JP4930751B2 - Steering device - Google Patents
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Description
本発明は、ステアリング装置に関し、特に舵角を重畳させることができるステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device, and more particularly to a steering device capable of superimposing a steering angle.
車両において、ステアリングホイールの回転角とタイヤの転舵角との関係を1対1に対応させた、いわゆるステアリングギヤ比を固定したステアリング装置が一般的に使用されている。しかるに、ステアリングギヤ比を固定したステアリング装置の場合、そのステアリングギヤ比は、車両の高速安定性を確保するために設定される。すなわち、高速走行時に車両が過敏に応答しないように、ステアリングギヤ比は大きく設定されることが多い。ところが、かかるステアリングギヤ比の場合、車庫入れなどの低速走行時に、ステアリングホイールを多く回転させる必要があり、操作が煩雑となる。このような問題に対し、特許文献1には、ステアリング装置に舵角重畳機構(差動機構を用いて入力角と出力角の関係を変えられる機構)を設けて舵角を重畳させることが開示されている。
かかる特許文献1に記載の舵角重畳機構によれば、車速等に応じて伝達比(ここでは、舵角重畳機構の出力軸の回転速度÷入力軸の回転速度をいう)を可変とすることができ、例えば高側走行時には、伝達比を大きくして、ステアリングホイールの回転に対する車輪の転舵角を抑えて直進安定性を確保すると共に、低速走行時には、伝達比を小さくして、ステアリングホイールの回転に対する車輪の転舵角を大きくとることで、車庫入れ時などにおいてステアリング操作が煩雑とならないようにできる。 According to the rudder angle superimposing mechanism described in Patent Document 1, the transmission ratio (here, the rotational speed of the output shaft of the rudder angle superimposing mechanism / the rotational speed of the input shaft) is made variable according to the vehicle speed or the like. For example, when traveling on the high side, the transmission ratio is increased to suppress the turning angle of the wheel against the rotation of the steering wheel to ensure straight running stability, and at low speed traveling, the transmission ratio is decreased to reduce the steering wheel The steering operation can be prevented from becoming complicated when entering a garage or the like by increasing the turning angle of the wheel with respect to the rotation of the vehicle.
しかるに、特許文献1においては、遊星歯車式の差動機構を用いた、コラム部に配置が可能な舵角重畳機構が開示されているが、これは歯車機構を使用しているので、かみ合う歯数が基本的に少ないため、大きなトルクを伝達しなければならない車重の大きな車両などにおいては、小型化することが困難である。また、このようにモータを固定した遊星式の差動機構を用いた場合、モータ故障時などにフェールセーフとしてモータを任意の角度にロックさせて操舵する場合、伝達比が1とならないという問題がある。かかる伝達比を1とするためには別個の変速機構が必要となるため、それによりコスト高や、慣性や摩擦の増大、バックラッシ増大による操作性の悪化といった問題が生じる。 However, Patent Document 1 discloses a rudder angle superimposing mechanism that uses a planetary gear type differential mechanism and that can be arranged in the column part. However, since this uses a gear mechanism, the meshing teeth Since the number is basically small, it is difficult to reduce the size of a vehicle having a large vehicle weight that must transmit a large torque. In addition, when a planetary differential mechanism with a fixed motor is used as described above, the steering ratio is not 1 when the motor is locked at an arbitrary angle as a fail-safe when the motor fails. is there. In order to set the transmission ratio to 1, a separate speed change mechanism is required, which causes problems such as high cost, increased inertia and friction, and deteriorated operability due to increased backlash.
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトでありながら、伝達比を可変とできるステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a steering device that is compact and has a variable transmission ratio.
