JP5656073B2 - 車両用操舵装置および車両用操舵装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は車両用操舵装置および車両用操舵装置の製造方法に関する。

通例、車両用操舵装置では、転舵軸とタイロッドとを接続する継手を、ハウジングの端部に取り付けられたラックストッパに、ハウジングの外側から当接させて、転舵軸の移動量を規制している（例えば特許文献１を参照）。
また、上記の継手とラックストッパとの衝突音を抑制するために、ラックストッパを金属製の芯金をインサートした合成樹脂部材で形成した油圧パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２を参照）。

また、ハウジングの端部に取り付けられた弾性部材に対して、ハウジング外から、ラックエンド板を当接させて、打音の発生を防止するステアリングラック打音防止装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
また、ハウジング自体に形成されたストッパ部に、ハウジングの内側から、転舵軸の一部を当接させて、転舵軸の軸方向の移動量を規制する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献４，５を参照）。

また、転舵軸の軸方向に対向し、転舵軸を同心的に取り囲む一対の電動モータを備えたバイワイヤ式の車両用操舵装置が提案されている（例えば特許文献６を参照）。
また、電動モータのロータの径方向内方に、ボールナットを配置したステアリングシステムが提案されている（例えば特許文献７を参照）。

特開平１１−２２２１４６号公報（図３、第２４段落） 実開平６−３７０６００号公報 実開昭５４−１８１４２４号公報 特開２０００−６２６３０号公報（図１〜図３、第２７〜２９段落） 特開平６−１４４２８３号公報（図１、第９段落） 特許第４２２１６５６号（図１、第２１段落） 特開２００１−８０５３０号公報

例えばフォークリフト等の荷役車両において、後輪を転舵輪とする場合、最大転舵角が例えば８０°程度と非常に大きいため、特許文献１，２，３では、ハウジング外において、転舵軸の移動量の規制する規制機構をレイアウトすることは非常に困難である。
また、特許文献４，５のように、ハウジング内に、規制機構をレイアウトする場合、ハウジングが大型化しないようにする必要がある。

また、ハウジング自体にストッパを設けるとすると、例えば最大転舵角で転舵された状態にある転舵輪が縁石等と衝突する場合にも、耐え得るように、ハウジングとして十分な強度を確保する必要がある。
一方、仮に、筒状のハウジングとは別体に設けられたストッパをハウジングの奥に装着するとすると、組立の作業性が悪くなることが予想される。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ハウジング内で転舵軸の移動量を規制することができ、しかも小型で強度に優れた車両用操舵装置を提供することである。また、本発明の目的は、組立性に優れた車両用操舵装置の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、電動モータ（２１，２２）の回転動力をボールねじ機構（２３）を介して転舵軸（６）の軸方向（Ｘ１）の移動に変換する、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置（１）において、転舵軸の中間部に設けられたねじ軸（３２）と、ボール（３４）を介して上記ねじ軸と螺合し、上記電動モータのロータ（２６）と同伴回転可能なボールナット（３３）と、上記電動モータおよび上記ボールナットを収容し、転舵軸が挿通された筒状のハウジング（５）と、上記ハウジングの第１および第２の端部（５１，５２）にそれぞれ配置された第１および第２のストッパ（４７，４８；４７０，４８０；１４７，１４８）と、を備え、転舵軸は、ねじ軸の第１および第２の端部に、それぞれ、第１および第２の当接部（４５，４６）を有し、各当接部の外周と上記ロータの内周との間に径方向隙間（Ｓ１，Ｓ２）が設けられて、各当接部がロータ内を挿通可能とされ、転舵軸の軸方向移動に伴って、上記ロータ内を挿通した移動方向側の当接部が、対応するストッパに当接することにより、転舵軸の軸方向の移動量を規制するように構成されている車両用操舵装置を提供する。

また、請求項２のように、各ストッパと対応する当接部との当接面は、円錐状テーパ面を含む場合がある。
また、請求項３のように、各ストッパは環状であり、上記ハウジングの第１および第２の端部のそれぞれに、対応するストッパの外周（４７ａ，４８ａ）が嵌合された環状の嵌合面（５３，５４）と、対応するストッパを上記軸方向に受ける受け部（５５，５６）と、が設けられている場合がある。

また、請求項４のように、上記第１および第２の嵌合面のそれぞれは、対応する環状ストッパがルーズに嵌合されるルーズフィット部（５３ａ，５４ａ）と、対応するストッパがタイトに嵌合されるタイトフィット部（５３ｂ，５４ｂ）と、を有し、各タイトフィット部が対応するルーズフィット部よりも、対応するストッパの、対応する嵌合面への嵌合ストロークの奥側に配置されている場合がある。

また、請求項５のように、上記第１および第２のストッパは、それぞれ、軸方向に延びる被案内突起（４７１，４８１）を有し、上記ハウジングの第１および第２の端部のそれぞれに、対応するストッパの被案内突起が挿入される案内孔（５７，５８）が設けられ、各ストッパの被案内突起を対応する案内孔に挿入するに伴って、各ストッパの、対応する嵌合面への嵌合が案内されるように構成されている場合がある。

