JP5483729B2 - Steer-by-wire steering device and vehicle equipped with the same - Google Patents
Steer-by-wire steering device and vehicle equipped with the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5483729B2 JP5483729B2 JP2010264645A JP2010264645A JP5483729B2 JP 5483729 B2 JP5483729 B2 JP 5483729B2 JP 2010264645 A JP2010264645 A JP 2010264645A JP 2010264645 A JP2010264645 A JP 2010264645A JP 5483729 B2 JP5483729 B2 JP 5483729B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- steering
- steer
- steered
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
この発明は、ステアリングホイール等の転舵入力装置から機械的に分離された転舵装置により転舵させるステアバイワイヤ式操舵装置、およびその操舵装置を備えた自動車等の車両に関する。 The present invention relates to a steer-by-wire steering device that is steered by a steering device that is mechanically separated from a steering input device such as a steering wheel, and a vehicle such as an automobile equipped with the steering device.
従来、ステアバイワイヤ式転舵装置を、ボールねじ機構およびリンク機構により実現したものが提案されている(例えば、特許文献1)。ボールねじ機構によると、摩擦抵抗が小さいため、減速比を大きくすることで、高速低トルクモータを使用し、駆動モータを小さくすることが可能となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a steer-by-wire type steering device realized by a ball screw mechanism and a link mechanism has been proposed (for example, Patent Document 1). According to the ball screw mechanism, since the frictional resistance is small, it is possible to use a high-speed low torque motor and reduce the drive motor by increasing the reduction ratio.
転舵機構に、ねじ軸が進退するボールねじ機構を適用する場合、ねじ軸が可動するスペースが必要なため、車軸方向のスペース確保が必要となる。そのため、転舵機構を車両のホイールハウス内に納まるコンパクトな構成とすることが難しい。種々の要望から、転舵機構を車両のホイールハウス内に納めることが望まれている。特に、電気自動車においては、ガソリン車のエンジンルームに相当する部分にはバッテリやインバータ等を搭載し、車内スペースを少しでも広く確保することが必要である。そのため、転舵機構はホイールハウス内に収まる構造にする必要がある。
また、上記従来のステアバイワイヤ式操舵装置は、転舵機構にリンク機構を用いているため、コンパクト化について不利となるうえ、広角転舵が難しい。しかも、フルストローク時にロックが発生する可能性がある。
When a ball screw mechanism in which the screw shaft advances and retreats is applied to the steered mechanism, a space in which the screw shaft can move is necessary, so that it is necessary to secure a space in the axle direction. Therefore, it is difficult to make the steering mechanism into a compact configuration that fits in the wheel house of the vehicle. From various demands, it is desired to place the steering mechanism in the wheel house of the vehicle. In particular, in an electric vehicle, it is necessary to install a battery, an inverter, or the like in a portion corresponding to an engine room of a gasoline vehicle to secure a wide space in the vehicle. Therefore, it is necessary to make the steering mechanism fit in the wheel house.
Moreover, since the conventional steer-by-wire type steering device uses a link mechanism as a steering mechanism, it is disadvantageous for downsizing, and wide-angle steering is difficult. In addition, there is a possibility that locking occurs during a full stroke.
この発明の目的は、各輪の操舵を独立させた独立操舵系で、広角転舵を実現でき、かつコンパクトな構成とできるステアバイワイヤ式操舵装置、および車両を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steer-by-wire steering device and a vehicle that can realize wide-angle turning and have a compact configuration with an independent steering system in which steering of each wheel is made independent.
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、転舵入力装置と、この転舵入力装置から機械的に分離された転舵装置と、前記転舵入力装置からの入力信号に基づき前記転舵装置を制御するステアリング制御装置とによって構成されたステアバイワイヤ式操舵装置において、
前記転舵装置が転舵輪のナックルまたはこれと固定された部材からなる転舵輪連結部材に固定された転舵アクチュエータと、サスペンションのアッパーアームに固定された転舵軸と、この転舵軸を中心軸としてこの転舵軸に固定された固定ギヤと、前記固定ギヤに噛み合って固定ギヤの外周を移動可能であり内径面に螺旋凹条の螺旋溝を設けたナットと、前記螺旋凹条と同一ピッチで螺旋凹条の螺旋溝を設けた軸と、前記ナットと前記軸の間に介在されている複数のボールとを備え、
前記固定ギア、前記ナット、前記ボール及び前記軸はギアケースに収納されており、前記転舵アクチュエータの駆動軸が前記軸に連結され、前記固定ギヤは前記ギヤケースに対して軸受を介して支持されるとともに前記軸は前記ギヤケースに軸受を介して支持され、かつ前記ギヤケースが前記転舵輪連結部材に固定されることを特徴とする。
The steer-by-wire steering device of the present invention controls a steering input device, a steering device mechanically separated from the steering input device, and the steering device based on an input signal from the steering input device. In the steer-by-wire type steering device configured by the steering control device
The steered device is a steered actuator fixed to a steered wheel connecting member composed of a knuckle of a steered wheel or a member fixed thereto, a steered shaft fixed to an upper arm of a suspension, and the steered shaft as a center. A fixed gear fixed to the steered shaft as a shaft, a nut that meshes with the fixed gear and can move on the outer periphery of the fixed gear, and has a spiral groove of a spiral groove on the inner diameter surface, and the same as the spiral groove A shaft provided with a spiral groove of a spiral groove at a pitch, and a plurality of balls interposed between the nut and the shaft,
The fixed gear, the nut, the ball, and the shaft are housed in a gear case, the drive shaft of the steering actuator is coupled to the shaft, and the fixed gear is supported by a bearing through the gear case. The shaft is supported by the gear case via a bearing, and the gear case is fixed to the steered wheel connecting member.