第1の本発明のステアリング装置は、
ステアリングホイールから操舵力を伝達される入力軸と、
前記入力軸に連結された第1内歯歯車、及び前記第1内歯歯車に噛合する第1遊星歯車からなる第1遊星歯車列と、
操舵機構に操舵力を伝達する出力軸と、
前記出力軸に連結された第2内歯歯車、及び前記第2内歯歯車に噛合する第2遊星歯車からなる第2遊星歯車列と、
前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車とを連結固定する遊星連結軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを相対回転可能に互いに支持する軸受と、
前記第1遊星歯車列と前記第2遊星歯車列の間に配置された円盤状キャリヤと、
前記軸受に支持され、前記円盤状キャリヤの中心を貫通して、前記円盤状キャリヤを自転可能に支持する貫通軸と、
モータと、を有し、
前記円盤状キャリヤは、前記遊星連結軸を自転可能に且つ前記円盤状キャリヤと一体的に公転可能に支持しており、
前記円盤状キャリヤの外周に設けられたウォームホイールと、前記モータの回転軸に形成されたウォームとが噛合しており、前記モータを駆動して前記円盤状キャリヤに回転角を与えることにより、前記入力軸と前記出力軸との相対角を変更するようになっており、
前記ウォームから前記ウォームホイールに向かう動力伝達は可能だが、前記ウォームホイールから前記ウォームに向かう動力伝達が不能となっていることを特徴とする。
The steering device according to the first aspect of the present invention comprises:
An input shaft to which steering force is transmitted from the steering wheel;
The first internal gear connected to said input shaft, and a first planetary gear train consisting of a first planetary gear meshing with the first internal gear,
An output shaft for transmitting steering force to the steering mechanism;
Second internal gear coupled to the output shaft, and a second planetary gear train consisting of the second planetary gear that meshes with the second internal gear,
A planetary connecting shaft for connecting and fixing the first planetary gear and the second planetary gear;
A bearing that supports the input shaft and the output shaft so that they can rotate relative to each other;
A disk-shaped carrier disposed between the first planetary gear train and the second planetary gear train ;
A through-shaft supported by the bearing, penetrating through the center of the disk-shaped carrier and supporting the disk-shaped carrier in a rotatable manner;
A motor,
The disk-shaped carrier supports the planetary connecting shaft so that it can rotate and revolves integrally with the disk-shaped carrier,
The worm wheel provided on the outer periphery of the disk-shaped carrier and the worm formed on the rotating shaft of the motor mesh with each other, and by driving the motor to give a rotation angle to the disk-shaped carrier, The relative angle between the input shaft and the output shaft is changed,
Power transmission from the worm to the worm wheel is possible, but power transmission from the worm wheel to the worm is impossible .
第2の本発明のステアリング装置は、
ステアリングホイールから操舵力を伝達される入力軸と、
前記入力軸に連結された第1内歯歯車、及び前記第1内歯歯車に噛合する第1遊星歯車からなる第1遊星歯車列と、
操舵機構に操舵力を伝達する出力軸と、
前記出力軸に連結された第2内歯歯車、及び前記第2内歯歯車に噛合する第2遊星歯車からなる第2遊星歯車列と、
前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車とを連結固定する遊星連結軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを相対回転可能に互いに支持する軸受と、
前記第1遊星歯車列と前記第2遊星歯車列の間に配置された円盤状キャリヤと、
前記軸受に支持され、前記円盤状キャリヤの中心を貫通して、前記円盤状キャリヤを自転可能に支持する貫通軸と、
モータと、を有し、
前記円盤状キャリヤは、前記遊星連結軸を自転可能に且つ前記円盤状キャリヤと一体的に公転可能に支持しており、
前記円盤状キャリヤの外周に設けられたウォームホイールと、前記モータの回転軸に形成されたウォームとが噛合しており、前記モータを駆動して前記円盤状キャリヤに回転角を与えることにより、前記入力軸と前記出力軸との相対角を変更するようになっており、
前記モータの回転軸をロックする電磁ブレーキを設けたことを特徴とする。
The steering device of the second invention is
An input shaft to which steering force is transmitted from the steering wheel;
The first internal gear connected to said input shaft, and a first planetary gear train consisting of a first planetary gear meshing with the first internal gear,
An output shaft for transmitting steering force to the steering mechanism;
Second internal gear coupled to the output shaft, and a second planetary gear train consisting of the second planetary gear that meshes with the second internal gear,
A planetary connecting shaft for connecting and fixing the first planetary gear and the second planetary gear;
A bearing that supports the input shaft and the output shaft so that they can rotate relative to each other;
A disk-shaped carrier disposed between the first planetary gear train and the second planetary gear train ;
A through-shaft supported by the bearing, penetrating through the center of the disk-shaped carrier and supporting the disk-shaped carrier in a rotatable manner;
A motor,
The disk-shaped carrier supports the planetary connecting shaft so that it can rotate and revolves integrally with the disk-shaped carrier,
The worm wheel provided on the outer periphery of the disk-shaped carrier and the worm formed on the rotating shaft of the motor mesh with each other, and by driving the motor to give a rotation angle to the disk-shaped carrier, The relative angle between the input shaft and the output shaft is changed,
An electromagnetic brake for locking the rotation shaft of the motor is provided .
