JP4796520B2 - 電動舵取補助装置の支持構造 - Google Patents

Description

本発明は電動舵取補助装置の支持構造に関する。

バギー車等の不整地走行用車両では、特許文献１に記載の如く、舵取ハンドル側の上部操舵軸と、車輪側の下部操舵軸との間に電動舵取補助装置を介装し、運転者が舵取ハンドルに加える操舵力を電動モータの発生トルクによりアシストするものがある。

特許文献１の電動舵取補助装置では、上部操舵軸が接続される入力軸と、下部操舵軸が接続される出力軸と、入力軸と出力軸の間に設けられるトルクセンサと、トルクセンサの検出トルクに応じて駆動される電動モータと、電動モータの回転軸に結合されるウォームギヤと、出力軸に結合されるとともに、ウォームギヤに噛合うウォームホイールとを、ハウジングにより被包される単一ユニット体に内蔵し、ハウジングを車体フレーム（車体側ブラケット）に取付け可能にしている。舵取ハンドルに操舵トルクが加えられると、上部操舵軸を介して、入力軸と出力軸を連結しているトーションバーにも操舵トルクが加わり、入力軸と出力軸はトーションバーがねじれを生ずることで相対的に回転する。これにより、トルクセンサが入力軸と出力軸の回転方向の変位に基づき、操舵トルクを検出し、電動モータが制御されて操舵トルクに応じたアシスト力を出力軸に付与するものになる。
特開2004-231011

従来の不整地走行用車両に設けた電動舵取補助装置では、舵取ハンドルを最大操舵しているとき、上部操舵軸及び入力軸がトーションバーをねじり続けると、結果としてトルクセンサは操舵トルクを検出し続ける。このため、電動モータは、出力軸及び下部操舵軸が操舵ストローク端に達しているにもかかわらず、駆動し続けられる。

また、舵取ハンドルを最大操舵しているときに、車輪に岩が引っかかる等によって車輪側から逆入力が入り続くと、下部操舵軸及び出力軸がトーションバーをねじり続け、結果としてトルクセンサが操舵トルクを検出し続ける。このため、電動モータは、出力軸及び下部操舵軸が操舵ストローク端に達しているにもかかわらず、駆動し続けられる。

本発明の課題は、電動舵取補助装置において、舵取ハンドルを最大操舵した状態で電動モータの徒らな駆動を回避し、かつ舵取ハンドルを最大操舵した状態で車輪側から逆入力が入っても、電動モータの徒らな駆動を回避することにある。

請求項１の発明は、舵取ハンドル側の上部操舵軸と、車輪側の下部操舵軸との間に介装され、上部操舵軸と下部操舵軸間のトルクを検出しアシスト力を発生する電動舵取補助装置の支持構造において、上部操舵軸の最大操舵角を制限する第１の操舵角規制手段を、上部操舵軸と車体側との間に設けるとともに、下部操舵軸の最大操舵角を制限する第２の操舵角規制手段を、下部操舵軸と車体側との間に設け、第１の操舵角規制手段は車体側に設けられるストッパ部と、上部操舵軸に設けられる被ストッパ部とからなり、第２の操舵角規制手段は車体側に設けられるストッパ部と、下部操舵軸に設けられる被ストッパ部とからなり、舵取ハンドル及び上部操舵軸を最大操舵角位置に回転し、下部操舵軸を最大操舵角位置に設定するとき、第１の操舵角規制手段の被ストッパ部をストッパ部に先に衝合させ、次いで、第２の操舵角規制手段の被ストッパ部をストッパ部に衝合させるようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、第１の操舵角規制手段は、上車体側ステーに設けた環状支持部材の環状壁を周方向に一部切欠いた開口部の左右両側部を左右のストッパ部とし、上部操舵軸の外周であって開口部の左右のストッパ部に挟まれる部分に設けた突条部を被ストッパ部としたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、第２の操舵角規制手段は、下車体側ステーに支持部材を設けるに際し、支持部材の車両前方に臨む正面又は背面の該下車体側ステーに左右のストッパ部を設け、下部操舵軸の外周であって左右のストッパ部に挟まれる部分にハの字状の被ストッパ部を設け、被ストッパ部は、下部操舵軸の外周の左右位置に溶接等されて互いにハの字状をなす板状片からなるようにしたものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において更に、電動舵取補助装置の入力軸は上部操舵軸との接続具との接続用セレーションを上端外周部に備え、電動舵取補助装置の出力軸は下部操舵軸との接続具との接続用セレーションを下端外周部に備え、入力軸の中空部にはトーションバーが挿入され、トーションバーの一端は入力軸に連結ピンで連結され、出力軸の中空部にはトーションバーの他端が挿入されてセレーション結合されるようにしたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において更に、電動舵取補助装置は、第１ハウジング、第２ハウジング及び第３ハウジングに被包される単一ユニット体にて構成され、第２ハウジングの外周の周方向複数位置に設けた取付ボスの両側にラバーブッシュ等の弾性材を設け、車体側ブラケットの上記取付ボスに対応する複数位置に設けた２又状支持部の上下の支持片の間に、上記弾性材を介して取付ボスを挟みボルトで締結することで該取付ボスをフローティング固定状態で挟持するようにしたものである。