この構成によると、転舵軸と同軸上に固定ギアを固定し、それにかみ合うよう外周面にギヤを形成したナットを配置し、ナットは内径面の螺旋凹条に複数のボールを循環させ、ナットがボールを介して回転可能な状態で軸を配置している。その軸が転舵アクチュエータによる回転運動をナットの直線運動に変換する。そのギア、ナット及び軸を覆うギアケースが、ナックルまたはナックルに固定された転舵輪連結部材に固定されている。このため、転舵アクチュエータの駆動により転舵輪が転舵する。
このように、ナットが進退するボールナット機構を用いたため、ねじ軸を進退させるボールねじ機構に比べて、軸方向にコンパクト化される。また、ねじ軸を進退させるボールねじ機構と同様に摩擦抵抗が小さく、ボールナットの減速比を大きくすることで、高速低トルクモータ等を用いて、転舵アクチュエータを小さくすることが可能である。
また、転舵軸と同軸上に固定ギアを固定し、それにかみ合うように、前記ボールナット機構のナットの設け、ギヤによる転舵形式としたため、リンク機構による転舵装置に比べて、コンパクトに構成でき、かつ広角転舵が可能となる。転舵装置がリンク機構では、フルストローク時にロックが発生する可能性があるが、ギヤでの転舵のため、ロックが発生しない。
上記固定ギヤとボールナット機構とを組み合わせた構成であるため、コンパクト化に優れ、各輪の操舵を独立させた独立操舵系とすることも可能である。
このように、各輪の操舵を独立させた独立操舵系で、広角転舵を実現でき、かつコンパクトな構成とできる。
According to this configuration, a fixed gear is fixed on the same axis as the steered shaft, and a nut formed with a gear is arranged on the outer peripheral surface so as to mesh with the nut. The nut circulates a plurality of balls through a spiral groove on the inner diameter surface, and the nut Is arranged so that it can rotate through the ball. The axis converts the rotational motion by the steering actuator into the linear motion of the nut. A gear case that covers the gear, nut, and shaft is fixed to a knuckle or a steered wheel connecting member that is fixed to the knuckle. For this reason, a steered wheel steers by the drive of a steering actuator.
As described above, since the ball nut mechanism in which the nut advances and retreats is used, it is made more compact in the axial direction than the ball screw mechanism that advances and retracts the screw shaft. Further, like the ball screw mechanism for moving the screw shaft back and forth, the frictional resistance is small, and by increasing the reduction ratio of the ball nut, the turning actuator can be made small by using a high speed low torque motor or the like.
In addition, a fixed gear is fixed on the same axis as the steered shaft, and the nut of the ball nut mechanism is provided so as to mesh with it. And wide-angle steering is possible. When the steering device is a link mechanism, there is a possibility that a lock may occur at the time of a full stroke, but the lock does not occur due to the steering by a gear.
Since the fixed gear and the ball nut mechanism are combined, it is possible to provide an independent steering system that is excellent in compactness and that makes each wheel steering independent.
As described above, an independent steering system in which the steering of each wheel is made independent can realize wide-angle turning and a compact configuration.
この発明において、前記転舵軸線上に位置し、アッパーアームと固定ギアの間に自在継手を介在させても良い。アッパーアームと固定ギアの間に自在継手を介在させると、車体の傾きを許容可能とし、かつトルク伝達を可能とすることができる。自在継手としては、その等速性から、等速ジョイントを用いることが好ましい。等速ジョイントは、内部の遊びが出来るだけ小さいものが良い。 In the present invention, a universal joint may be interposed between the upper arm and the fixed gear, which is located on the turning axis. If a universal joint is interposed between the upper arm and the fixed gear, the vehicle body can be allowed to tilt and torque can be transmitted. The universal joint is preferably a constant velocity joint because of its constant velocity. The constant velocity joint should be as small as possible for internal play.
前記転舵アクチュエータは、制御性やエネルギ供給の面から、電動式のモータであるのが良い。このモータは、角度センサー付DCブラシレスモータであるのが良い。 The steering actuator is preferably an electric motor in terms of controllability and energy supply. This motor may be a DC brushless motor with an angle sensor.
前記固定ギヤは、平歯車、はすば歯車のいずれかであるのが良い。また、前記ナットの外周面も、平歯車、はすば歯車のいずれかであるのが良い。回転の伝達性や、汎用品が使用可能であることから、平歯車や、はすば歯車が好ましい。 The fixed gear may be a spur gear or a helical gear. The outer peripheral surface of the nut may be either a spur gear or a helical gear. Spur gears and helical gears are preferred because of the ability to transmit rotation and general-purpose products.