第1及び第2の本発明によれば、前記円盤状キャリヤは、前記遊星連結軸を自転可能に且つ前記円盤状キャリヤと一体的に公転可能に支持しており、前記円盤状キャリヤの外周に設けられたウォームホイールと、前記モータの回転軸に形成されたウォームとが噛合しており、前記モータを駆動して前記円盤状キャリヤに回転角を与えることにより、前記入力軸と前記出力軸との相対角を変更するようになっているので、従来技術のように太陽歯車が不要であり、その分構成のコンパクト化を図ることができる。更に、前記アクチュエータにより、前記キャリヤを前記入力軸に対して変位させることで、舵角重畳を実現することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the disk-shaped carrier supports the planetary connecting shaft so as to be capable of rotating and revolving integrally with the disk-shaped carrier, and on the outer periphery of the disk-shaped carrier. A worm wheel provided and a worm formed on the rotation shaft of the motor are engaged with each other, and driving the motor to give a rotation angle to the disk-shaped carrier, the input shaft and the output shaft since so as to change the relative angle, the sun gear as in the prior art is not required, it can be made compact correspondingly configured. Furthermore, steering angle superimposition can be realized by displacing the carrier with respect to the input shaft by the actuator.
更に、前記第2内歯歯車の径方向外方において、前記出力軸に連結された補助操舵用ウォームホイールと、前記補助操舵用ウォームホイールに噛合する補助操舵ウォームを回転軸に形成した補助操舵用モータとを有し、前記補助操舵用モータを駆動して前記補助操舵用ウォームホイールを回転させることにより、前記出力軸に補助操舵トルクを出力するようになっているので、操舵力の電動アシストを実現できる。更に、前記補助操舵用ウォームホイールの内周に、前記内歯歯車を形成することで、よりコンパクトな構成を実現できる。 Further, an auxiliary steering worm wheel connected to the output shaft and an auxiliary steering worm meshing with the auxiliary steering worm wheel are formed on a rotating shaft on the outer side in the radial direction of the second internal gear. and a motor, wherein by rotating the drive the auxiliary steering motor worm wheel for the steering assist, than and outputs a steering assist torque to the output shaft, the steering force of the electric assist Can be realized. Furthermore, a more compact configuration can be realized by forming the internal gear on the inner periphery of the auxiliary steering worm wheel.
前記第1伝達手段は、コラム部に設けられ、前記入力軸の回転角に対する前記出力軸の回転角を変更可能に操舵力を伝達すると、舵角重畳を実現できる。 The first transmission means is provided in the column portion, and when the steering force is transmitted so that the rotation angle of the output shaft relative to the rotation angle of the input shaft can be changed, steering angle superposition can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して以下に詳細に説明する。図1は、本実施の形態にかかるステアリング装置を示す概念図である。図1において、ステアリングホイール1は、ステアリングシャフトの一部を構成する入力軸2に連結されている。コラムチューブ4内に挿通された入力軸2の下端は、コラムチューブ4の下端に取り付けられた駆動ユニット100を介して、出力軸3に連結されている。駆動ユニット100から補助操舵力を受ける出力軸3は、カルダンジョイントCJを介して、中間軸5に連結されている。中間軸5は、カルダンジョイントCJを介して、ピニオン軸6に連結されている。ピニオン軸6の下端に形成されたピニオン6aは、それと交差する方向に延在するラック軸7のラック歯7aに噛合している。ラック軸7の両端は、タイロッド8,8を介して一対のタイヤ10,10を操舵する操舵機構9,9に連結されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a steering apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, a steering wheel 1 is connected to an input shaft 2 constituting a part of a steering shaft. The lower end of the input shaft 2 inserted into the column tube 4 is connected to the