また、請求項６のように、上記ハウジングおよび各ストッパは、単一の材料で一体に形成されている場合がある。
また、請求項７の発明は、電動モータ（２１，２２）の回転動力をボールねじ機構（２３）を介して転舵軸（６）の軸方向（Ｘ１）の移動に変換する、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置の製造方法において、転舵軸の軸方向の移動量を規制するための第１および第２のストッパ（４７，４８；４７０，４８０）を、筒状のハウジング（５）の第１および第２の端部（５１，５２）にそれぞれ設けられた嵌合面のルーズフィット部（５３ａ，５４ａ）にルーズフィットさせる仮嵌合工程と、転舵軸を軸方向に往復動させる動作で、転舵軸のねじ軸の第１および第２の端部に配置された第１および第２の当接部（４５，４６）によって、対応するストッパを、対応する嵌合面のタイトフィット部（５３ｂ，５４ｂ）にタイトフィットさせる本嵌合工程と、を含む車両用操舵装置の製造方法を提供する。

また、請求項８のように、上記本嵌合工程では、上記電動モータによって、ボールねじ機構を介して転舵軸を軸方向に駆動する場合がある。
また、請求項９のように、上記本嵌合工程では、車両用操舵装置の外部のアクチュエータ（６０）によって、転舵軸を軸方向に駆動する場合がある。
また、請求項１０のように、上記本嵌合工程において、転舵軸の駆動を停止するタイミングは、転舵軸の軸力を検出する荷重センサ（６１）の出力に基づいて決定されるように構成されている場合がある。

また、請求項１１のように、上記本嵌合工程において、転舵軸の駆動を停止するタイミングは、電動モータのロータの回転角を検出する回転角センサ（４２）の出力に基づいて決定されるように構成されている場合がある。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

請求項１の発明によれば、転舵軸の移動方向に応じて、転舵軸の対応する当接部が、ロータ内を挿通して、対応するストッパに当接することにより、転舵軸の移動量を規制する。ストッパをハウジングとは別部材で構成するので、ストッパをハウジングよりも強度の強い材料で構成することができ、車両用操舵装置としての強度を向上することができる。また、ロータ内に収まる第１および第２の当接部を、転舵軸の中間部のねじ軸の第１および第２の端部に、それぞれ設けたので、軸方向および径方向の小型化を図りつつ、ハウジング内で転舵軸の移動量を規制することができる。また、ストッパがねじ軸に乗り上げることもない。

また、請求項２の発明によれば、各ストッパと対応する当接部との当接面が円錐状テーパ面を含むので、各ストッパが対応する当接部と当接して衝突荷重を受けるときの受圧面積を広く確保することができる。その結果、小型でも十分な強度を発揮することができる。
また、請求項３の発明によれば、環状の各ストッパをハウジングの対応する嵌合面にそれぞれ嵌合し、且つ各ストッパをハウジングの対応する受け部によって軸方向に受けているので、組立が容易であり、また、各ストッパの保持も確実である。

また、請求項４の発明によれば、各ストッパを対応する嵌合面に嵌合させるときに、まず、各ストッパを対応する嵌合面のルーズフィット部に仮嵌合した後、対応する嵌合面のタイトフィット部に本嵌合することができる。したがって、各ストッパを対応する嵌合面に仮嵌合させた後、転舵軸を軸方向に駆動することにより、各ストッパを対応する当接部によって、軸方向に押圧して、対応する嵌合面に本嵌合させることも可能となる。

また、請求項５の発明によれば、各ストッパの被案内突起を対応する案内孔に挿入するに伴って、各ストッパの、対応する嵌合面への嵌合が案内されるので、各ストッパを容易に仮嵌合させることができる。したがって、組立性が格段に向上する。
また、請求項６の発明によれば、各ストッパがハウジングと単一の材料で一体に形成されているので、構造を簡素化することができる。

また、請求項７の発明によれば、筒状のハウジングの端部に設けられた嵌合面のルーズフィット部に、ストッパを仮嵌合させた後、転舵軸を軸方向に移動させる動作で、転舵軸の中間部のねじ軸の第１および第２の端部にそれぞれ設けられた第１および第２の当接部によって、対応するストッパを対応する嵌合面のタイトフィット部に本嵌合させることができる。

請求項８の発明によれば、本嵌合工程において、ハウジングに収容された電動モータによって、ボールねじ機構を介して転舵軸を軸方向に駆動することにより、各ストッパを対応する嵌合面に本嵌合させることができる。
請求項９の発明によれば、本嵌合工程において、車両用操舵装置の外部のアクチュエータによって、転舵軸を軸方向に駆動することにより、各ストッパを対応する嵌合面に本嵌合させることができる。

請求項１０の発明によれば、本嵌合が終了しているにも拘らず、不必要にアクチュエータが駆動され続けることがない。したがって、各部の破損を防止することができ、また、アクチュエータの過負荷を確実に防止することができる。
請求項１１の発明によれば、本嵌合が終了しているにも拘らず、不必要に電動モータが駆動され続けることがない。したがって、各部の破損を防止することができ、また、電動モータの過負荷を確実に防止することができる。

