JP4696702B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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操作入力手段と反力アクチュエータを有する操舵部と、操向輪を転舵する転舵部とが機械的に切り離され、操舵部と転舵部とを機械的に連結するクラッチと、このクラッチと転舵部との間に設けられ、クラッチ締結時に操作入力手段により入力される操舵トルクを操向輪に伝達するバックアップ手段と、を備えた車両用操舵装置において、
前記操舵部の反力アクチュエータと前記クラッチとの間に、前記操作入力手段の回転軸方向に対し前記クラッチの回転軸方向を異ならせて出力する回転方向変換手段と、
前記回転方向変換手段と前記クラッチとを連結するシャフトと、
を備え、
前記シャフトは、軸方向に対して垂直方向の荷重が作用したとき、連結が外れる継手部を有することを特徴とする。
また、車両衝突時に操舵部に衝撃力が付加された場合、シャフトの継手部の連結が外れることにより、操舵部がダッシュパネル側に移動し、操作入力手段とドライバ間の距離を稼ぐことができるため、ドライバへ伝わる衝撃力を低減できる。
[全体構成]
図1は、実施例1の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図である。実施例1の車両用操舵装置は、操舵部A、ケーブル式コラム10、転舵部B、制御コントローラ19により構成されている。以下、それぞれの構成を説明する。
図2は、実施例1の操舵部Aの細部構成を示す図であり、操舵部Aは、ダッシュパネル9を介してフロントボディと仕切られた車室内側に配置されている。回転方向変換手段4とクラッチ6は、第1シャフト5で連結され、クラッチ6とハンドル側ケーブルリール10aは、第2シャフト7で連結されている。回転方向変換手段4により、ハンドル1、コラムシャフト2および反力アクチュエータ3の回転軸mの方向と、第1シャフト5、クラッチ6および第2シャフト7の回転軸nの方向は、直角を成している。
[回転方向変換による軸方向寸法短縮作用]
図4は、従来のステア・バイ・ワイヤシステムの操舵部を示す図であり、従来の操舵部は、ハンドルに連結されたコラムシャフトに、反力アクチュエータ、クラッチおよびケーブル式コラムのハンドル側ケーブルリールが直列、すなわち同一軸線上に配置されるため、軸方向寸法L0が長くならざるを得ない。操舵部の軸方向寸法は、ダッシュパネル(ダッシュボード)との干渉を避ける必要上、また、車両衝突時の衝撃力がコラムシャフトを介してドライバへ伝達するのを避けるために、できるだけ短く設定するのが好ましい。
実施例1の車両用操舵装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
図5は、実施例2の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図であり、実施例2の回転方向変換手段4は、ハンドル1の回転を車幅方向外側に出力するように配置されている。ダッシュパネル9の車幅方向外側位置には、ケーブル式コラム10のアウタチューブ10c,10cを車室外に通す連通穴9aが形成されている。
[エンジンルーム部品との干渉回避作用]
実施例2では、回転方向変換手段4によりハンドル1の回転を車幅方向外側に出力するため、ケーブル式コラム10のアウタチューブ10c,10cを、エンジンルーム部品と干渉しにくいよう、車両の側部を迂回して配策できる。
実施例2の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)に加え、以下の効果が得られる。
図6は、実施例3の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図であり、実施例3の回転方向変換手段4は、ハンドル1の回転を車幅方向内側に出力するように配置されている。ダッシュパネル9の車幅方向中央位置には、ケーブル式コラム10のアウタチューブ10c,10cを車室外に通す連通穴9bが形成されている。
[ダッシュパネル共用化作用]
実施例2では、連通穴9aをダッシュパネル9の車幅方向外側位置に形成したため、右ハンドル車と左ハンドル車とで異なるダッシュパネルを設ける必要があったが、実施例3では、連通穴9bをダッシュパネル9の車幅方向中央位置に形成できるため、右ハンドル車と左ハンドル車とでダッシュパネル9を共用化でき、コストダウンを図ることができる。
実施例3の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)に加え、以下の効果が得られる。
図7は、実施例4の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図であり、実施例4の回転方向変換手段4は、ハンドル1の回転を車両の下方に出力するように配置されている。
[エンジンルーム部品との干渉回避作用]
実施例4では、回転方向変換手段4によりハンドル1の回転を下方向に出力するため、ケーブル式コラム10のアウタチューブ10c,10cを、エンジンルーム部品と干渉しにくいよう、車両の下側部分を迂回して配策できる。
実施例4の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)に加え、以下の効果が得られる。
図8は、実施例5の回転方向変換手段4とクラッチ6とを連結する第1シャフト5の構成を示す図であり、実施例5では、第1シャフト5を長手方向に2つの部材23,24で構成し、軸方向に対して垂直方向の荷重Fが作用したとき、2部材23,24の連結が外れる継手部25を設けている。継手部25は、部材23側に凹部23aが形成され、部材24側に凹部23aに噛み合う凸部24aが形成されている。この継手部25は、垂直方向の荷重Fが作用したとき、凹部23aと凸部24aとの噛み合いが外れる噛み合い構造である。
[衝突時の衝撃吸収作用]
車両衝突(特に正面衝突)時、ハンドル1からコラムシャフト2→反力アクチュエータ3→回転方向変換手段4へと衝撃力が付加された場合、コラムシャフト2はメンバーから外れようとする。このとき、実施例5では、回転方向変換手段4とクラッチ6とを連結する第1シャフト5が破断することで、コラムシャフト2がメンバーから脱落する。すなわち、操舵部Aに衝撃力が付加された場合、第1シャフト5が破断することにより、操舵部Aがダッシュパネル9側に移動し、ハンドル1とドライバ間の距離を稼ぐことができるため、ドライバへの衝撃が低減される。なお、車両衝突時に、先にダッシュパネル9が後退し、衝撃力が付加された時も、同時に作用する。
実施例5の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)に加え、以下に列記する効果が得られる。
図9は、実施例6の第1シャフト5の構成を示す図であり、実施例6の第1シャフト5は、小径部26aと大径部26bとが互い違いに配置された継手部26を有し、この継手部26は、軸方向に対して垂直方向の荷重Fが作用したとき、小径部26aが破断するように設定されている。
なお、実施例6の作用については、実施例5と同様であるため、説明を省略する。
実施例6の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)に加え、以下の効果が得られる。