［発明の効果］
本発明によれば、電動舵取補助装置において、舵取ハンドルを最大操舵した状態で電動モータの徒らな駆動を回避し、かつ舵取ハンドルを最大操舵した状態で車輪側から逆入力が入っても、電動モータの徒らな駆動を回避することができる。

図１は電動舵取補助装置の支持構造を示す模式図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３は図１のIII−III線に沿う断面図、図４は図１のIV−IV線に沿う、上部操舵軸の操舵角規制手段を示す断面図、図５は図１のV−V線に沿う、下部操舵軸の操舵角規制手段を示す断面図である。

電動舵取補助装置１０は、例えばバギー車やスノーモービル等の不整地走行用車両に適用され、図１に示す如く、舵取ハンドル側の上部操舵軸１と車輪側の下部操舵軸２との間に介装され、運転者が舵取ハンドルに加える操舵力を電動モータ２４の発生トルクによりアシストする。

電動舵取補助装置１０は、上部操舵軸１を上車体側ステー３に支持部材４により軸受を介して回転可能に支持し、上端部に舵取ハンドル取付部材５が固定される。下部操舵軸２は下車体側ステー６に支持部材７により軸受を介して回転可能に支持され、中間部にピットマンアーム８が固定される。ピットマンアーム８は左右のタイロッドを介して前輪に連結される。上車体側ステー３と下車体側ステー６は車体フレームに支持される。

電動舵取補助装置１０は、図１〜図３に示す如く、第１ハウジング（上部ハウジング又は上カバー）１１、第２ハウジング（本体ハウジング）１２及び第３ハウジング（下部ハウジング又は下カバー）１３に被包される単一ユニット体１０Ａにて構成され、このユニット体１０Ａに入力軸２１、出力軸２２、トルクセンサ２３、電動モータ２４、ウォームギヤ２５、ウォームホイール２６を内蔵する。

電動舵取補助装置１０は、上部操舵軸１が接続具１Ａによって接続される入力軸２１の上端部を軸受３１により第１ハウジング１１に支持し（図２）、下部操舵軸２が接続具２Ａによって接続される出力軸２２の上下端部を上下の軸受３２Ａ、３２Ｂにより第２ハウジング１２と第３ハウジング１３に支持している（図２）。入力軸２１は接続具１Ａとの接続用セレーション２１Ａを上端外周部に備え、出力軸２２は接続具２Ａとの接続用セレーション２２Ａを下端外周部に備える。入力軸２１の中空部にはトーションバー２７が挿入され、トーションバー２７の一端は入力軸２１に連結ピン２７Ａで連結され、出力軸２２の中空部にはトーションバー２７の他端が挿入されてセレーション結合される。

舵取ハンドルに操舵トルクが加えられると、上部操舵軸１を介して、入力軸２１と出力軸２２を連結しているトーションバー２７にも操舵トルクが加わり、入力軸２１と出力軸２２はトーションバー２７がねじれを生ずることで相対的に回転する。これにより、トルクセンサ２３が入力軸２１と出力軸２２の回転方向の変位に基づき、操舵トルクを検出し、電動モータ２４が制御されて操舵トルクに応じたアシスト力を出力軸２２に付与するものになる。

トルクセンサ２３は、図２に示す如く、入力軸２１と出力軸２２に係合している円筒状のコア２３Ｃを囲む２個の検出コイル２３Ａ、２３Ｂを第１ハウジング１１に設けている。コア２３Ｃは、出力軸２２のガイドピン２３Ｄに係合する縦溝２３Ｅを備えて軸方向にのみ移動可能とされるとともに、入力軸２１のスライダピン２３Ｆに係合するスパイラル溝２３Ｇを備える。これにより、舵取ハンドルに加えた操舵トルクが入力軸２１に付与され、トーションバー２７の弾性ねじり変形により、入力軸２１と出力軸２２の間に回転方向の相対変位を生ずると、入力軸２１と出力軸２２の回転方向の変位がコア２３Ｃを軸方向に変位させるものになり、このコア２３Ｃの変位による検出コイル２３Ａ、２３Ｂの周辺の磁気的変化に起因する検出コイル２３Ａ、２３Ｂのインダクタンスが変化する。即ち、コア２３Ｃが入力軸２１の側へ移動すると、コア２３Ｃが近づく方の検出コイル２３Ａのインダクタンスが増加し、コア２３Ｃが遠ざかる方の検出コイル２３Ｂのインダクタンスが減少し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出できる。