本発明の一実施の形態にかかる車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 転舵軸と転舵軸を駆動する機構の概略断面図である。 （ａ）および（ｂ）は転舵軸の移動方向に応じて転舵軸の移動量を規制した状態を示す車両用操舵装置の要部の断面図である。 本嵌合工程において、車両用操舵装置の電動モータを用いて転舵軸を軸方向に移動する場合の概略構成を示す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は車両用操舵装置の製造方法の工程を示す概略図である。（ａ）は半嵌合工程を示し、（ｂ）〜（ｃ）は本嵌合工程を示している。 本嵌合工程における制御の流れを示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の要部の断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明のさらに別の実施の形態の車両用操舵装置の要部の断面図である。 本発明の別の実施の形態の車両用操舵装置の製造方法において、外部のアクチュエータを用いて転舵軸を軸方向に移動する本嵌合工程の概略を示す模式的断面図である。 図９の本嵌合工程における制御の流れを示すフローチャートである。 本発明のさらに別の実施の形態の転舵軸と転舵軸を駆動する機構の概略断面図である。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、本車両用操舵装置１は、ステアリングホイール等の操舵部材２と転舵輪３との機械的な結合が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
操舵部材２の回転操作に応じて駆動される、転舵アクチュエータ４の動作を、ハウジング５に支持された転舵軸６の車幅方向の直線運動に変換し、この転舵軸６の直線運動を舵取り用の左右の転舵輪３の転舵運動に変換することにより転舵が達成される。

転舵アクチュエータ４の駆動力（出力軸の回転力）は、転舵軸６に関連して設けられた運動変換機構（たとえば、ボールねじ機構）により、転舵軸６の軸方向Ｘ１（車幅方向）の直線運動に変換される。この転舵軸６の直線運動は、転舵軸６の両端から突出して設けられたタイロッド７に伝達され、ナックルアーム８の回動を引き起こす。これにより、ナックルアーム８に支持された転舵輪３の転舵が達成される。

転舵軸６、タイロッド７およびナックルアーム８などにより、転舵輪３を転舵するための転舵機構１００が構成されている。転舵軸６を支持するハウジング５は、図示しないブラケット等を介して車体に固定されている。
操舵部材２は、車体に対して回転可能に支持された回転シャフト９に連結されている。この回転シャフト９には、操舵部材２に操作反力を与えるための反力アクチュエータ１０が付設されている。反力アクチュエータ１０は、回転シャフト９と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータを含む。

回転シャフト９の操作部材２とは反対側の端部には、例えば渦巻きばね等からなる弾性部材１１が車体との間に結合されている。この弾性部材１１は、反力アクチュエータ１０が操舵部材２にトルクを付加していないときに、その弾性力によって、操舵部材２を直進操舵位置に復帰させる。
操舵部材２の操作入力値を検出するために、回転シャフト９に関連して、操舵部材２の操舵角θ_h を検出するための操舵角センサ１２が設けられている。また、回転シャフト９には、操舵部材２に加えられた操舵トルクＴを検出するためのトルクセンサ１３が設けられている。一方、転舵軸６に関連して、転舵輪３の転舵角δ_W （タイヤ角）を検出するための転舵角センサ１４が設けられている。

これらのセンサの他にも、車速Ｖを検出する車速センサ１５と、車体６０の上下加速度Ｇ_Z を検出する悪路状態検出センサとしての上下加速度センサ１６と、車両の横加速度Ｇ_y を検出する横加速度センサ１７と、車両のヨーレートγを検出するヨーレートセンサ１８とが設けられている。
上記のセンサ類１２〜１８の各検出信号は、マイクロコンピュータを含む構成の電子制御ユニット（ＥＣＵ）からなる車両制御手段としての制御装置１９に入力されるようになっている。

制御装置１９は、操舵角センサ１２によって検出された操舵角θ_h および車速センサ１５によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサ１４によって検出された転舵角δ_W との偏差に基づいて、駆動回路２０Ａを介し、転舵アクチュエータ４を駆動制御（転舵制御）する。
一方、制御装置１９は、センサ類１２〜１８が出力する検出信号に基づいて、操舵部材２の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路２０Ｂを介して、反力アクチュエータ１０を駆動制御（反力制御）する。

図２を参照して、転舵軸６の途中部は、筒状のハウジング５内に挿入されている。ハウジング５の内周５ａとハウジング５内に挿入された転舵軸６との間に、転舵用アクチュエータ４を構成する第１および第２の電動モータ２１，２２と、これら電動モータ２１，２２の出力回転を転舵軸６の軸方向移動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構２３とが配置されている。

第１の電動モータ２１および第２の電動モータ２２は、ハウジング５内に、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１の電動モータ２１は、ハウジング５の内周５ａに固定された第１のステータ２４を備えており、第２の電動モータ２２は、ハウジング５の内周５ａに固定された第２のステータ２５を備えている。第１の電動モータ２１および第２の電動モータ２２は、転舵軸６の周囲を取り囲む共通の筒状のロータ２６を有している。

ロータ２６は、転舵軸６の周囲を取り囲む筒状のロータコア２７と、ロータコア２７の外周２７ａに同伴回転可能に嵌合された第１および第２の永久磁石２８，２９とを有している。第１の永久磁石２８および第２の永久磁石２９は、軸方向Ｘ１に並んで配置されている。第１の永久磁石２８は第１のステータ２４に対向し、第２の永久磁石２９は第２のステータ２５に対向している。