この発明において、前記軸と前記転舵アクチュエータの駆動軸を平行に配置し、回転伝達機構を介して前記駆動軸の駆動を前記軸に伝達するようにしても良い。前記回転伝達機構は、ギア列であっても、またベルトまたはチェーン等の巻き掛け伝達機構であっても良い。前記軸と前記転舵アクチュエータの駆動軸を平行に配置すると、転舵装置のレイアウトの自由度が高められる。また、軸方向にコンパクトに構成できる。 In this invention, the shaft and the drive shaft of the steering actuator may be arranged in parallel, and the drive of the drive shaft may be transmitted to the shaft via a rotation transmission mechanism. The rotation transmission mechanism may be a gear train or a winding transmission mechanism such as a belt or a chain. If the shaft and the drive shaft of the steering actuator are arranged in parallel, the degree of freedom of the layout of the steering device is increased. Moreover, it can comprise compactly in an axial direction.
この発明において、前記転舵輪連結部材に、前記ナックルに固定されたインホイールモータ装置のハウジングが含まれていても良い。
このステアバイワイヤ式操舵装置による広角度転舵が可能な構成と、インホイールモータ装置とを組み合わせることで、例えば車両を前進方向に向けたままで、横方向へ走行させる横走りを可能としたり、回転半径を小さくしてその場回転を可能とすることができる。これにより、限られたスペースへの駐車等が容易に行える。
In this invention, the steered wheel connecting member may include a housing of an in-wheel motor device fixed to the knuckle.
By combining this steer-by-wire steering device with a configuration that enables wide-angle steering and an in-wheel motor device, for example, it is possible to run sideways while driving the vehicle in the forward direction, while rotating the vehicle. The radius can be reduced to enable in-situ rotation. Thereby, parking in a limited space can be easily performed.
この発明において、前記ナット内径面及び軸外径面の螺旋凹条表面が、表面改質された部材であるのが良い。表面改質部分として、例えば、無電解Ni(ニッケル)にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の摺動材を分散させたものや、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜等を用いることができる。この表面改質により、摩擦の抵抗の低下による円滑化や、硬質化による摩耗の低下、耐久性の向上が得られる。 In the present invention, it is preferable that the surface of the spiral groove of the nut inner diameter surface and the shaft outer diameter surface is a surface-modified member. As the surface modification portion, for example, a material in which a sliding material such as PTFE (polytetrafluoroethylene) is dispersed in electroless Ni (nickel), a DLC (diamond-like carbon) film, or the like can be used. By this surface modification, smoothing due to a decrease in frictional resistance, reduction in wear due to hardening, and improvement in durability can be obtained.
この発明において、前記転舵軸の下部自由端が、前記転舵輪連結部材に設けられた凹部に軸受部材を介して挿入され、前記転舵輪連結部材が前記転舵輪とともに前記転舵軸に対して回転自在に当接しているのが良い。これにより、摩擦、摩耗が抑制され、転舵軸の回転を妨げることなく、転舵軸の下部自由端を支持することができる。 In this invention, the lower free end of the steered shaft is inserted into a recess provided in the steered wheel connecting member via a bearing member, and the steered wheel connecting member is connected to the steered shaft together with the steered wheel. It is good to contact in a rotatable manner. Thereby, friction and wear are suppressed, and the lower free end of the steered shaft can be supported without hindering the rotation of the steered shaft.
前記転舵軸の下部自由端の当接部に配置する軸受部材は、スラスト軸受であっても、またボールジョイントや、スラスト球面ブッシュ、表面改質された摺動部材であっても良い。スラスト軸受の場合、回転の抵抗が小さく、ボールジョイントやスラスト球面ブッシュの場合は、転舵軸の傾きを自由に許容して支持でき、表面改質された摺動部材の場合は、簡単な構成で回転抵抗の小さい支持が行える。 The bearing member disposed at the contact portion of the lower free end of the steered shaft may be a thrust bearing, a ball joint, a thrust spherical bush, or a surface-modified sliding member. In the case of a thrust bearing, the resistance to rotation is small. In the case of a ball joint or thrust spherical bush, the tilt of the steered shaft can be freely allowed and supported. In the case of a surface-modified sliding member, a simple configuration is possible. Can support with low rotational resistance.
この発明において、前記転舵アクチュエータの駆動軸と前記軸の間に逆入力遮断手段が介在されてもよい。この前記逆入力遮断手段は、例えば逆入力遮断クラッチとする。
前記ナットとボール等で構成されるボールナット機構は、比較的効率が良いため、路面からの逆入力により転舵用モータが回されてしまう。そのため、操縦安定性を保つためには位置補正を要し、その間モータの電力を消費することになる。その消費電力を抑えるため、ボールナット機構に、クラッチ等の逆入力防止機構を設けることが好ましい。
In the present invention, reverse input blocking means may be interposed between the drive shaft of the steering actuator and the shaft. The reverse input blocking means is, for example, a reverse input blocking clutch.
Since the ball nut mechanism including the nut and the ball is relatively efficient, the turning motor is turned by reverse input from the road surface. For this reason, position correction is required in order to maintain steering stability, and the motor power is consumed during that time. In order to suppress the power consumption, it is preferable to provide a reverse input prevention mechanism such as a clutch in the ball nut mechanism.
