JP5765568B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
一方、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置では、操舵部材(ハンドル。ステアリングホイール)と転舵輪との機械的な連結が解かれており、操舵部材の操作(ハンドル操作)に応じて転舵機構を駆動して転舵輪の向きを変える転舵モータが備えられている。
例えば、特許文献2では、操舵部材の回転軸と一体回転する小径の第1ギヤに、回転軸とは異なる軸回りに回転する大径の第2ギヤを噛合させ、その第2ギヤの回転量を規制することにより、操舵部材の回転量を所定角度以内に規制する車両用操舵装置が提案されている。
また、通例、操舵部材は1回転以上の多回転で回転操作されるため、第1ギヤに対して第2ギヤが大型化し、この点からも構造が大型化する。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、多回転操作される操舵部材の回転角を規制することができる小型の車両用操舵装置を提供することを目的とする。
また、請求項3のように、前記凸部は、前記押圧板に設けられていてもよい。
また、付勢部材によって押圧板を介して板要素を軸方向の一方側へ付勢するので、板要素のこじれの発生を抑制することができる。
また、請求項2の発明によれば、凸部の高さの設定によって、隙間の量、ひいては板要素の軸方向の移動量を精度良く設定することができるので、板要素のこじれの発生を確実に防止することができる。
また、請求項4の発明によれば、反力モータおよび回転規制機構を同一のハウジング内に収容するので、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置において、構造の簡素化、小型化を達成することができる。
図1は本発明の一実施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との機械的な連結が解除された、いわゆるステアバイワイヤシステムを構成している。
車両用操舵装置1では、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するようになっている。この転舵軸6の直線運動は、転舵用の左右の転舵輪3の転舵運動に変換され、これにより車両の転舵が達成される。車両が直進しているときの転舵輪3の位置に対応する操舵部材2の位置が、操舵中立位置として設定されている。
操舵部材2は、車体Bに回転可能に支持された操舵軸9に連結されている。操舵軸9には、路面等から転舵輪3に伝わる反力を操舵反力として操舵部材2に与えるための反力モータ10が取り付けられている。反力モータ10は、ブラシレスモータ等の電動モータを含む。反力モータ10は、車体Bに固定されたハウジング11内に収容されている。
一方、車両用操舵装置1には、転舵軸6に関連して、転舵輪3の転舵角θw (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。
前記のセンサ類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である制御装置としてのECU19に入力されるようになっている。
一方、ECU19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が操舵された方向と逆方向を向く適当な反力が操舵部材2に付与されるように、駆動回路20Bを介して、反力モータ10を駆動制御(反力制御)する。
また、ハウジング11内には、回転規制機構21が収容されている。回転規制機構21は、操舵のために多回転操作される操舵部材2の回転軸としての、操舵軸9の出力軸24の回転角を所定角度以下に規制する機能を果たす。本実施の形態のようにステアバイワイヤ式の車両用操舵装置1では、操舵部材2が、転舵機構Aからの制約を受けない。そこで、操舵部材2が、転舵機構Aの動作限界を超えて操作されることがないように、回転規制機構21によって、操舵部材2の回転角を、前記動作限界に対応する前記所定角度内に規制する。
第1軸受25は、入力軸22の軸方向の中間部を回転可能に支持している。第2軸受26および第3軸受27は、出力軸24を回転可能に支持している。具体的には、第2軸受26は、出力軸24の一端24a付近を回転可能に支持しており、第3軸受27は、出力軸24の他端24bを回転可能に支持している。
ハウジング11は、ハウジング本体31と端壁32とを組み合わせて構成されている。ハウジング本体31は、筒状をなし、一端31aおよび他端31bを有している。ハウジング11の一部としての端壁32は、概ね板状をなし、ハウジング本体31の他端31bを閉塞している。
ハウジング本体31の一端31aの内周と、操舵軸9の入力軸22の外周との間には、両者間を封止する例えばオイルシールからなる環状の封止部材36が介在している。また、前記第1軸受25は、ハウジング本体31の一端31aの内周に設けられた軸受保持部37に保持されている。
第2軸受26の外輪39の一端面が、ハウジング本体31の軸受保持部38の一端に形成された位置決め段部41に当接することによって、外輪39が、出力軸24の軸方向X1の一方側(第1軸受25側)へ移動することが規制されている。また、第2軸受26の内輪40の一端面が、出力軸24の外周に形成された位置決め段部42に当接することによって、内輪40が、出力軸24の軸方向X1の他方側(第3軸受27側)へ移動することが規制されている。
スペーサ50は、図2に示すような円形板または環状板からなる。スペーサ50は、出力軸24の他端24bの端面や第3軸受27の内輪47の端面とは接触しないで、外輪46の端面のみに接触するように、環状突起51を設けている。弾性部材49は、スペーサ50の環状突起51を介して、第3軸受27の外輪46を出力軸24の軸方向X1の前記一方側へ付勢する。