ハウジング５は、第１の端部５１および第２の端部５２を有している。ハウジング５の第１の端部５１に支持された第１の軸受３０によって、ロータコア２７の第１の端部２７１が、回転可能に支持されている。また、ハウジング５の第２の端部５２に支持された第２の軸受３１によって、ロータコア２７の第２の端部２７２が、回転可能に支持されている。第１および第２の軸受３０，３１は、互いに逆向きの接触角を有するアンギュラコンタクト玉軸受からなる。

第１の軸受３０および第２の軸受３１の各外輪は、ハウジング５に対する軸方向移動が規制され、また、第１の軸受３０および第２の軸受３１の各内輪は、ロータコア２７に対する軸方向移動が規制されている。これにより、ハウジング５に対するロータコア２７の軸方向移動が規制されている。
ボールねじ機構２３は、転舵軸６の軸方向Ｘ１の中間部に形成されたねじ軸３２と、ねじ軸３２の周囲を取り囲み、上記ロータコア２７と同伴回転するボールナット３３と、列をなす多数のボール３４とを備えている。上記ボール３４は、ボールナット３３の内周に形成された螺旋状のねじ溝３５（雌ねじ溝）と、ねじ軸３２の外周に形成されたらせん状のねじ溝３６（雄ねじ溝）との間に介在している。

ボールナット３３は、ロータコア２７の内周２７ｂに同伴回転可能に嵌合されている。また、ボールナット３３は、ロータコア２７の内周２７ｂに形成された凹部２７ｃに嵌合されており、これにより、ボールナット３３とロータコア２７の軸方向相対移動が規制されている。一方、前述したように、ハウジング５に対するロータコア２７の軸方向移動が第１および第２の軸受３０，３１を介して規制されている。したがって、ハウジング５に対するボールナット３３の軸方向移動が規制されることになる。

ハウジング５は、第１のハウジング３７と第２のハウジング３８を組み合わせて構成されている。具体的には、第１のハウジング３７に設けられた第１の環状フランジ３９と第２のハウジング３８に設けられた第２の環状フランジ４０とが突き合わされている。これら第１および第２の環状フランジ３９，４０が締結ねじ４１を用いて締結されることにより、第１のハウジング３７および第２のハウジング３８が互いに結合されている。締結ねじ４１による締め付けによって、第１および第２のハウジング３７，３８から、アンギュラコンタクト玉軸受である第１および第２の軸受３０，３１に対して予圧が与えられている。

ハウジング５内には、ロータ２６の回転角を検出する、例えばレゾルバ等の回転角センサ４２が配置されている。具体的には、回転角センサ４２は、ハウジング５の内周５ａに固定されたセンサステータ４３と、ロータ２６の外周（ロータコア２７の外周２７ａ）に同伴回転可能に連結されたセンサロータ４４とを有している。
転舵軸６の軸方向Ｘ１の中間部には、上記のねじ軸３２が設けられている。転舵軸６は、ねじ軸３２の第１の端部３２１に隣接して第１の当接部４５を有し、ねじ軸３２の第２の端部３２２に隣接して第２の当接部４６を有している。第１および第２の当接部４５，４６は、転舵軸６と単一の材料で一体に形成されている。各当接部４５，４６の外径は、ねし軸３２のねじ部の外径と、概ね等しくされている。

第１の当接部４５の外周４５ａとロータ２６の内周（ロータコア２７の内周２７ｂに相当）との間には、径方向隙間Ｓ１が設けられている。また、第２の当接部４６の外周４６ａとロータ２６の内周（ロータコア２７の内周２７ｂに相当）との間には、径方向隙間Ｓ２が設けられている。したがって、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動に伴って、各当接部４５，４６は、ロータコア２７内をスムーズに移動することができる。

一方、ハウジング５内において、ハウジング５の第１の端部５１に設けられた嵌合面５３に、第１のストッパ４７が取り付けられている。また、ハウジング５内において、ハウジング５の第２の端部５２に設けられた嵌合面５４に、第２のストッパ４８が取り付けられている。第１および第２のストッパ４７，４８は、ハウジング５を構成する例えば鉄鋳物よりも強度のある材料で形成されている。第１および第２のストッパ４７，４８は、強度のある炭素鋼、例えばＳ４５Ｃにより形成されている。

拡大図である図３（ａ）に示すように、ハウジング５の第１の端部５１の嵌合面５３は、第１のストッパ４７の外周４７ａがルーズに嵌合されるルーズフィット部５３ａと、第１のストッパ４７の外周４７ａがタイトに嵌合されるタイトフィット部５３ｂとを有している。タイトフィット部５３ｂはルーズフィット部５３ａよりも、第１のストッパ４７の嵌合ストロークの奥側（図においての左方）に配置されている。また、ハウジング５の第１の端部５１は、第１のストッパ４７を軸方向Ｘ１に受ける受け部５５を有している。

拡大図である図３（ｂ）に示すように、ハウジング５の第２の端部５２の嵌合面５４は、第２のストッパ４８の外周４８ａがルーズに嵌合されるルーズフィット部５４ａと、第２のストッパ４８の外周４８ａがタイトに嵌合されるタイトフィット部５４ｂとを有している。タイトフィット部５４ｂはルーズフィット部５４ａよりも、第２のストッパ４８の嵌合ストロークの奥側（図においての右方）に配置されている。また、ハウジング５の第２の端部５２は、第２のストッパ４８を軸方向Ｘ１に受ける受け部５６を有している。