なお、車両制御装置VCUから、操舵制御装置SCUには、車速、ヨー、横G車輪側、横荷重、エンジン出力等の信号が入力されるようになっており、それに基づいて、操舵制御装置SCUは、舵角比コントローラCT1から駆動ユニット100の舵角モータ113に制御信号を送信し、EPSコントローラCT2から駆動ユニット100の補助操舵モータ119に制御信号を出力するようになっている。
Signals such as vehicle speed, yaw, lateral G wheel side, lateral load, and engine output are input from the vehicle control device VCU to the steering control device SCU. Transmits a control signal from the steering angle ratio controller CT1 to the
図2は、駆動ユニット100の断面図である。図3は、駆動ユニット100の一部断面斜視図であるが、ハウジングは省略している。ハウジング101の上部に、コラムチューブ4が取り付けられている。コラムチューブ4内には、入力軸2が挿通され、不図示の軸受により回転自在に支持されている。コラムチューブ4と入力軸2との間には、コラムチューブ4に対する入力軸2の回転角度を検出する入力軸センサ102が設けられている。入力軸2の下端は中空となっており、その内部に挿入されたトーションバー103の上端が入力軸2にピン結合されている。一方、トーションバー103の下端は、ギヤケース104の上部にピン結合されている。104は、舵角重畳機構の入力軸となっている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
下部が中空円盤状のギヤケース(第1内歯歯車)104は、その内周に第1内歯104aを形成しており、ハウジング101に対して軸受105により回転自在に支持されている。ハウジング101とギヤケース104との間には、ハウジング101に対するギヤケース104の回転角度を検出するギヤケースセンサ106が設けられている。
A hollow case-shaped gear case (first internal gear) 104 has first
ギヤケース104の第1内歯104aに噛合するようにして、複数の第1遊星歯車107が周方向に等間隔に配置されている。各第1遊星歯車107の中央孔に、一端(上端)を圧入したシャフト108は、その他端(下端)を第2遊星歯車109の中央孔に圧入してなる。なお、第1遊星歯車107,シャフト108,第2遊星歯車109は圧入でなくとも、キー結合など一体となって運動するように構成されていればよい。各シャフト108は、第1遊星歯車107と第2遊星歯車109との間に設けられた円盤状のキャリヤ110を貫通しており、それに対してニードル軸受111により回転自在に支持されている。即ち、第1遊星歯車107と第2遊星歯車109とは、出力軸2の軸線方向に見て互いに位相を固定された状態で、キャリヤ110に支持されている。
A plurality of first
キャリヤ110の外周には、ウォームホイール歯110aが形成されている。ウォームホイール歯110aには舵角ウォーム112が噛合している。舵角ウォーム112は、アクチュエータである舵角モータ113の回転軸113aに連結されている。回転軸113aの先端には、ハウジング101に対して取り付けられ、キャリヤ110の方向に向かって回転軸113aを付勢することで、舵角ウォーム112とウォームホイール歯110aとの間に任意の予圧を与える予圧装置PS1(図3)が配置されている。このような予圧装置PS1は、例えば特開2004−306898号公報に記載されている。
On the outer periphery of the
出力軸3は、上部の径の細い細軸部3aと、下部の径の太い太軸部3bと、その間に形成された中空円盤部(第2内歯歯車)3cとを有している。中空円盤部3cは、キャリヤ110を挟んだ状態で、ギヤケース104に対向して配置されている。細軸部3aは、キャリヤ110の中央孔を貫通して、ギヤケース104まで延在しており、その先端がギヤケース104に対して軸受120により相対回転可能に支持されている。また、太軸部3bはハウジング101に対して軸受114,115により回転自在に支持されている。キャリヤ110は、細軸部3aに対して軸受121,122により回転自在に支持されている。
The
更に出力軸3は、中空円盤部3cの内周に第2内歯3dを形成しており、これに第2遊星歯車109が噛合している。ハウジング101と出力軸3との間には、ハウジング101に対する出力軸3の回転角度を検出する出力軸センサ116が設けられている。ここで、ギヤケース104,第1の遊星歯車107,キャリヤ110,第2の遊星歯車109、出力軸3の中空円盤部3cにより第1伝達手段、(舵角重畳機構)を構成する。
Further, the
出力軸3の中空円盤部3cの外周には、樹脂製のウォームホイール環状部(ウォームホイールともいう)117が接着されており、その外周に形成されたウォームホイール歯117aが補助操舵ウォーム118に噛合している。捕縄操舵ウォーム118と、ウォームホイール環状部117とで第2伝達手段(パワーステアリング機構)を構成する。補助操舵ウォーム118は、補助操舵モータ119の回転軸119aに連結されている。回転軸119aの先端には、ハウジング101に対して取り付けられ、ウォームホイール環状部117の方向に向かって回転軸113aを付勢することで、補助操舵ウォーム118とウォームホイール歯117aとの間に任意の予圧を与える予圧装置PS2(図3)が配置されている。このような予圧装置PS2は、例えば特開2004−306898号公報に記載されている。