電動モータ２４は、取付ボルト２８により第２ハウジング１２に取付け支持され、不図示のコントローラにより、トルクセンサ２３の検出トルクに応じて駆動される。電動モータ２４の回転軸２４Ａには継手２４Ｂによりウォームギヤ２５が結合され、ウォームギヤ２５に噛合うウォームホイール２６を出力軸２２に固定してある。ウォームギヤ２５は、図３に示す如く、左右の軸受４１、４２により第２ハウジング１２に両端支持される。ウォームホイール２６は、第２ハウジング１２の内部で、出力軸２２における上側軸受３２Ａの直下にて該出力軸２２に固定される。

尚、電動モータ２４の回転軸２４Ａとウォームギヤ２５を結合する継手２４Ｂは、両者の嵌合間隙に弾性リングからなるトルクリミッタ２４Ｃを介装している（図３）。トルクリミッタ２４Ｃは、電動舵取補助装置１０の通常使用トルクでは回転軸２４Ａと継手２４Ｂを結合し続け、異常トルクではスリップさせ、電動モータ２４のトルクを継手２４Ｂの側に伝達させない。

従って、電動舵取補助装置にあっては、第１ハウジング１１に入力軸２１の上端部とトルクセンサ２３を支持し、第２ハウジング１２に出力軸２２の上端部と電動モータ２４とウォームギヤ２５とウォームホイール２６を支持し、第３ハウジング１３に出力軸２２の下端部を支持し、第１ハウジング１１と第２ハウジング１２を取付ボルト１４により締結し、第２ハウジング１２と第３ハウジング１３を取付ボルト１５により締結して一体のユニット体１０Ａを構成する（図２）。第１ハウジング１１における軸受３１の上部開口部にはオイルシール３３が封着され、第３ハウジング１３における軸受３２Ｂの下部開口部にはオイルシール３４が封着される（図２）。

そして、電動舵取補助装置１０は、第２ハウジング１２を車体側に取付け可能にする。電動舵取補助装置１０は、図１、図２に示す如く、第２ハウジング１２の外周の周方向複数位置（例えば３位置）に設けた取付ボス１２Ａの両側にラバーブッシュ等の弾性材５１、５２を設け、車体側ブラケット１７の上記取付ボス１２Ａに対応する複数位置に設けた２又状支持部１８の上下の支持片１８Ａ、１８Ｂの間に、上記弾性材５１、５２を介して取付ボス１２Ａを挟む。２又状支持部１８の支持片１８Ａ、１８Ｂ、弾性材５１、５２、取付ボス１２Ａのそれぞれに設けられるボルト孔に挿着される取付ボルト１６（ナット１６Ａ）により、上下の支持片１８Ａ、１８Ｂの間に弾性材５１、５２を介して取付ボス１２Ａをフローティング固定状態で挟持する。車体側ブラケット１７は車体フレームに支持される。

しかるに、電動舵取補助装置１０にあっては、(A)舵取ハンドルを最大操舵した状態で、電動モータ２４の徒らな駆動を回避するための第１の操舵角規制手段１００と、（B）舵取ハンドルを最大操舵した状態で、車輪側から逆入力が入っても、電動モータ２４の徒らな駆動を回避するための第２の操舵角規制手段２００を以下の如くに有する。

（A）第１の操舵角規制手段１００（図１、図４）
第１の操舵角規制手段１００は、上部操舵軸１と車体側との間に設けられ、上部操舵軸１の最大操舵角を制限する。

第１の操舵角規制手段１００は、図１、図４に示す如く、上車体側ステー３に設けた環状支持部材４の環状壁４Ａを周方向に一部切欠いた開口部４Ｂの左右両側部を左右のストッパ部１０１Ａ、１０１Ｂとし、上部操舵軸１の外周であって開口部４Ｂの左右のストッパ部１０１Ａ、１０１Ｂに挟まれる部分に設けた突条部を被ストッパ部１０２とする。開口部４Ｂは、環状壁４Ａの例えば車両前方に臨む正面又は背面に正対するように設けられる。舵取ハンドルが中立位置にあるとき、上部操舵軸１の被ストッパ部１０２は支持部材４の左右のストッパ部１０１Ａ、１０１Ｂに対する回転方向の中央にあり、被ストッパ部１０２とストッパ部１０１Ａとの間に左操舵角θ1を介し、被ストッパ部１０２とストッパ部１０１Ｂとの間に右操舵角θ2を介する（θ1＝θ2）。舵取ハンドル及び入力軸１が左又は右の最大操舵角θ1M、θ2M（θ1M＝θ2M）に達したときに、上部操舵軸１の被ストッパ部１０２を支持部材４の左又は右のストッパ部１０１Ａ、１０１Ｂに衝合させて制止させる。θ1M＝θ1、θ2M＝θ2である。