転舵軸６が軸方向Ｘ１の左方（図２における左方）に移動するときには、ロータ２６のロータコア２７内を挿通した移動方向側の当接部である第１の当接部４５の、当接面としての端面４５ｂが、図３（ａ）に示すように、第１のストッパ４７の、当接面としての端面４７ｂに当接することにより、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動量が規制される。当接面としての端面４５ｂ，４７ｂは、軸方向Ｘ１に対して直交する面である。

また、転舵軸６が軸方向Ｘ１の右方（図２における右方）に移動するときには、ロータ２６のロータコア２７内を挿通した移動方向側の当接部である第２の当接部４６の、当接面としての端面４６ｂが、図３（ｂ）に示すように、第２のストッパ４８の、当接面としての端面４８ｂに当接することにより、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動量が規制される。当接面としての端面４６ｂ，４８ｂは、軸方向Ｘ１に対して直交する面である。

ハウジング５は、第１および第２のハウジング３７，３８を組み合わせて構成されている。このため、第１のストッパ４７は、筒状の第１のハウジング３７の奥部まで挿入して取り付ける必要がある。同様に、第２のストッパ４８は、筒状の第２のハウジング３８の奥部まで挿入して取り付ける必要がある。このため、奥部での作業は困難であり、組立性が悪くなることが懸念される。

そこで、図４に示すように、各ストッパ４７，４８を、それぞれ対応する嵌合面５３，５４に仮嵌合した状態で（具体的には、ルーズフィット部５３ａ，５４ａのみに嵌合した状態で）、電動モータ２１，２２によって、転舵軸６をストロークエンドまで、軸方向Ｘ１に往復動させることにより、各ストッパ４７，４８を転舵軸６の対応する当接部４５，４６によって、対応する嵌合面５３，５４に本嵌合させる。本嵌合工程の終了のタイミングは、例えば回転角センサ４２の出力に基づいて検出した、電動モータ２１，２２のロータ２６の回転の停止のタイミングから、所定時間経過後のタイミングとすることができる。

第２のストッパ４８の取付構造は、第１のストッパ４７の取付構造に対して、左右対称の関係にあるので、第１のストッパ４７の取付動作を主として、車両用操舵装置１の製造方法を説明する。
まず、図５（ａ）に示す仮嵌合工程では、筒状のハウジング５（第１のハウジング３７）の嵌合面５３のルーズフィット部５３ａのみに、第１のストッパ４７が嵌合するように、第１のストッパ４７を嵌合面５３に仮嵌合させる。

図示していないが、第２のストッパ４８の仮嵌合工程も、第１のストッパ４７の仮嵌合工程と同様である。すなわち、筒状のハウジング５（第２のハウジング３８）の嵌合面５４のルーズフィット部５４ａのみに、第２のストッパ４８が嵌合するように、第２のストッパ４８を嵌合面５４に仮嵌合させる。
次いで、転舵軸６の両側から第１および第２のハウジング３７，３８を組み立てて、図４に示す状態とする。

次いで、第１のストッパ４７の本嵌合工程では、図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、電動モータ２１，２２によってボールナット３３を回転駆動して、転舵軸６を軸方向Ｘ１に移動させる動作で、ねじ軸３２の第１の端部３２１の第１の当接部４５によって、第１のストッパ４７を嵌合面５３のタイトフィット部５３ｂに本嵌合させる。
第１のストッパ４７がハウジング５の受け部５５に当接すると、転舵軸６が軸方向Ｘ１に移動不能となる。このため、電動モータ２１，２２のロータ２６が回転不能となる。ロータ２６が回転不能となったことを、回転角センサ４２の出力に基づいて検出し、その検出したタイミングから所定時間経過後のタイミングで、電動モータ２１，２２の駆動を停止することにより、本嵌合工程を終了する。

具体的には、図６のフローに示すように、転舵アクチュエータ４を構成する電動モータ２１，２２の駆動を開始する（ステップＳ１）。次いで、回転角センサ４２の信号を入力し、回転角センサ４２の検出結果に基づいて、ロータ２６が停止しているかか否かを監視する（ステップＳ２，Ｓ３）。ステップＳ３において、ロータ２６の停止が検出されると（ステップＳ３においてＮＯの場合）、タイマーのカンウトを開始し（ステップＳ４）、所定時間の経過を待って、タイマーがカウントアップすると（ステップＳ５においてＹＥＳの場合）、電動モータ２１，２２の駆動を停止し（ステップＳ６）、処理を終了することになる。

第２のストッパ４８の取付動作についても、第１のストッパ４７の取付動作と同様である。
本実施の形態の車両用操舵装置１によれば、転舵軸６の移動方向に応じて、転舵軸６の対応する当接部４５，４６が、ロータ２６内を挿通して、対応するストッパ４７，４８に当接することにより、転舵軸６の移動量を規制する。両ストッパ４７，４８をハウジング５とは別部材で構成するので、両ストッパ４７，４８をハウジング５よりも強度の強い材料で構成することができ、車両用操舵装置１としての強度を向上することができる。