A resin worm wheel annular portion (also referred to as a worm wheel) 117 is bonded to the outer periphery of the hollow disk portion 3 c of the
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、第1遊星歯車107、第2遊星歯車109、第1内歯104a、第2内歯3dの歯数をそれぞれ、Za、Zb、Zia、Zibとする。しかるに、Za/Zia≠Zb/Zib(遊星歯車107、109が同一モジュールの場合)であると、ギヤケース104の角度,出力軸3の角度、キャリヤ110の角度の3つの関係が一意に決まるので、これらを差動機構として使うことができる。即ち、キャリヤ110の角度を制御すると、ギヤケース104(=入力軸2)と、出力軸3との回転位相を制御することが可能となる。より具体的には、入力軸2の1回転あたりにおけるキャリヤ110の回転数をNwとすると、出力軸3は、((Zia×Zb)+(Zia−Za)・(Za−Zb)・Nw)÷(Zib×Za)だけ回転する。但し、遊星歯車107、109が同一モジュールで標準歯車(転位係数0)の場合である。
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, the numbers of teeth of the first
車両制御装置VCUから、車速、ヨー、横G車輪側、横荷重、エンジン出力等の信号が入力されたとき、操舵制御装置SCUの舵角比コントローラCT1は、最適な伝達比を決定し、舵角モータ113を駆動制御する。より具体的には、駆動ユニット100において、伝達比を1としたいときは、ステアリングホイール1の操作により入力軸2が角度θだけ左回転したときに、舵角モータ113を駆動してウォーム112を介して、キャリヤ110を、以下の数1式で表される角度λ0だけ回転させる。
When signals such as vehicle speed, yaw, lateral G wheel side, lateral load, and engine output are input from the vehicle control unit VCU, the steering angle ratio controller CT1 of the steering control unit SCU determines the optimum transmission ratio, and the steering The
それにより出力軸3は同じ角度θで左回転する。この際に、入力軸センサ102と、ギヤケースセンサ106と、出力軸センサ116の出力信号を、操舵制御装置SCUの舵角比コントローラCT1に入力することでフィードバック制御を行うことができる。
As a result, the
一方、伝達比を1より大きくしたい場合、入力軸2が角度θだけ左回転したときに、舵角モータ113を駆動してウォーム112を介して、キャリヤ110を角度λa(>λ0)だけ回転させると、出力軸3は角度(θ+a)分回転する(Za>Zbの場合)。それによりステアリングホイール1の小舵角の入力に対してタイヤ10の大舵角を出力できるので、車速が低速のとき、伝達比を大きくし、小さなハンドル角度で車庫入れ等の小半径での旋回が可能なようにすることができる。
On the other hand, when the transmission ratio is desired to be greater than 1, when the input shaft 2 rotates counterclockwise by the angle θ, the
これに対し、伝達比を1より小さくしたい場合、入力軸2が角度θだけ左回転したときに、舵角モータ113を駆動してウォーム112を介して、キャリヤ110を角度λd(<λ0、Za>Zb)だけ回転させると、出力軸3は角度(θ−d)分回転する。それによりステアリングホイール1の大舵角の入力に対してタイヤ10の小舵角を出力できるので、操舵特性が敏感になり過ぎないようにすることで安定した高速走行を行うことができる。
On the other hand, when the transmission ratio is desired to be smaller than 1, when the input shaft 2 rotates counterclockwise by the angle θ, the
更に車両が直進状態にあり、ステアリングホイール1から、入力軸2に操舵力が入力されていないとすると、トーションバー103はねじれないので、入力軸センサ102の出力信号と、ギヤケースセンサ106との出力信号との間に位相遅れは生じないため、操舵制御装置SCUのEPSコントローラCT2は補助操舵モータ119を駆動せず、補助操舵力は発生しない。
Furthermore, if the vehicle is in a straight traveling state and no steering force is input from the steering wheel 1 to the input shaft 2, the torsion bar 103 does not twist, so the output signal of the input shaft sensor 102 and the output of the gear case sensor 106 Since there is no phase delay with respect to the signal, the EPS controller CT2 of the steering control unit SCU does not drive the