(B)第２の操舵角規制手段２００（図１、図５）
第２の操舵角規制手段２００は、下部操舵軸２と車体側との間に設けられ、下部操舵軸２の最大操舵角を制限する。

第２の操舵角規制手段２００は、図１、図５に示す如く、下車体側ステー６に支持部材７を設けるに際し、支持部材７の例えば車両前方に臨む正面（又は背面）の車体側ステー６に左右のストッパ部２０１Ａ、２０１Ｂを設け、下部操舵軸２の外周であって左右のストッパ部２０１Ａ、２０１Ｂに挟まれる部分にハの字状の被ストッパ部２０２を設ける。被ストッパ部２０２は、下部操舵軸２の外周の左右２位置に溶接等されて互いにハの字状をなす板状片２０２Ａ、２０２Ｂからなる。

舵取ハンドルが中立位置にあるとき、下部操舵軸２の被ストッパ部２０２は車体側ステー６の左右のストッパ部２０１Ａ、２０１Ｂに対する回転方向の中央にあり、被ストッパ部２０２とストッパ部２０１Ａとの間に左操舵角θ1Aを介し、被ストッパ部２０２とストッパ部２０１Ｂとの間に右操舵角θ2Aを介する（θ1A＝θ2A）。舵取ハンドル及び入力軸１に加えた操作により、下部操舵軸２が上部操舵軸１とともに最大操舵角θ1M、θ2M（θ1M＝θ2M）に達したときに、下部操舵軸２の被ストッパ部２０２を車体側ステー６の左又は右のストッパ部２０１Ａ、２０１Ｂに近接乃至は衝合させて制止させる。θ1M＝θ1A、θ2M＝θ2Aである。

尚、本発明では、上部操舵軸１の側の第１の操舵角規制手段１００と、下部操舵軸２の側の第２の操舵角規制手段２００を並設しているから、舵取ハンドル及び上部操舵軸１を最大操舵角位置に回転し、ひいては下部操舵軸２を最大操舵角位置に設定するとき、第１の操舵角規制手段１００の被ストッパ部１０２をストッパ部１０１Ａ、１０１Ｂに先に衝合させ、次いで、第２の操舵角規制手段２００の被ストッパ部２０２をストッパ部２０１Ａ、２０１Ｂに衝合させる（θ1＜θ1A、θ2＜θ2A）。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)舵取ハンドルを最大操舵したとき、舵取ハンドルが連なる上部操舵軸１の最大操舵角を第１の操舵角規制手段１００によって制限する。従って、最大操舵状態で、上部操舵軸１及び入力軸２１がトーションバー２７をねじり続けることがなく、トルクセンサ２３は操舵トルクを検出し続けない。電動モータ２４は、出力軸２２及び下部操舵軸２が操舵ストローク端に達した以後、徒らに駆動し続けることがない。

(b)舵取ハンドルを最大操舵しているときに、車輪側から逆入力が入ると、第２の操舵角規制手段２００が下部操舵軸２の最大操舵角を制限する。従って、最大操舵角状態で、下部操舵軸２及び入力軸２２がトーションバー２７をねじり続けることがなく、トルクセンサ２３は操舵トルクを検出し続けない。電動モータ２４は、出力軸２２及び下部操舵軸２が操舵ストローク端に達した以後、徒らに駆動し続けることがない。

(c)上述(a)、(b)により、電動舵取補助装置１０において、舵取ハンドルを最大操舵した状態で電動モータ２４の徒らな駆動を回避し、かつ舵取ハンドルを最大操舵した状態で車輪側から逆入力が入っても、電動モータ２４の徒らな駆動を回避することができる。

(d)第１の操舵角規制手段１００を、車体側のストッパ部１０１Ａ、１０１Ｂと、上部操舵軸１の被ストッパ部１０２により簡易に構成できる。

(e)第２の操舵角規制手段２００を、車体側のストッパ部２０１Ａ、２０１Ｂと、下部操舵軸２の被ストッパ部２０２により簡易に構成できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。本発明において、電動モータの回転を出力軸に伝えるギヤ列は、ウォームギヤとウォームホイールからなるものに限定されない。