また、ロータ２６内に収まる第１および第２の当接部４５，４６を、転舵軸６の中間部のねじ軸３２の第１および第２の端部３２１，３２２に、それぞれ設けたので、軸方向Ｘ１および径方向の小型化を図りつつ、ハウジング５内で転舵軸６の移動量を規制することができる。また、各ストッパ４７，４８がねじ軸３２に乗り上げることもない。
また、各当接部４５，４６が転舵軸６と単一の材料で一体に形成されているので、構造を簡素化することができる。また、当接部を転舵軸と別部材で構成する場合と比較して、軸方向Ｘ１および径方向の小型化を図りつつ、十分な強度を持つ当接部４５，４６を実現することができる。

また、環状の各ストッパ４７，４８を、ハウジング５の対応する嵌合面５３，５４にそれぞれ嵌合し、且つ各ストッパ４７，４８を、ハウジング５の対応する受け部５５，５６によって軸方向Ｘ１に受けているので、組み立てが容易であり、また、各ストッパ４７，４８の保持も確実である。
また、各ストッパ４７，４８を対応する嵌合面５３，５４に嵌合させるときに、まず、各ストッパ４７，４８を対応する嵌合面５３，５４のルーズフィット部５３ａ，５４ａに仮嵌合した後、対応する嵌合面５３，５４のタイトフィット部５３ｂ，５４ｂに本嵌合することができる。したがって、各ストッパ４７，４８を対応する嵌合面５３，５４に仮嵌合させた後、転舵軸６を軸方向に駆動することにより、各ストッパ４７，４８を対応する当接部４５，４６によって、軸方向Ｘ１に押圧して、対応する嵌合面５３，５４に本嵌合させることが可能となる。

すなわち、図４および図５（ａ）〜（ｃ）に示した、本実施の形態の車両用操舵装置１の製造方法に示すように、筒状のハウジング５の各端部５１，５２に設けられた嵌合面５３，５４のルーズフィット部５３ａ，５４ａに、対応するストッパ４７，４８を仮嵌合させた後〔図５（ａ）に示す仮嵌合工程〕、転舵軸６を軸方向Ｘ１に移動させる動作で、転舵軸６の中間部のねじ軸３２の第１および第２の端部３２１，３２２にそれぞれ設けられた第１および第２の当接部４５，４６によって、対応するストッパ４７，４８を、対応する嵌合面５３，５４のタイトフィット部５３ｂ，５４ｂに本嵌合させることができる〔図５（ｂ）〜（ｃ）に示す本嵌合工程〕。

また、本嵌合工程において、ハウジング５に収容された電動モータ２１，２２によって、ボールねじ機構２３を介して転舵軸６を軸方向Ｘ１に駆動することにより、各ストッパ４７，４８を対応する嵌合面５３，５４に本嵌合させることができる。
また、本嵌合工程において、各ストッパ４７，４８が対応する受け部５５，５６に当接して転舵軸６が軸方向Ｘ１に移動不能となるタイミングを、回転角センサ４２の出力に基づいて、ロータ２６が実際に停止するタイミング（図６のステップＳ２，Ｓ３を参照）として検出することができるので、その検出したタイミングから所定時間経過後のタイミングで（図６のステップＳ４，Ｓ５を参照）、電動モータ２１，２２の駆動を停止して（図６のステップＳ６を参照）、本嵌合工程を終了することができる。

したがって、本嵌合が終了しているにも拘らず、不必要に電動モータ２１，２２が駆動され続けることがない。したがって、各当接部４５，４６や各ストッパ４７，４８やハウジング５の破損を未然に防止することができ、また、電動モータ２１，２２の過負荷を確実に防止することができる。
図３（ａ），（ｂ）の実施の形態では、第１の当接部４５の当接面としての端面４５ｂが、第１のストッパ４７の当接面としての端面４７ｂに当接することにより、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動量を規制していた。当接面としての端面４５ｂ，４７ｂは軸方向Ｘ１に直交する面であった。また、第２の当接部４６の当接面としての端面４６ｂが、第２のストッパ４８の当接面としての端面４８ｂに当接することにより、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動量を規制していた。当接面としての端面４５ｂ，４７ｂは軸方向Ｘ１に直交する面であった。

これに対して、図７（ａ），（ｂ）は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、第１の当接部４５に設けられた当接面としての円錐状テーパ面４５ｃが、第１のストッパ４７の端面４７ｂに設けられた当接面としての円錐状テーパ面４７ｃに当接することにより、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動量を規制する。第１のストッパ４７の端面４７ｂに対する円錐状テーパ面４７ｃの傾斜角は、４５°以下であることが、第１のストッパ４７が第１の当接部４５を受けるときに、過度な拡径力を受けないようにするうえで好ましい。

また、図７（ｂ）に示すように、第２の当接部４６に設けられた当接面としての円錐状テーパ面４６ｃが、第２のストッパ４８の端面４８ｂに設けられた当接面としての円錐状テーパ面４８ｃに当接することにより、転舵軸６の軸方向Ｘ１の移動量を規制する。第２のストッパ４８の端面４８ｂに対する円錐状テーパ面４８ｃの傾斜角は、４５°以下であることが、第２のストッパ４８が第１の当接部４６を受けるときに、過度な拡径力を受けないようにするうえで好ましい。