これに対し、車両がカーブを曲がろうとするときに運転者がステアリングホイール1を操作すると、その力に応じてトーションバー103がねじれ、入力軸2とギヤケース104との間で相対回動が発生する。すると、入力軸センサ102の出力信号と、ギヤケースセンサ106との出力信号との間に位相遅れが生じるので、それに基づき操舵制御装置SCUのEPSコントローラCT2は、この相対回動の方向および量に応じた駆動信号を補助操舵モータ119に送信するので、補助操舵モータ119は所望の補助操舵力を発生する。かかる補助操舵モータ119の発生したトルクは、ウォーム118とウォームホイール環状部117とからなる動力伝達部により減速されて出力軸3に伝達され、それにより操舵アシストを行うことができる。
On the other hand, when the driver operates the steering wheel 1 when the vehicle is about to turn a curve, the torsion bar 103 is twisted according to the force, and relative rotation occurs between the input shaft 2 and the
更に、車両のスピンなどを防ぐため、車両情報(ヨーレート、車速、車輪速、舵角など)から、車輪のスリップやすべり角大を検知すると、操舵制御装置SCUの舵角比コントローラCT1とEPSコントローラCT2は、舵角モータ113の駆動制御と補助操舵モータ119の駆動制御とを協調して行うことで、自動的に修正舵角を与えることもできる。
Furthermore, in order to prevent vehicle spin and the like, if a slip or slip angle of a wheel is detected from vehicle information (yaw rate, vehicle speed, wheel speed, steering angle, etc.), the steering angle ratio controller CT1 and EPS controller of the steering control unit SCU are detected. CT2 can automatically give a corrected steering angle by performing the driving control of the
本実施の形態の駆動ユニット100では、一般的な遊星歯車機構と異なり、中央に太陽歯車を有しない構成を採用しているため、歯車の噛み合いは、内歯歯車と外歯歯車(遊星歯車)との噛み合いのみとなる。外歯と内歯のかみ合いは凹面と凸面の接触であるから、かみ合い率も高くなり、外歯歯車同士のかみ合いに比べて、歯元の曲げ応力および接触面圧が有利になる。従って、太陽歯車を使う従来の機構に比べ、大幅に小型化することが可能となる。さらには、歯車に生じる応力が小さくいので、歯車材料として樹脂を使用することが可能となり、軽量化ばかりでなく、歯車の騒音を抑えることも可能となる。従って、本実施の形態では、樹脂として66ナイロン(ガラス繊維強化)を使用している。その他材料としては、ジュラコン等強度の高いエンジニアリングプラスチックが使用可能である。
Unlike the general planetary gear mechanism, the
さらに、内歯歯車に樹脂を用いて、遊星歯車を鋼製にするなど、鋼と樹脂の組み合わせで小型化を狙うことも可能である。加えて、本実施の形態では、出力軸3の第2内歯3dを、操舵補助トルクを伝達するウォームホイール環状部117の半径方向内側に設けている。これにより、設置スペースの有効利用を図ることができ、駆動ユニット100全体としてさらに小型のシステムとすることができる。コラム部のアクチュエータは、車両の衝突時の乗員保護のために、特に軽量化、小型化が求められるが、上記構成とすれば、このような要求にも対応可能となる。
Furthermore, it is possible to reduce the size by combining steel and resin, such as using resin for the internal gear and making the planetary gear made of steel. In addition, in the present embodiment, the second
なお、歯車のバックラッシにより操作フィーリングの低下の恐れがあるが、本実施の形態では、ウォーム112,118を予圧装置PS1,PS2(単なるばねでも良い)により、キャリヤ110,ウォームホイール環状部117方向にそれぞれ付勢する構成としている。これにより、ウォーム歯面のバックラッシの除去と共に、キャリヤ110をラジアル方向に変位させることで、第1遊星歯車107、第2遊星歯車109と、それに噛合する第1内歯104a、第2内歯3dとの間のバックラッシを除去することができ、操作フィーリングを向上させることが可能となる。
In this embodiment, the
また、舵角モータ113が万一故障した場合にも操舵が可能なように、舵角ウォーム112は、逆作動(キャリヤ110から伝達される力で舵角モータ113を回転させること)が不可能なようなウォームの進み角にしている。従って、舵角モータ113がフリーな状態になってもキャリヤ110は回転しないため、入力軸2の回転力を出力軸3に伝達可能となっている。ただしこの際、伝達比が1とはならず、Zia×Zb÷Zib÷Zaとなるが、ZbとZaを近い値にすると、伝達比を0.7〜0.9程度と1に近い値にでき、通常操舵が十分可能な伝達比に設定できる。
In addition, the
なお、逆作動を不可能とするウォームの効率は低いので、それによるトルクのロス分を補うべく、舵角モータ113を大型化しなければならない場合もある。そこで、効率の高いウォーム(もしくは歯車等の伝動機構)を使用する場合には、舵角モータ113は回転軸113aに電磁ブレーキを備えたタイプとし、舵角モータ113が故障した場合は、回転軸113aをロックさせる構成としてもよい。
Since the efficiency of the worm that makes reverse operation impossible is low, the
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.
1 ステアリングホイール
2 入力軸
3 出力軸
3a 細軸部