この発明において、前記転舵アクチュエータの駆動力が前記軸に対し減速手段を介して伝達されるのが良い。減速手段を介することで、より高速低トルクタイプの転舵アクチュエータを用いることができ、転舵アクチュエータが小型化される。
前記減速手段が、ハーモニックドライブ減速機、サイクロイド減速機、またはその他の低バックラッシュ減速機であるのが良い。ハーモニックドライブ減速機やサイクロイド減速機によると、大減速比を得ることができ、バックラッシュも低く、方向切換時の遊びを少なくできる。他の低バックラッシュ減速機によっても、方向切換時の遊びを少なくできる。
In this invention, it is preferable that the driving force of the steered actuator is transmitted to the shaft through a speed reducing unit. By using the decelerating means, a higher speed, low torque type steering actuator can be used, and the steering actuator can be downsized.
The reduction means may be a harmonic drive reducer, a cycloid reducer, or other low backlash reducer. According to the harmonic drive reducer and the cycloid reducer, a large reduction ratio can be obtained, the backlash is low, and the play at the time of changing the direction can be reduced. Other low backlash reducers can also reduce play when switching directions.
この発明の車両は、この発明の上記いずれかの構成のステアバイワイヤ式操舵装置を備えることを特徴とする。この車両は、前記サスペンションの形式が、ダブルウィッシュボーン形式であっても良い。 A vehicle according to the present invention includes a steer-by-wire steering apparatus having any one of the above-described configurations according to the present invention. In this vehicle, the suspension type may be a double wishbone type.
この発明のステアバイワイヤ式操舵装置は、転舵入力装置と、この転舵入力装置から機械的に分離された転舵装置と、前記転舵入力装置からの入力信号に基づき前記転舵装置を制御するステアリング制御装置とによって構成されたステアバイワイヤ式操舵装置において、前記転舵装置が転舵輪のナックルまたはこれと固定された部材からなる転舵輪連結部材に固定された転舵アクチュエータと、サスペンションのアッパーアームに固定された転舵軸と、この転舵軸を中心軸としてこの転舵軸に固定された固定ギヤと、前記固定ギヤに噛み合って固定ギヤの外周を移動可能であり内径面に螺旋凹条の螺旋溝を設けたナットと、前記螺旋凹条と同一ピッチで螺旋凹条の螺旋溝を設けた軸と、前記ナットと前記軸の間に介在されている複数のボールとを備え、前記固定ギア、前記ナット、前記ボール及び前記軸はギアケースに収納されており、前記転舵アクチュエータの駆動軸が前記軸に連結され、前記固定ギヤは前記ギヤケースに対して軸受を介して支持されているとともに前記軸は前記ギヤケースに軸受を介して支持され、かつ前記ギヤケースが前記転舵輪連結部材に固定されるため、各輪の操舵を独立させた独立操舵系で、広角転舵を実現でき、かつコンパクトな構成とできる。
この発明の車両は、この発明のステアバイワイヤ式操舵装置を備えるため、各輪の操舵を独立させた独立操舵系で、広角転舵を実現でき、かつコンパクトな構成とできる。
The steer-by-wire steering device of the present invention controls a steering input device, a steering device mechanically separated from the steering input device, and the steering device based on an input signal from the steering input device. A steer-by-wire steering system comprising a steering control device, wherein the steered device is fixed to a steered wheel coupling member comprising a knuckle of a steered wheel or a member fixed thereto, and an upper of a suspension A steered shaft fixed to the arm, a fixed gear fixed to the steered shaft with the steered shaft as a central axis, and an outer periphery of the fixed gear that can mesh with the fixed gear and move to the inner diameter surface. A nut provided with a spiral groove, a shaft provided with a spiral groove of the spiral groove at the same pitch as the spiral groove, and a plurality of balls interposed between the nut and the shaft The fixed gear, the nut, the ball, and the shaft are housed in a gear case, a drive shaft of the steering actuator is connected to the shaft, and the fixed gear is connected to the gear case via a bearing. And the shaft is supported by the gear case via a bearing, and the gear case is fixed to the steered wheel connecting member. And a compact configuration.
Since the vehicle according to the present invention includes the steer-by-wire type steering apparatus according to the present invention, wide-angle steering can be realized by an independent steering system in which the steering of each wheel is made independent, and a compact configuration can be achieved.