図１は電動舵取補助装置の支持構造を示す模式図である。 図２は図１のII−II線に沿う断面図である。 図３は図１のIII−III線に沿う断面図である。 図４は図１のIV−IV線に沿う、上部操舵軸の操舵角規制手段を示す断面図である。 図５は図１のV−V線に沿う、下部操舵軸の操舵角規制手段を示す断面図である。

符号の説明

１ 上部操舵軸
１Ａ 接続具
２ 下部操舵軸
２Ａ 接続具
３ 上車体側ステー
４ 環状支持部材
４Ａ 環状壁
４Ｂ 開口部
６ 下車体側ステー
７ 支持部材
１０ 電動舵取補助装置
１０Ａ ユニット体
１１ 第１ハウジング
１２ 第２ハウジング
１２Ａ 取付ボス
１３ 第３ハウジング
１６ ボルト
１７ 車体側ブラケット
１８ ２又状支持部
１８Ａ、１８Ｂ 支持片
２１ 入力軸
２１Ａ 接続用セレーション
２２ 出力軸
２２Ａ 接続用セレーション
２７ トーションバー
２７Ａ 連結ピン
５１、５２ 弾性材
１００ 第１の操舵角規制手段
１０１Ａ、１０１Ｂ ストッパ部
１０２ 被ストッパ部
２００ 第２の操舵角規制手段
２０１Ａ、２０１Ｂ ストッパ部
２０２ 被ストッパ部
２０２Ａ、２０２Ｂ 板状片

Claims (5)

1. 舵取ハンドル側の上部操舵軸と、車輪側の下部操舵軸との間に介装され、上部操舵軸と下部操舵軸間のトルクを検出しアシスト力を発生する電動舵取補助装置の支持構造において、
   上部操舵軸の最大操舵角を制限する第１の操舵角規制手段を、上部操舵軸と車体側との間に設けるとともに、下部操舵軸の最大操舵角を制限する第２の操舵角規制手段を、下部操舵軸と車体側との間に設け、
   第１の操舵角規制手段は車体側に設けられるストッパ部と、上部操舵軸に設けられる被ストッパ部とからなり、第２の操舵角規制手段は車体側に設けられるストッパ部と、下部操舵軸に設けられる被ストッパ部とからなり、
   舵取ハンドル及び上部操舵軸を最大操舵角位置に回転し、下部操舵軸を最大操舵角位置に設定するとき、第１の操舵角規制手段の被ストッパ部をストッパ部に先に衝合させ、次いで、第２の操舵角規制手段の被ストッパ部をストッパ部に衝合させるようにしたことを特徴とする電動舵取補助装置の支持構造。
2. 第１の操舵角規制手段は、上車体側ステーに設けた環状支持部材の環状壁を周方向に一部切欠いた開口部の左右両側部を左右のストッパ部とし、上部操舵軸の外周であって開口部の左右のストッパ部に挟まれる部分に設けた突条部を被ストッパ部としたことを特徴とする請求項１に記載の電動舵取補助装置の支持構造。
3. 第２の操舵角規制手段は、下車体側ステーに支持部材を設けるに際し、支持部材の車両前方に臨む正面又は背面の該下車体側ステーに左右のストッパ部を設け、下部操舵軸の外周であって左右のストッパ部に挟まれる部分にハの字状の被ストッパ部を設け、被ストッパ部は、下部操舵軸の外周の左右位置に溶接等されて互いにハの字状をなす板状片からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動舵取補助装置の支持構造。
4. 電動舵取補助装置の入力軸は上部操舵軸との接続具との接続用セレーションを上端外周部に備え、電動舵取補助装置の出力軸は下部操舵軸との接続具との接続用セレーションを下端外周部に備え、入力軸の中空部にはトーションバーが挿入され、トーションバーの一端は入力軸に連結ピンで連結され、出力軸の中空部にはトーションバーの他端が挿入されてセレーション結合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電動舵取補助装置の支持構造。
5. 電動舵取補助装置は、第１ハウジング、第２ハウジング及び第３ハウジングに被包される単一ユニット体にて構成され、第２ハウジングの外周の周方向複数位置に設けた取付ボスの両側にラバーブッシュ等の弾性材を設け、車体側ブラケットの上記取付ボスに対応する複数位置に設けた２又状支持部の上下の支持片の間に、上記弾性材を介して取付ボスを挟みボルトで締結することで該取付ボスをフローティング固定状態で挟持することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電動舵取補助装置の支持構造。

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