3b 太軸部
3c 中空円盤部
3d 第2内歯
4 コラムチューブ
5 中間軸
6 ピニオン軸
6a ピニオン
7 ラック軸
7a ラック歯
8,8 タイロッド
9,9 操舵機構
10、10 タイヤ
100 駆動ユニット
101 ハウジング
102 入力軸センサ
103 トーションバー
104 ギヤケース
104a 第1内歯
105 軸受
106 ギヤケースセンサ
107 第1遊星歯車
108 シャフト
109 第2遊星歯車
110 キャリヤ
110a ウォームホイール歯
111 ニードル軸受
112 舵角ウォーム
113 舵角モータ
113a 回転軸
114,115 軸受
116 出力軸センサ
117 ウォームホイール環状部
117a ウォームホイール歯
118 補助操舵ウォーム
119 補助操舵モータ
119a 回転軸
120 軸受
121,122 軸受
CJ カルダンジョイント
CT1 舵角比コントローラ
CT2 コントローラ
PS1,PS2 予圧装置
SCU 操舵制御装置
VCU 車両制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2
Claims (3)
前記入力軸に連結された第1内歯歯車、及び前記第1内歯歯車に噛合する第1遊星歯車からなる第1遊星歯車列と、
操舵機構に操舵力を伝達する出力軸と、
前記出力軸に連結された第2内歯歯車、及び前記第2内歯歯車に噛合する第2遊星歯車からなる第2遊星歯車列と、
前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車とを連結固定する遊星連結軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを相対回転可能に互いに支持する軸受と、
前記第1遊星歯車列と前記第2遊星歯車列の間に配置された円盤状キャリヤと、
前記軸受に支持され、前記円盤状キャリヤの中心を貫通して、前記円盤状キャリヤを自転可能に支持する貫通軸と、
モータと、を有し、
前記円盤状キャリヤは、前記遊星連結軸を自転可能に且つ前記円盤状キャリヤと一体的に公転可能に支持しており、
前記円盤状キャリヤの外周に設けられたウォームホイールと、前記モータの回転軸に形成されたウォームとが噛合しており、前記モータを駆動して前記円盤状キャリヤに回転角を与えることにより、前記入力軸と前記出力軸との相対角を変更するようになっており、
前記ウォームから前記ウォームホイールに向かう動力伝達は可能だが、前記ウォームホイールから前記ウォームに向かう動力伝達が不能となっていることを特徴とするステアリング装置。 An input shaft to which steering force is transmitted from the steering wheel;
The first internal gear connected to said input shaft, and a first planetary gear train consisting of a first planetary gear meshing with the first internal gear,
An output shaft for transmitting steering force to the steering mechanism;
Second internal gear coupled to the output shaft, and a second planetary gear train consisting of the second planetary gear that meshes with the second internal gear,
A planetary connecting shaft for connecting and fixing the first planetary gear and the second planetary gear;
A bearing that supports the input shaft and the output shaft so that they can rotate relative to each other;
A disk-shaped carrier disposed between the first planetary gear train and the second planetary gear train ;
A through-shaft supported by the bearing, penetrating through the center of the disk-shaped carrier and supporting the disk-shaped carrier in a rotatable manner;
A motor,
The disk-shaped carrier supports the planetary connecting shaft so that it can rotate and revolves integrally with the disk-shaped carrier,
The worm wheel provided on the outer periphery of the disk-shaped carrier and the worm formed on the rotating shaft of the motor mesh with each other, and by driving the motor to give a rotation angle to the disk-shaped carrier, The relative angle between the input shaft and the output shaft is changed,
A steering apparatus characterized in that power transmission from the worm to the worm wheel is possible, but power transmission from the worm wheel to the worm is impossible .