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図1に示すように、このステアバイワイヤ式操舵装置は、ステアリングホイール等の転舵入力装置1と、この転舵入力装置1から機械的に分離された転舵装置2と、前記転舵入力装置1からの入力信号に基づき前記転舵装置2を制御するステアリング制御装置3とによって構成される。転舵装置2は、車幅方向両側の転舵輪4毎に設けられて独立操舵系を構成している。各転舵輪4はサスペンション5を介して車台6に支持されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the steer-by-wire steering device includes a steering input device 1 such as a steering wheel, a
ステアリングホイールからなる転舵入力装置1に対して、操舵角センサ7および操舵トルクセンサ8が設けられ、操舵反力モータ9が接続されている。操舵角センサ7は、転舵入力装置1の操舵角を検出するセンサ、操舵トルクセンサ8は転舵入力装置1に作用するトルクを検出するセンサである。操舵反力モータ9は、転舵入力装置1に反力トルクを付与するモータであり、トルク制御手段(図示せず)を介して操舵トルクセンサ8の入力を監視し、定められた反力トルクを与える。
A
ステアリング制御装置3は、操舵角センサ7の検出角度に応じて、定められた規則に従い、各転舵装置2の転舵アクチュエータ10に駆動指令を与える手段である。転舵アクチュエータ10は、電動式のモータ、例えば角度センサー付DCブラシレスモータである。ステアリング制御装置3は、車両の全体を制御するECU(電気制御ユニット)11の一部として設けられている。ECU11は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および各種電子回路によって構成されている。
The steering control device 3 is means for giving a drive command to the
前記サスペンション5は、アッパーアーム5Uおよびロアアーム5Lによって転舵輪4を支持する機構であり、例えば、ダブルウイッシュボーン形式またはマルチリンク式とされる。ダブルウイッシュボーン形式は、上下2本のV字型のアッパーアーム5Uおよびロアアーム5Lにより支える形式であり、アッパーアーム5Uとロアアーム5Lとの間にコイルスプリングとショックアブソーバ(いずれも図示せず)が設けられるものが多い。
The
図2に拡大して示すように、転舵装置2は、転舵輪連結部材12に固定された転舵アクチュエータ10と、サスペンション5のアッパーアーム5Uに固定された転舵軸13とを備える。転舵軸13には、自在継手15が介在させてある。転舵輪連結部材12は、転舵輪4のナックル12aまたはこれと固定された部材からなる。ここで言う「固定された」とは、一体の部材である場合を含む意味である。図2の実施形態は、インホイールモータ装置14で操舵輪4を駆動する形式であり、転舵輪連結部材12には、上記ナックル12aとインホイールモータ装置14のハウジング14aを含む。インホイールモータ装置14は、この例では、モータと減速機と車輪用軸受を互いに共通のハウジング14aに組付けたアセンブル部品であり、車輪用軸受の他に、モータと減速機の一部または全体が操舵輪4内に配置される。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the steered
図3は、転舵輪4を従動輪とした例であり、転舵輪連結部材12は、転舵輪4を支持するナックル12aからなる。転舵輪連結部材12は、図2と図3のいずれの構成であっても良く、特に説明が必要な場合を除き、図2と図3の例を区別せずに、以下の説明をする。
FIG. 3 is an example in which the steered
図4に破断正面図を、図5に破断平面図をそれぞれ示すように、転舵装置2は、転舵軸13を中心軸としてこの転舵軸13に固定された固定ギヤ16と、この固定ギヤ16に外周面のギヤ17bで噛み合って固定ギヤ16の外周を接線方向に移動可能なナット17と、このナット17に挿通されたボールねじ軸である軸18とを有する。図7に拡大して示すように、これらナット17の内周面と軸18の外周面とに、互いに同一ピッチの螺旋凹条の螺旋溝17a,18aが設けられ、これら螺旋溝17a,18a 間に複数のボール19が介在する。これらナット17と軸18と複数のボール19とで、ボールナット機構20が構成される。前記固定ギヤ16およびナット17の外周のギヤ17bは、平歯車、はすば歯車のいずれかであるのが良い。
As shown in FIG. 4 in a cutaway front view and in FIG. 5 in a cutaway plan view, the steered
図5において、固定ギア16、ナット17、前記ボール及び軸18は、ギアケース21に収納されており、転舵アクチュエータ10の駆動軸10aが前記軸18に連結されている。この駆動軸10aは、転舵アクチュエータ10がモータ10Aとそのモータ出力を減速する減速機10Bとで構成される減速機付きモータの場合、その減速機付きモータの出力軸となる軸である。前記軸18は、両端で転がり形式の軸受22を介してギアケース21に回転のみ自在に支持され、転舵アクチュエータ10は、ギアケース21に固定されている。転舵アクチュエータ10の駆動軸10aと前記軸18との連結は、ブッシュ等の軸継手(図示せず)により行われている。固定ギヤ16は、ギヤケース21に対して、軸受を介して支持してあり、回転や軸方向の移動が自在であるが、固定ギヤ16を固定した転舵軸13が、軸受29を介してギヤケース21に回転自在に支持されている。ギヤケース21は、図2,図3のように、前記ナックル等の転舵輪連結部材12に固定される。
In FIG. 5, the fixed
なお、図6に示すように、転舵アクチュエータ10は、その駆動軸10aと前記軸18とが平行になるように配置し、回転伝達機構24を介して駆動軸10aの回転を軸18に伝達するようにしても良い。回転伝達機構24は、ギア列であっても、またベルトまたはチェーン等の巻き掛け伝達機構であっても良い。この例のように、軸18と転舵アクチュエータ10の駆動軸10aを平行に配置すると、転舵装置2のレイアウトの自由度が高められる。また、軸方向長さをコンパクトにできる。
As shown in FIG. 6, the steering
図2,図3において、転舵軸13の軸線O上に位置し、アッパーアーム5Uと図4の固定ギア16の間に自在継手15を介在させてある。具体的には、図4に示すように、転舵軸13を、上側転舵軸13Aと下側転舵軸13Bとに分割し、両軸を自在継手15で連結している。自在継手15は、ボールジョイント形式の等速自在継手であり、下側転舵軸13Bの一端にカップ条部分を設けた外側継手部材15aと、上側転舵軸13Aの下端外周に固定した内側継手材15bと、これら外側継手部材15aと内側継手部材15bの対向周面にそれぞれ設けた軸方向溝間に介在したトルク伝達ボール15cとを備える。前記軸方向溝は円周方向の複数箇所に設けられ、各溝内のトルク伝達ボール15cは、保持器15dによって保持されている。また、外側継手部材15aのカップ部の口部と上側転舵軸13Aの外周との間には、蛇腹条のカバー15eが設けられている。