本実施の形態では、各ストッパ４７，４８と対応する当接部４５，４６との当接面が円錐状テーパ面４７ｃ，４５ｃ；４８ｃ，４６ｃを含むので、各ストッパ４７，４８が対応する当接部４５，４６と当接して衝突荷重を受けるときの受圧面積を広く確保することができる。その結果、小型でも十分な強度を発揮することができる。
また、図８（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに別の実施の形態を示している。本実施の形態が図３（ａ），（ｂ）の実施の形態と異なるのは下記である。すなわち、図８（ａ）に示すように、第１のストッパ４７０の端面４７ｂから軸方向Ｘ１に突出する被案内突起４７１が設けられ、ハウジング５の第１の端部５１に、被案内突起４７１が挿入される案内孔５７を設けられている。これにより、第１のストッパ４７０の被案内突起４７１を、対応する案内孔５７に挿入するに伴って、嵌合面５３への第１のストッパ４７０の嵌合が案内される。

また、図８（ｂ）に示すように、第２のストッパ４８の端面４８ｂから軸方向Ｘ１に突出する被案内突起４８１を設けられ、ハウジング５の第２の端部５２に、被案内突起４８１が挿入される案内孔５８を設けられている。これにより、第２のストッパ４８０の被案内突起４８１を、対応する案内孔５８に挿入するに伴って、嵌合面５４への第２のストッパ４８０の嵌合が案内される。

また、図９は本発明の別の実施の形態を示している。本実施の形態が図４の実施の形態と異なるのは、下記である。すなわち、図４の実施の形態では、転舵アクチュエータ４を構成する第１および第２の電動モータ２１，２２によって、転舵軸４を軸方向Ｘ１に駆動して、本嵌合工程を実施していた。これに対して、本実施の形態では、転舵アクチュエータ４（電動モータ２１，２２）を用いずに、車両用操舵装置１の外部に設けられたアクチュエータ６０によって、転舵軸６を軸方向Ｘ１に駆動して、本嵌合工程を実施する。ただし、アクチュエータ６０と転舵軸６との間に、ロードセル等の荷重検出センサ６１を介在し、荷重検出センサ６１を介して転舵軸６を駆動する。

制御装置１９０は、図１０のフローに示すように、外部のアクチュエータ６０の駆動を開始する（ステップＴ１）。次いで、荷重センサ６１の信号を入力するとともに（ステップＴ２）、回転角センサ４２の信号を入力する（ステップＴ３）。
ステップＴ４では、回転角センサ４２の検出結果に基づいて、ロータ２６が停止しているか否かを判定する。ロータ２６が停止している場合（ステップＴ４のＹＥＳの場合）には、タイマーのカンウトを開始し（ステップＴ５）、所定時間の経過を待って、タイマーがカウントアップすると（ステップＴ６においてＹＥＳの場合）、アクチュエータ６０の駆動を停止し（ステップＴ７）、処理を終了する。

ステップＴ８において、検出された荷重が閾値未満である場合（ステップＴ８でＮＯの場合）には、ステップＳＴ２に戻り、ステップＴ２〜Ｔ４，Ｔ８の処理を繰り返す。
一方、ステップＴ４において、ロータ２６が停止していないと判定された場合（ステップＴ４でＹＥＳの場合）には、ステップＴ８に進み、荷重センサにより検出された荷重（転舵軸の軸力に相当）が閾値以上か否かが判定される。検出された荷重が閾値以上である場合（ステップＴ８でＹＥＳの場合）には、ステップＴ７に進み、直ちに、外部のアクチュエータ６０の駆動を停止し、処理を終了する。

本実施の形態では、図６の実施の形態と同じ効果を奏することができる。さらに、ロータ２６が実際に停止していなくても（すなわち、図１０のステップＴ４でＮＯの場合でも）、転舵軸６の軸力に基づいて（すなわち、図１０のステップＴ８での判断結果に基づいて）、転舵軸６の移動を停止（すなわち、図１０のステップＴ７に示すようにアクチュエータの駆動を停止）できるので、本嵌合が終了しているにも拘らず、不必要に外部のアクチュエータ６０が駆動され続けることがない。したがって、各当接部４５，４６や各ストッパ４７，４８に過度な荷重が負荷されることがなく、これらの部品やハウジング５の損傷を未然に防止することができる。また、外部のアクチュエータ６０の過負荷を確実に防止することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記各実施の形態では、第１のストッパ４７；４７０および第２のストッパ４８；４８０を、ハウジング５のそれぞれ対応する第１および第２ハウジング３７，３８に取り付けていたが、これに代えて、図１１に示すように、第１および第２のストッパ１４７，１４８を、ハウジング５のそれぞれ対応する第１および第２のハウジング３７，３８と単一の材料で一体に形成してもよい。この場合、構造を簡素化することができる。その他、本発明は、請求項記載の範囲内で、種々の変更を施すことができる。