前記入力軸に連結された第1内歯歯車、及び前記第1内歯歯車に噛合する第1遊星歯車からなる第1遊星歯車列と、
操舵機構に操舵力を伝達する出力軸と、
前記出力軸に連結された第2内歯歯車、及び前記第2内歯歯車に噛合する第2遊星歯車からなる第2遊星歯車列と、
前記第1遊星歯車と前記第2遊星歯車とを連結固定する遊星連結軸と、
前記入力軸と前記出力軸とを相対回転可能に互いに支持する軸受と、
前記第1遊星歯車列と前記第2遊星歯車列の間に配置された円盤状キャリヤと、
前記軸受に支持され、前記円盤状キャリヤの中心を貫通して、前記円盤状キャリヤを自転可能に支持する貫通軸と、
モータと、を有し、
前記円盤状キャリヤは、前記遊星連結軸を自転可能に且つ前記円盤状キャリヤと一体的に公転可能に支持しており、
前記円盤状キャリヤの外周に設けられたウォームホイールと、前記モータの回転軸に形成されたウォームとが噛合しており、前記モータを駆動して前記円盤状キャリヤに回転角を与えることにより、前記入力軸と前記出力軸との相対角を変更するようになっており、
前記モータの回転軸をロックする電磁ブレーキを設けたことを特徴とするステアリング装置。 An input shaft to which steering force is transmitted from the steering wheel;
The first internal gear connected to said input shaft, and a first planetary gear train consisting of a first planetary gear meshing with the first internal gear,
An output shaft for transmitting steering force to the steering mechanism;
Second internal gear coupled to the output shaft, and a second planetary gear train consisting of the second planetary gear that meshes with the second internal gear,
A planetary connecting shaft for connecting and fixing the first planetary gear and the second planetary gear;
A bearing that supports the input shaft and the output shaft so that they can rotate relative to each other;
A disk-shaped carrier disposed between the first planetary gear train and the second planetary gear train ;
A through-shaft supported by the bearing, penetrating through the center of the disk-shaped carrier and supporting the disk-shaped carrier in a rotatable manner;
A motor,
The disk-shaped carrier supports the planetary connecting shaft so that it can rotate and revolves integrally with the disk-shaped carrier,
The worm wheel provided on the outer periphery of the disk-shaped carrier and the worm formed on the rotating shaft of the motor mesh with each other, and by driving the motor to give a rotation angle to the disk-shaped carrier, The relative angle between the input shaft and the output shaft is changed,
A steering apparatus comprising an electromagnetic brake for locking the rotation shaft of the motor .
前記補助操舵用モータを駆動して前記補助操舵用ウォームホイールを回転させることにより、前記出力軸に補助操舵トルクを出力するようになっていることを特徴とする請求項1又は2に記載のステアリング装置。 An auxiliary steering motor having an auxiliary steering worm meshing with the auxiliary steering worm wheel formed on a rotating shaft;
The steering according to claim 1 or 2 , wherein the auxiliary steering torque is output to the output shaft by driving the auxiliary steering motor and rotating the auxiliary steering worm wheel. apparatus.
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