2 and 3, the
図14は、4輪の自動車であって、各輪に図1,図2の実施形態のステアバイワイヤ式操舵装置を設置した車両40を示す。
FIG. 14 shows a
次に、この実施形態のステアバイワイヤ式操舵装置の作用と、構成の細部につき説明する。この構成のステアバイワイヤ式操舵装置によると、図5のように転舵軸13と同軸上に固定ギア16を固定し、それにかみ合うよう外周面にギヤ17bを形成したナット17を配置し、ナット17は内径面の螺旋溝17bに複数のボール19を循環させ、ナット17がボール19を介して回転可能な状態で軸18を配置している。その軸18が、転舵アクチュエータ10による回転運動をナットの直線運動に変換する。その固定ギア16、ナット17及び軸18を覆うギアケース21が、ナックル12a等の転舵輪連結部材12に固定されている。このため転舵アクチュエータ10の駆動により転舵輪4が転舵する。
Next, the operation and details of the configuration of the steer-by-wire steering device of this embodiment will be described. According to the steer-by-wire type steering apparatus having this configuration, the fixed
このように、ナット17が進退するボールナット機構20を用いたため、ねじ軸を進退させるボールねじ機構に比べて、軸方向にコンパクト化される。また、ねじ軸を進退させるボールねじ機構と同様に摩擦抵抗が小さく、ボールナット機構20の減速比を大きくすることで、転舵アクチュエータ10として高速低トルクモータ等を用い、転舵アクチュエータ10を小さくすることが可能である。
また、転舵軸13と同軸上に固定ギア16を固定し、それにかみ合うように、前記ボールナット機構20のナット17を設け、ギヤ16,17bによる転舵形式としたため、従来のリンク機構による転舵装置に比べて、コンパクトに構成でき、かつ広角転舵が可能となる。例えば、90°の舵角が可能となる。転舵装置がリンク機構では、フルストローク時にロックが発生する可能性があるが、ギヤ16,17bでの転舵のため、ロックが発生しない。
上記固定ギヤ16とボールナット機構20とを組み合わせた構成であるため、コンパクト化に優れ、各操舵輪4の操舵を独立させた独立操舵系とすることが可能である。
このように、各輪の操舵を独立させた独立操舵系で、広角転舵を実現でき、かつコンパクトな構成とできる。
As described above, since the
Further, the fixed
Since the fixed
As described above, an independent steering system in which the steering of each wheel is made independent can realize wide-angle turning and a compact configuration.
また、前記転舵軸線O上に位置し、アッパーアーム5Uと固定ギア16の間に自在継手15を介在させたため、車体の傾きを許容可能とし、かつトルク伝達を可能とすることができる。
Further, since the
図2の実施形態では、転舵輪5にインホイールモータ装置14を用い、転舵輪連結部材12にインホイールモータ装置14のハウジング14aが含まれていている。同図の実施形態では、このステアバイワイヤ式操舵装置による90°の広角度転舵が可能な構成と、インホイールモータ装置14とを組み合わせたため、例えば図14に示すように、車両40を前進方向Aに向けたままで、その直交方向となる横方向Bへ走行させる横走りが可能となる。また、回転半径を小さくしてその場回転を可能とすることができる。これらにより、限られたスペースへの駐車等が容易に行える。
In the embodiment of FIG. 2, the in-
これら図1ないし図7に示した実施形態において、図12に示すように、前記ナット17の内径面、及び軸18の外径面の螺旋溝17a,18a(図7)の表面部17aa,18aa(図12)は、表面改質された部材であるのが良い。なお、図示の例では、螺旋溝17a,18aの内面だけでなく、螺旋溝17a,18aの隣合う周回部分の間の表面部も表面改質部分としている。表面改質部分として、例えば、無電解NiにPTFE等の摺動材を分散させたものや、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜等を用いることができる。この表面改質により、摩擦、摩耗の対策となり、摺動抵抗の低下による円滑化や、硬質化による摩耗の低下、耐久性の向上が得られる。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 7, as shown in FIG. 12, the surface portions 17aa and 18aa of the
また、図8に示すように、転舵軸13の下部自由端13aは、転舵輪連結部材12に設けられた凹部23に軸受部材24を介して挿入され、転舵輪連結部材12が転舵輪4とともに転舵軸13に対して回転自在に当接しているのが良い。これにより、転舵軸13の回転を妨げることなく、転舵軸13の下部自由端13aを支持することができる。
As shown in FIG. 8, the lower
転舵軸13の下部自由端13aの当接部に配置する軸受部材24は、図8に示すようなスラスト軸受であっても良い。同図のスラスト軸受は、円周方向に並ぶ複数のころ25を保持器26で保持した保持器つきころからなる。軸受部材24が転がり形式のスラスト軸受からなる場合、回転の抵抗が小さい。
The bearing
転舵軸13の下部自由端13aに配置する軸受部材24は、この他に、図9に示すようにボールジョイント24Aとしても、図10に示すようにスラスト球面ブッシュ24Bとしても、また図11に示すように表面改質された円板条の摺動部材24Cであっても良い。この場合も表面改質は、例えば、無電解NiにPTFE等の摺動材を分散させたものや、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜等を用いることができる。
軸受部材24を、これらボールジョイントやスラスト球面ブッシュとした場合は、転舵軸13の傾きを自由に許容して支持できる。軸受部材24が表面改質された摺動部材の場合は、簡単な構成で回転抵抗の小さい支持が行える。
In addition to this, the bearing
When the bearing
上記図1ないし図11に示す各実施形態において、例えば図13に示すように、モータ等の転舵アクチュエータ10の駆動軸10aと前記軸18の間に逆入力遮断手段30が介在されてもよい。この前記逆入力遮断手段30は、例えば一方向クラッチ等の逆入力遮断クラッチとしても良い。
