回転角などの回転状態を検出するセンサである。
【0016】
操舵角センサ10及び回転センサ12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(図示なし)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、車速センサなどの検出信号に基づいてモータ6に駆動信号を出力して伝達比を調整し操舵制御を行う。
【0017】
モータ6と操舵制御器20を電気的に接続するケーブル40a、40bは、モータ6のステータ6aがボディ側に取り付けられているため、スパイラルケーブルなどの長さ可変タイプのものを用いる必要がなく、普通のケーブルを用いることができる。従って、車両操舵装置1を簡易な構成とすることができる。
【0018】
車両操舵装置1には、ロック機構8が設けられている。ロック機構8は、入力軸4と出力軸5の相対的な回転を制限するものである。このロック機構8は、出力軸5とモータ6の回転軸6cの相対回転を制限することによって入力軸4と出力軸5の相対的な回転を制限するものである。ロック機構8は、モータ6の回転軸6cに取り付けられるロックホルダ81と、出力軸5と一体に設けられロックホルダ81に係合してその回転を制限するロックレバー82とを備えている。
【0019】
図2は、本実施形態に係る車両操舵装置1における減速機7の説明図である。
【0020】
図2に示すように、減速機7は、波動歯車機構を用いて構成されるものであり、第一サーキュラスプライン73、第二サーキュラスプライン74、ウエーブジェネレータ75及びフレクスプライン76を備えている。これらの第一サーキュラスプライン73、第二サーキュラスプライン74、ウエーブジェネレータ75及びフレクスプライン76は、モータ6の回転軸6を中心とする同軸上に配設されている。
【0021】
第一サーキュラスプライン73は、内周面に複数の歯73aを形成してなるリング状の部材であり、ハウジング71と一体に設けられ入力軸4(図1参照)と共に回転する。第二サーキュラスプライン74は、内周面に複数の歯74aを形成してなるリング状の部材であり、出力軸5と一体に設けられ出力軸5と共に回転する。
【0022】
ウエーブジェネレータ75は、楕円形の部材であって、第一サーキュラスプライン73及び第二サーキュラスプライン74の内側に配置できる大きさに形成されている。ウエーブジェネレータ75は、モータ6の回転軸6cに取り付けられており、その回転軸6cと共に回転する。
【0023】
フレクスプライン76は、環状のベルト部材であり、外周面に歯76aが形成されている。フレクスプライン76は、弾性変形可能な材料により形成され、ウエーブジェネレータ75の外周に装着される。そして、フレクスプライン76は、ウエーブジェネレータ75に装着された状態で、歯76aを歯73a及び歯74aに噛合させて第一サーキュラスプライン73及び第二サーキュラスプライン74の内側に配置される。
【0024】
第二サーキュラスプライン74の歯74aとフレクスプライン76の歯76aは同数形成され、第一サーキュラスプライン73の歯73aは歯74a及び歯76aより所定数多く形成されている。例えば、歯74a及び歯76aは、100歯とされ、歯73aは102歯とされる。
【0025】
フレクスプライン76は、ウエーブジェネレータ75の長軸部分でのみ第一サーキュラスプライン73の歯73aと噛み合っており、短軸部分では離れた状態となっている。この状態で、モータ6の回転軸6cが回転すると、それに伴ってウエーブジェネレータ75が回転する。このとき、ウエーブジェネレータ75の回転により歯73aと歯76aの噛合位置が移動していくが、歯76aが歯73aより少ない分だけ、ウエーブジェネレータ75の回転方向と逆の方向にフレクスプライン76が回転することとなる。すなわち、ウエーブジェネレータ75が一回転すると、フレクスプライン76及び第二サーキュラスプライン74がその反対方向に二歯分だけ回転することとなる。
【0026】
図3に本実施形態に係る車両操舵装置のロック機構の説明図を示す。
【0027】
図3に示すように、ロックホルダ81は、円盤状の部材であり、その外周に複数の溝81aが形成されている。このロックホルダ81は、モータ6の回転軸6cに取り付けられており、回転軸6cと共に回転する。
【0028】
ロックレバー82は、出力軸5側に取り付けられている。ロックレバー82は、ソレノイド84の作動によりロックホルダ82に対し接近及び離間する。このロックレバー82がロックホルダ81の溝81aに係合することにより、ロック機構8がロック状態となる。その際、ロックレバー82が出力軸5側に取り付けられ、ロックホルダ81が回転軸6cに取り付けられているため、出力軸5とモータ6の回転軸6cの相対回転が制限され、これによって入力軸4と出力軸5の相対的な回転が制限されることとなる。
【0029】
次に本実施形態に係る車両操舵装置の動作について説明する。
【0030】
図1において、車両の運転者によりハンドル2が操作されると、その操舵力が入力軸4を介して減速機7に伝達される。一方、ハンドル2の操舵角が操舵角センサ10により検出され、その検出信号が操舵制御器20に入力される。操舵制御器20は、車両の速度などに応じて伝達比(ステアリングギヤ比)を演算する。
【0031】
例えば、車速が小さいときには、ギヤ比を小さく設定し、ハンドル操作量に対して転舵輪の転舵量が大きくなるようにする。一方、車速が大きいときには、ギヤ比を大きく設定し、ハンドル操作量に対して転舵輪の転舵量が小さくなるようにする。
【0032】
そして、そのようなステアリングギヤ比となるように、操舵制御器20からモータ6に対して駆動制御信号が出力される。モータ6は、その駆動制御信号を受けて駆動する。モータ6の駆動により、回転軸6cが回転する。回転軸6cの回転は減速機7で減速される。
【0033】
そして、ハンドル2の操舵入力に対し、モータ6の回転角の減速分が加減され、設定されたステアリングギヤ比となるように出力軸5が回転する。これにより、入力軸4−出力軸5間の伝達比を所望の伝達比として操舵制御することができる。
【0034】
ところで、車両のイグニッションスイッチがオフされた時や車両操舵装置1がフェイル状態となった時などには、図3に示すように、ロックレバー82がロックホルダ81に係合し、ロックホルダ81の回転が防止される。
【0035】
これにより、出力軸5とモータ6の回転軸6cの相対回転が制限され、入力軸4と出力軸5の相対的な回転が制限される。この状態でハンドル2が操舵されると、その操舵力が入力軸4、ハウジング71、第一サーキュラスプライン73、フレクスプライン76及び第二サーキュラスプライン74を通じて出力軸5に伝達され、ハンドル操作が可能となる。
【0036】
このとき、減速機7など伝達比可変機構3に故障が生じて、その入力軸4と出力軸5の相対的な回転が不能となっても、ハンドル操作が確保できる。
【0037】
これに対し、図4に示すように、例えばロック機構8がモータ6のステータ6aとロータ6bの回転を制限するようなものである場合、減速機7が故障して入力軸4と出力軸5の相対的な回転が不能となると、モータ6の回転軸6cも回転できない状態となっているため、ハンドル操作が確保できないという不都合がある。本実施形態に係る車両操舵装置1は、出力軸5とモータ6の回転軸6cの相対回転を制限することによって、入力軸4と出力軸5の相対的な回転を制限する構成を採ることにより、このような不都合が生じない。
【0038】
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6のステータ6aを車両のボディ30側に取り付けることにより、装置作動時にモータ6のステータ6aが回転することがない。このため、モータ6の電源や駆動信号を伝送するためのケーブルとして長さ可変タイプのものを用いる必要がなく、装置を簡易な構成とすることができる。
【0039】
また、出力軸5とモータ6の回転軸6cの相対回転を制限するロック機構8を備えることにより、ロック機構8がロック状態となっているときに伝達比可変機構3の故障によってその入力軸4と出力軸5の相対回転が不能となってもハンドル操作が可能である。
【0040】
なお、本実施形態では、減速機として波動歯車機構を用いた場合について説明したが、本発明に係る車両操舵装置はそのようなものに限られるものではなく、減速機として遊星歯車機構などその他のものを用いたものであってもよい。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、構成の簡易化が図れる車両操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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2】図1の車両操舵装置における減速機の説明図である。
【図3】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】比較例の説明図である。
【符号の説明】
1…車両操舵装置、2…ハンドル、3…伝達比可変機構(伝達比可変手段)、4…入力軸、5…出力軸、6…モータ、6a…ステータ、6b…ロータ、6c…回転軸、7…減速機、8…ロック機構、10…操舵角センサ、20…操舵制御器。
Claims (4)
- ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸と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、前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両操舵装置において、
前記モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、
前記ロック機構は、前記出力軸と前記モータの回転軸との相対回転を制限することによって前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限しつつ前記モータの前記ステータと前記回転軸の相対的な回転を制限しないように構成され、前記伝達比可変手段と同じ回転系に設けられていること、
を特徴とする車両操舵装置。 - ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸と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、前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両操舵装置において、
前記モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、
前記ロック機構は、前記出力軸と前記モータの回転軸との相対回転を制限することによって前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限しつつ前記モータの前記ステータと前記回転軸の相対的な回転を制限しないように構成され、その一部が前記伝達比可変手段と一体に設けられていること、
を特徴とする車両操舵装置。 - ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸とを有しモータの回転駆動により減速機を作動させて入力軸−出力軸間の伝達比を変化させる伝達比可変手段と、前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両操舵装置において、
前記モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、
前記ロック機構は、前記出力軸と前記モータの回転軸との相対回転を制限することによって前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限しつつ前記モータの前記ステータと前記回転軸の相対的な回転を制限しないように構成され、前記減速機と同じ回転系に設けられていること、
を特徴とする車両操舵装置。 - ハンドル側に連結される入力軸と転舵輪側に連結される出力軸とを有しモータの回転駆動により減速機を作動させて入力軸−出力軸間の伝達比を変化させる伝達比可変手段と、前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限するロック機構とを備えた車両操舵装置において、
前記モータは、ステータが車両のボディ側に取り付けられ、
前記ロック機構は、前記出力軸と前記モータの回転軸との相対回転を制限することによって前記入力軸と前記出力軸の相対的な回転を制限しつつ前記モータの前記ステータと前記回転軸の相対的な回転を制限しないように構成され、その一部が前記減速機と一体に設けられていること、
を特徴とする車両操舵装置。
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