(11) 継手部26は、軸方向に対して垂直方向の荷重Fが作用したとき、折れる形状であるため、車両衝突時、ドライバに伝わる衝撃力を低減できる。
図10は、実施例7の第1シャフト5の構成を示す図であり、実施例7では、第1シャフト5を長手方向に2つの部材27,28で構成し、軸方向に対して垂直方向の荷重Fが作用したとき、2部材27,28の連結が外れる継手部29を設けている。継手部29は、部材27側が十字型の解放形状27aに形成され、部材28側に解放形状27aに噛み合う十字型の突起形状28aが形成されている。この継手部29は、軸方向に対して垂直方向の荷重Fが作用したとき、解放形状27aと突起形状28aとの噛み合いが外れる噛み合い構造である。
なお、実施例7の作用については、実施例5の作用と同様であるため、説明を省略する。
実施例7の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)、実施例5の効果(8)に加え、以下の効果が得られる。
図11は、実施例8の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図であり、実施例8では、実施例5の構成に加え、操舵部Aが車体に対し車両前方へ移動したとき継手部25と接触して破断を促進する突起部30を、ダッシュパネル9の継手部25と対向する位置に設けている。
実施例8では、車両衝突時に操舵部Aがダッシュパネル9側に移動し、ダッシュパネル9に設けた突起部30と接触することで、第1シャフト5を確実に破断して操舵部Aを脱落させることができる。
実施例8の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)、実施例5の効果(8)〜(10)に加え、以下に列記する効果が得られる。
図12は、実施例9の車両用操舵装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図であり、実施例9では、実施例8に対し、突起部31を、操舵部Aの継手部25と対向する位置(反力アクチュエータ3のケーシング)に配置している。
なお、実施例9の作用については、実施例8と同様であるため、説明を省略する。
実施例9の車両用操舵装置にあっては、実施例1の効果(1)〜(4)、実施例5の効果(8)〜(10)、実施例8の効果(13)に加え、以下の効果が得られる。
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例1〜9に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例1〜9に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
2 コラムシャフト
3 反力アクチュエータ
4 回転方向変換手段
4a 入力軸
4b 出力軸
4c,4d ベベルギア
4e ケーシング
5 第1シャフト
6 クラッチ
7 第2シャフト
9 ダッシュパネル
9a 連通穴
9b 連通穴
10 ケーブル式コラム
10a ハンドル側ケーブルリール
10b ピニオン側ケーブルリール
10c,10c アウタチューブ
11 ステアリングギア
13 ハンドル角センサ
14 トルクセンサ
15,16 レゾルバ
17 トルクセンサ
18 エンコーダ
19 制御コントローラ
20,20 転舵アクチュエータ
21 ピニオンシャフト
22,22 操向輪
Claims (14)
- 操作入力手段と反力アクチュエータを有する操舵部と、操向輪を転舵する転舵部とが機械的に切り離され、操舵部と転舵部とを機械的に連結するクラッチと、このクラッチと転舵部との間に設けられ、クラッチ締結時に操作入力手段により入力される操舵トルクを操向輪に伝達するバックアップ手段と、を備えた車両用操舵装置において、
前記操舵部の反力アクチュエータと前記クラッチとの間に、前記操作入力手段の回転軸方向に対し前記クラッチの回転軸方向を異ならせて出力する回転方向変換手段と、
前記回転方向変換手段と前記クラッチとを連結するシャフトと、
を備え、
前記シャフトは、軸方向に対して垂直方向の荷重が作用したとき、連結が外れる継手部を有することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1に記載の車両用操舵装置において、
前記回転方向変換手段は、前記操作入力手段の回転軸方向に対し、前記クラッチの回転軸方向を、略直角より小さい角度で出力することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置において、
前記回転方向変換手段は、前記操作入力手段の回転を、車幅方向外側に出力することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置において、
前記回転方向変換手段は、前記操作入力手段の回転を、車幅方向内側に出力することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記回転方向変換手段は、前記操作入力手段の回転を、下方向に出力することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記バックアップ手段は、ケーブル式コラムであり、
前記クラッチは、締結状態で前記回転方向変換手段からの回転を前記ケーブル式コラムに伝達することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記継手部は、軸方向に対して垂直方向の荷重が作用したとき、噛み合いが外れる噛み合い構造を有することを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項7に記載の車両用操舵装置において、
前記継手部は、一方が凹部で、他方が前記凹部と噛み合う凸部であることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項7に記載の車両用操舵装置において、
前記継手部は、一方が解放形状で、他方が前記解放形状に噛み合う突起形状であることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記継手部は、軸方向に対して垂直方向の荷重が作用したとき、折れる形状であることを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記継手部に対して垂直方向の荷重を与える突起部を設けたことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項11に記載の車両用操舵装置において、
前記突起部を、車両のダッシュパネル上で前記継手部と対向する位置に配置したことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項11に記載の車両用操舵装置において、
前記突起部を、前記操舵部の前記継手部と対向する位置に配置したことを特徴とする車両用操舵装置。 - 請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の車両用操舵装置において、
前記反力アクチュエータは、出力軸がコラムシャフトと同軸に設けられた同軸モータであることを特徴とする車両用操舵装置。
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