前記ナット17とボール19等(図7)で構成されるボールナット機構20は、比較的効率が良いため、路面からの逆入力により転舵アクチュエータ10が回されてしまう。そのため、操縦安定性を保つためには位置補正を要し、その間、モータからなる転舵アクチュエータ10の電力を消費することになる。ボールナット機構20に、前記クラッチ等の逆入力防止機構30を設けることで、路面からの逆入力による回転が防止され、逆入力に対処するための電力消費を抑えることができる。
In each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 11, for example, as shown in FIG. 13, a reverse input blocking means 30 may be interposed between the
Since the
図1ないし図13に示す各実施形態において、転舵アクチュエータ10の駆動力は、前記軸18に対し図5に示すように、減速手段である減速機10Bを介して伝達されるのが良い。減速機10Bを介することで、より高速低トルクタイプの転舵アクチュエータを用いることができ、転舵アクチュエータ10が小型化される。減速機10Bとしては、ハーモニックドライブ減速機、サイクロイド減速機、またはその他の低バックラッシュ減速機であるのが良い。ハーモニックドライブ減速機やサイクロイド減速機によると、大減速比を得ることができ、バックラッシュも低く、方向切換時の遊びを少なくできる。他の低バックラッシュ減速機によっても、方向切換時の遊びを少なくできる。
In each embodiment shown in FIGS. 1 to 13, the driving force of the
この実施形態の車両40(図1,図14)は、上記いずれかの実施形態に係る構成のステアバイワイヤ式操舵装置を備えたものである。この車両40は、前記サスペンション5の形式が、前述のようにダブルウィッシュボーン形式であっても良い。
この構成の車両40によると、転舵装置2につき、各輪の操舵を独立させた独立操舵系で、広角転舵を実現でき、かつコンパクトな構成とできる。
The vehicle 40 (FIGS. 1 and 14) according to this embodiment includes a steer-by-wire steering device having a configuration according to any one of the above embodiments. In the
According to the
1…転舵入力装置
2…転舵装置
3…ステアリング制御装置
4…転舵輪
5…サスペンション
5U…アッパーアーム
5L…ロアアーム
6…車台
10…転舵アクチュエータ
10a…駆動軸
10A…減速機(減速手段)
12…転舵輪連結部材
12a…ナックル
13…転舵軸
13a…下部自由端
14…インホイールモータ装置
14a…ハウジング
15…自在継手
16…固定ギヤ
17…ナット
17a…螺旋溝
17b…ギヤ
18…軸
18a…螺旋溝
17aa,18aa…表面部
19…ボール
20…ボールナット機構
21…ギアケース
23…凹部
24…軸受部材
28…回転伝達機構
29…軸受
31…減速機(減速手段)
40…車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF
40 ... Vehicle
Claims (21)
前記転舵装置が転舵輪のナックルまたはこれと固定された部材からなる転舵輪連結部材に固定された転舵アクチュエータと、サスペンションのアッパーアームに固定された転舵軸と、この転舵軸を中心軸としてこの転舵軸に固定された固定ギヤと、前記固定ギヤに噛み合って固定ギヤの外周を移動可能であり内径面に螺旋凹条の螺旋溝を設けたナットと、前記螺旋凹条と同一ピッチで螺旋凹条の螺旋溝を設けた軸と、前記ナットと前記軸の間に介在されている複数のボールとを備え、
前記固定ギア、前記ナット、前記ボール及び前記軸はギアケースに収納されており、前記転舵アクチュエータの駆動軸が前記軸に連結され、前記固定ギヤは前記ギヤケースに対して軸受を介して支持されているとともに前記軸は前記ギヤケースに軸受を介して支持され、かつ前記ギヤケースが前記転舵輪連結部材に固定されることを特徴とするステアバイワイヤ式操舵装置。 A steering input device, a steering device mechanically separated from the steering input device, and a steering control device that controls the steering device based on an input signal from the steering input device. In the by-wire type steering device,
The steered device is a steered actuator fixed to a steered wheel connecting member composed of a knuckle of a steered wheel or a member fixed thereto, a steered shaft fixed to an upper arm of a suspension, and the steered shaft as a center. A fixed gear fixed to the steered shaft as a shaft, a nut that meshes with the fixed gear and can move on the outer periphery of the fixed gear, and has a spiral groove of a spiral groove on the inner diameter surface, and the same as the spiral groove A shaft provided with a spiral groove of a spiral groove at a pitch, and a plurality of balls interposed between the nut and the shaft,
The fixed gear, the nut, the ball, and the shaft are housed in a gear case, the drive shaft of the steering actuator is coupled to the shaft, and the fixed gear is supported by a bearing through the gear case. And the shaft is supported by the gear case through a bearing, and the gear case is fixed to the steered wheel connecting member.