反力モータ10は、出力軸24と一体回転可能に連結されたロータ61と、ロータ61を同心に取り囲み、ハウジング本体31の内周に固定されたステータ62とを備えている。ロータ61は、出力軸24と一体回転可能なロータコア63と、ロータコア63に一体回転可能に連結された永久磁石64とを備えている。
本実施の形態では、第1部分65および第2部分66を含むロータコア63が、出力軸24と単一の材料で一体に形成されている例に則して説明するが、出力軸24とは別体に形成されたロータコアが出力軸24に一体に連結されていてもよい。
図6(a),(b)に示すように、各突起81が、対応する係合溝82,83の両端である規制部82a,83aに係合することにより、隣接する要素間の相対回転量が規制される。
各突起81は、図5に示すように、対応する板要素71〜75と別体で設けられ、対応する板要素71〜75の固定孔86に一部が挿入されて一体に固定されていてもよい。また、図示していないが、各突起81は、対応する板要素71〜75と単一の材料で一体に形成されていてもよい。各板要素71〜75の少なくとも一方の端面には(本実施の形態では、突起81が突出する側の端面)に、環状の受け凹部87が設けられている。
δmax =δ1×4+δ2
となるので、操舵軸9の回転量を、所望の多回転範囲に規制することが可能となる。例えばδ1が306°でδ2が90°の場合、操舵軸9の回転量が1620°(所定角度)内に規制される。
図3および図4に示すように、各摩擦板91〜96は、それぞれ対応する隣接要素間の相対回転に抗する摩擦抵抗をそれぞれ対応する隣接要素に付与するように、それぞれ対応する隣接要素間に介在している。
付勢部材69は、押圧板70を摩擦板96側へ弾性的に付勢することにより、当該押圧板70(回転不能要素)とロータ61の第2部分66(回転可能要素)との間に、板要素71〜75および摩擦抵抗付与要素としての摩擦板91〜96を含む積層ユニットを弾性的に挟持する。すなわち、付勢部材69は、積層ユニットの板要素71〜75、摩擦板91〜96に一括して軸方向の予圧を与える。これにより、各摩擦板91〜96がこれに接する部材に対して、所要の大きさの摩擦抵抗を付与できるように設定されている。
本実施の形態によれば、回転不能要素(ハウジング11の端壁32)、回転可能要素(ロータコア63の第2部分66)および板要素71〜75のうちの隣接要素間の相対回転量をそれぞれ規制することによって、操舵部材2が、転舵機構Aの動作限界を超えて回転操作されることを防止することができる。
また、回転規制機構21による出力軸24の回転規制に伴って、板要素71〜75が突起81または係合溝82,83を介して倒れ力(板要素71〜75の中心軸線L2を出力軸24の中心軸線L1に対して傾かせようとする力)を受けたときに、軸方向移動規制要素としての凸部701が端壁32(環状凹部44の底44a)に当接することにより、板要素71〜75の軸方向X1の移動量が規制される。
また、押圧板70に設けられた凸部701の高さの設定によって、隙間Sの量、ひいては板要素71〜75の軸方向X1の移動量を精度良く設定することができるので、板要素71〜75のこじれの発生を確実に防止することができる。
また、操舵部材2に操舵反力を付与する反力モータ10と回転規制機構21を同一のハウジング11内に収容することにより、ステアバイワイヤ式の車両用操舵装置1において、構造の簡素化、小型化を達成することができる。
また、前記実施の形態では、軸方向移動規制要素としての凸部701を押圧板70に設けていたが、これに代えて、図8に示す回転規制機構21Aのように、ハウジング11の端壁32に凸部321を設けてもよい。凸部321は、例えば、環状凹部44の底44aから内周壁44bに沿って、押圧板70側へ突出する環状の凸部であってもよい。凸部321と押圧板70との間に形成される隙間Sの量によって、板要素71〜75の移動量が規制される。
また、付勢部材69および押圧板70が、回転可能要素としての第2部分66と板要素71との間に介在していてもよい(図示せず)。
また、板要素71〜75をロータ61の第1部分65の内周に保持された滑り軸受(図示せず)によって保持してもよい。
Claims (4)
- 操舵のために多回転操作される操舵部材の回転量を所定角度以下に規制する回転規制機構を備え、
前記回転規制機構は、前記操舵部材の回転軸と同軸的に一体回転可能な回転可能要素と、前記回転可能要素と前記回転軸の軸方向に対向する回転不能要素と、前記回転可能要素および前記回転不能要素間に介在し前記回転軸によって同軸的に支持され前記回転軸に対して回転可能で且つ軸方向に移動可能な複数の環状の板要素と、前記回転不能要素、前記複数の板要素および前記回転可能要素のうちの隣接する要素間の相対回転量を規制するように前記隣接する要素間を連結する連結要素と、前記回転軸の中心軸線に対する前記板要素の中心軸線の傾きを抑制するように、前記板要素の軸方向の移動量を所定量以下に規制する軸方向移動規制要素と、前記回転不能要素と前記板要素との間に介在する押圧板と、前記押圧板を介して前記板要素を軸方向の一方側へ付勢する付勢部材と、を含み、
前記連結要素は、前記隣接する要素の一方に設けられた規制部と、他方に設けられ前記規制部に係合する突起と、を含む車両用操舵装置。 - 請求項1において、前記押圧板および前記回転不能要素の何れか一方に、前記軸方向移動規制要素としての凸部が設けられ、
前記凸部と、前記押圧板および前記回転不能要素の他方との間に、前記所定量に相当する量の隙間が形成されている車両用操舵装置。 - 請求項2において、前記凸部は、前記押圧板に設けられている車両用操舵装置。
- 請求項1から3の何れか1項において、前記操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除されており、
前記回転軸と一体回転するロータを含み前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータを備え、
前記反力モータおよび前記回転規制機構が、同一のハウジング内に収容されている車両用操舵装置。
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