１…車両用操舵装置、２…操舵部材、３…転舵輪、４…転舵用アクチュエータ、５…ハウジング、６…転舵軸、７…タイロッド、８…ナックルアーム、２１…第１の電動モータ、２２…第２の電動モータ、２３…ボールねじ機構、２４…第１のステータ、２５…第２のステータ、２６…ロータ、２７…ロータコア、２７ｂ…（ロータコアの）内周、３２…ねじ軸、３２１…（ねじ軸の）第１の端部、３２２…（ねじ軸の）第２の端部、３３…ボールナット、３４…ボール、３７…第１のハウジング、３８…第２のハウジング、４２…回転角センサ、４５…第１の当接部、４５ａ…外周、４５ｂ…端面（当接面）、４５ｃ…円錐状テーパ面（当接面）、４６…第２の当接部、４６ａ…外周、４６ｂ…端面（当接面）、４６ｃ…円錐状テーパ面（当接面）、４７；４７０；１４７…第１のストッパ、４７ａ…外周、４７ｂ…端面（当接面）、４７ｃ…円錐状テーパ面（当接面）、４８；４８０；１４８…第２のストッパ、４８ａ…外周、４８ｂ…端面（当接面）、４８ｃ…円錐状テーパ面（当接面）、５１…（ハウジングの）第１の端部、５２…（ハウジングの）第２の端部、５３…嵌合面、５３ａ…ルーズフィット部、５３ｂ…タイトフィット部、５４ａ…ルーズフィット部、５４ｂ…タイトフィット部、５５，５６…受け部、５７，５８…案内孔、１００…転舵機構、４７１；４７２…被案内突起、Ｓ１，Ｓ２…径方向隙間、Ｘ１…軸方向

Claims (11)

1. 電動モータの回転動力をボールねじ機構を介して転舵軸の軸方向の移動に変換する、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置において、
   転舵軸の中間部に設けられたねじ軸と、
   ボールを介して上記ねじ軸と螺合し、上記電動モータのロータと同伴回転可能なボールナットと、
   上記電動モータおよび上記ボールナットを収容し、転舵軸が挿通された筒状のハウジングと、
   上記ハウジングの第１および第２の端部にそれぞれ配置された第１および第２のストッパと、を備え、
   転舵軸は、ねじ軸の第１および第２の端部に、それぞれ、第１および第２の当接部を有し、
   各当接部の外周と上記ロータの内周との間に径方向隙間が設けられて、各当接部がロータ内を挿通可能とされ、
   転舵軸の軸方向移動に伴って、上記ロータ内を挿通した移動方向側の当接部が、対応するストッパに当接することにより、転舵軸の軸方向の移動量を規制するように構成されている車両用操舵装置。
2. 請求項１において、各ストッパと対応する当接部との当接面は、円錐状テーパ面を含む車両用操舵装置。
3. 請求項１または２において、各ストッパは環状であり、
   上記ハウジングの第１および第２の端部のそれぞれに、対応するストッパの外周が嵌合された環状の嵌合面と、対応するストッパを上記軸方向に受ける受け部と、が設けられている車両用操舵装置。
4. 請求項３において、上記第１および第２の嵌合面のそれぞれは、対応する環状ストッパがルーズに嵌合されるルーズフィット部と、対応するストッパがタイトに嵌合されるタイトフィット部と、を有し、
   各タイトフィット部が対応するルーズフィット部よりも、対応するストッパの、対応する嵌合面への嵌合ストロークの奥側に配置されている車両用操舵装置。
5. 請求項４において、上記第１および第２のストッパは、それぞれ、軸方向に延びる被案内突起を有し、
   上記ハウジングの第１および第２の端部のそれぞれに、対応するストッパの被案内突起が挿入される案内孔が設けられ、
   各ストッパの被案内突起を対応する案内孔に挿入するに伴って、各ストッパの、対応する嵌合面への嵌合が案内されるように構成されている車両用操舵装置。
6. 請求項１または２において、上記ハウジングおよび各ストッパは、単一の材料で一体に形成されている車両用操舵装置。
7. 電動モータの回転動力をボールねじ機構を介して転舵軸の軸方向の移動に変換する、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置の製造方法において、
   転舵軸の軸方向の移動量を規制するための第１および第２のストッパを、筒状のハウジングの第１および第２の端部にそれぞれ設けられた嵌合面のルーズフィット部にルーズフィットさせる仮嵌合工程と、
   転舵軸を軸方向に往復動させる動作で、転舵軸のねじ軸の第１および第２の端部に配置された第１および第２の当接部によって、対応するストッパを、対応する嵌合面のタイトフィット部にタイトフィットさせる本嵌合工程と、を含む車両用操舵装置の製造方法。
8. 請求項７において、上記本嵌合工程では、上記電動モータによって、ボールねじ機構を介して転舵軸を軸方向に駆動する車両用操舵装置の製造方法。
9. 請求項７において、上記本嵌合工程では、車両用操舵装置の外部のアクチュエータによって、転舵軸を軸方向に駆動する車両用操舵装置の製造方法。
10. 請求項８において、上記本嵌合工程において、転舵軸の駆動を停止するタイミングは、転舵軸の軸力を検出する荷重センサの出力に基づいて決定されるように構成されている車両用操舵装置の製造方法。
11. 請求項８から１０の何れか１項において、上記本嵌合工程において、転舵軸の駆動を停止するタイミングは、電動モータのロータの回転角を検出する回転角センサの出力に基づいて決定されるように構成されている車両用操舵装置の製造方法。

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