The vehicle according to claim 21, wherein a type of the suspension is a double wishbone type.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010264645A JP5483729B2 (en) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Steer-by-wire steering device and vehicle equipped with the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010264645A JP5483729B2 (en) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Steer-by-wire steering device and vehicle equipped with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012111463A JP2012111463A (en) | 2012-06-14 |
JP5483729B2 true JP5483729B2 (en) | 2014-05-07 |
Family
ID=46496138
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010264645A Expired - Fee Related JP5483729B2 (en) | 2010-11-29 | 2010-11-29 | Steer-by-wire steering device and vehicle equipped with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5483729B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10814904B2 (en) | 2018-05-21 | 2020-10-27 | Ford Global Technologies, Llc | Steering actuators for vehicles |
US11866106B2 (en) | 2021-03-19 | 2024-01-09 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and apparatus to determine loads encountered by a steering rack |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6167717B2 (en) * | 2013-07-19 | 2017-07-26 | 日産自動車株式会社 | Suspension device |
DE102014205145A1 (en) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Independent suspension of a steerable by means of an actuator rear wheel of a vehicle |
CN106043409A (en) * | 2016-07-26 | 2016-10-26 | 钦州学院 | Steering apparatus based on flexible steering of ballscrew |
JP6982416B2 (en) * | 2017-06-23 | 2021-12-17 | Ntn株式会社 | Hub unit with auxiliary steering function and vehicle |
CN108081886A (en) * | 2017-11-30 | 2018-05-29 | 燕山大学 | A kind of wheel side of comprehensive steering turns to suspension fork mechanism |
CN108146423B (en) * | 2018-02-09 | 2023-07-21 | 吉林大学 | Steering, anti-tilting and driving integrated wheel electric driving system and control method |
WO2019181663A1 (en) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | Ntn株式会社 | Steering system and vehicle equipped with same |
JP7202930B2 (en) * | 2018-03-20 | 2023-01-12 | Ntn株式会社 | Steering system and vehicle equipped with it |
JP7318450B2 (en) * | 2019-09-24 | 2023-08-01 | 株式会社ジェイテクト | steering device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007106387A (en) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Yoshiko Kito | Vehicle driving system |
JP2008168744A (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Fuji Heavy Ind Ltd | Right-to-left independent steering device |
-
2010
- 2010-11-29 JP JP2010264645A patent/JP5483729B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10814904B2 (en) | 2018-05-21 | 2020-10-27 | Ford Global Technologies, Llc | Steering actuators for vehicles |
US11597427B2 (en) | 2018-05-21 | 2023-03-07 | Ford Global Technologies, Llc | Steering actuators for vehicles |
US11866106B2 (en) | 2021-03-19 | 2024-01-09 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and apparatus to determine loads encountered by a steering rack |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012111463A (en) | 2012-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5483729B2 (en) | Steer-by-wire steering device and vehicle equipped with the same | |
US8327971B2 (en) | Reducer of electric power steering apparatus | |
JP4751315B2 (en) | Telescopic actuator | |
CN102109036B (en) | Reducer of electric power steering apparatus | |
US11584427B2 (en) | Steering device and vehicle wheel mounting module including the same | |
JP4319217B2 (en) | Telescopic actuator | |
JP4464955B2 (en) | Telescopic actuator | |
JP5615094B2 (en) | Steer-by-wire steering device | |
CN110509980A (en) | Steering actuator for vehicle | |
US10378639B2 (en) | Reducer of electric power steering apparatus | |
JP2008030747A (en) | Steering device | |
JP2009243621A (en) | Expansion and contraction actuator | |
JP4148121B2 (en) | Vehicle steering system | |
JP2001206233A (en) | Steering system for automobile having actuator shaft to be linearly driven | |
JP4520804B2 (en) | Electric power steering device | |
JP4825331B2 (en) | Active suspension device for vehicle | |
WO2020054650A1 (en) | In-wheel motor drive device | |
US20060117879A1 (en) | Motion transmission gear structure | |
JP4930771B2 (en) | Electric power steering device | |
JP7172865B2 (en) | steering device | |
WO2020250905A1 (en) | Steering device | |
US7694601B2 (en) | Gear device and electric power steering apparatus | |
JP3994780B2 (en) | Vehicle steering control device | |
JP6120439B2 (en) | Telescopic actuator | |
JP2020199900A (en) | Steering device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130822 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140217 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5483729 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |