JP5800182B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents
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Description
この種の車両用操舵装置では、転舵輪から操舵部材に路面反力が伝達されないので、運転者に路面反力に応じた適切な操舵感を与えるべく操舵部材に操舵反力を付与する反力モータが設けられている。
そこで、特許文献1では、操舵中立位置を基準として操舵部材の回転角を、所定量以下に規制するための規制機構が設けられている。具体的には、操舵部材と一体回転する操舵軸に設けられたねじ部に、回転不能なナット部材が螺合している。操舵部材および操舵軸の回転に伴って、前記ナット部材が軸方向に変位してストッパに当接することにより、操舵部材のそれ以上の回転が規制されている。
ところで、特許文献1,2では、操舵部材を操舵中立位置に保持するための、ねじりコイルばねが設けられており、運転者が操舵部材を操作したときに、ねじりコイルばねによって、運転者に操舵反力が付与されるようになっている。ねじりコイルばねの反力は、操舵中立位置から、操舵部材の回転角が増大するに伴って比例的且つ連続的に増大するため、操舵部材が最大回転角(すなわち回転端)に接近したことに気付き難い。
また、請求項3のように、前記摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素(96)の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角(δ2)が、前記他の摩擦抵抗付与要素(91〜95)の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角(δ1)よりも小さく設定されていてもよい。
また、請求項5のように、前記回転可能要素、各前記中間要素および各前記摩擦抵抗付与要素は、前記シャフトが貫通する環状板であってもよい。
また、請求項2の発明によれば、対応する隣接要素間にそれぞれ介在する摩擦板を用いて、対応する隣接要素間に摩擦抵抗を付与するので、操舵部材の回転角範囲における摩擦抵抗トルク特性を所望に設定することができる。
また、請求項5の発明によれば、シャフトの回りに、環状板からなる回転可能要素、中間要素および摩擦抵抗付与要素を回転軸線方向に配列したので、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シャフトとしての操舵軸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、操舵軸9を介して、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。
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(シャフトである操舵軸9の回転軸線方向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の軸方向のの他方側(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(回転軸線方向X1)の前記一方側へ付勢する。
ハウジング11内において、回転可能要素66と第2軸受26との間に、操舵角センサ12が配置されている。操舵角センサ12は、例えばレゾルバを用いて構成されている。具体的には、操舵角センサ12は、出力軸24と一体回転可能に連結されたレゾルバロータ67と、ハウジング本体31の内周に固定され、レゾルバロータ67を取り囲むレゾルバステータ68とを備えている。
各連結要素80は、ハウジング11の端壁32の回転不能要素F、中間板71〜75(中間要素)および回転可能要素66のうちの、それぞれ対応する隣接要素間の相対回転量をそれぞれ規制するように、それぞれ対応する隣接要素間を連結している。
中間板71〜75は共通の環状板からなり、筒状のロータコア63と出力軸24との間に配置されている。中間板71〜75は、回転軸線L1と同軸的に設けられており、回転軸線L1を中心として回転可能である。中間板71〜75は、出力軸24の外周に一体回転可能に嵌合された筒状の滑り軸受85の外周に回転可能に且つ軸方向移動可能に支持されている。中間板71〜75は、出力軸24およびロータコア63に対して相対回転可能である。
各突起81は、図5に示すように、対応する中間板71〜75と別体で設けられ、対応する中間板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、対応する中間板71〜75と単一の材料で一体に形成されていてもよい。各中間板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。
また、中間板72に設けられた突起81が、中間板73に設けられた係合溝82にスライド可能に嵌合し、中間板73に設けられた突起81が、中間板74に設けられた係合溝82にスライド可能に嵌合する。
図6(a)に示すように、各中間板71〜74(中間要素)の係合溝82に係合する突起81の可動範囲が、回転方向C1の全領域の例えば85%(隣接要素間の相対回転角δ1で306°に相当)になるように、回転方向C1に関する係合溝82の配置範囲を設定してもよい。また、図6(b)に示すように、端壁32の回転不能要素Fの係合溝83に係合する突起81の可動範囲を、回転方向C1の全領域の例えば25%(隣接要素間の相対回転角δ2で90°に相当)になるように、回転方向C1に関する係合溝83の配置範囲を設定してもよい。
δmax =δ1×5+δ2
=306°×5+90°
=1620°
となるので、ロータ61および操舵部材2の回転範囲を、4.5回転に規制することが可能となる。
具体的には、低摩擦板91は、回転可能要素66と中間板71(中間要素)との間に介在し、両者66,71の相対回転に抗する摩擦抵抗を両者66,71に与える。低摩擦板92は、中間板71と中間板72との間に介在し、両中間板71,72の相対回転に抗する摩擦抵抗を両中間板71,72に与える。
また、低摩擦板95は、中間板74と中間板75との間に介在し、両中間板74,75の相対回転に抗する摩擦抵抗を両中間板74,75に与える。高摩擦板96は、中間板75(中間要素)と押圧部材70(回転不能要素)との間に介在し、中間板75および押圧部材70の相対回転に抗する摩擦抵抗を、中間板75および押圧部材70に付与する。
与圧付与部材69は、押圧部材70を高摩擦板96側へ弾性的に付勢することにより、当該押圧部材70(回転不能要素)と回転可能要素66との間に、中間要素としての中間板71〜75および摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板91〜95および高摩擦板96を含む積層ユニットを弾性的に挟持する。すなわち、予圧付与部材69は、積層ユニットの中間板71〜75、低摩擦板91〜95および高摩擦板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。
また、予圧付与部材69によって、押圧部材70(回転不能要素)とロータ61の回転可能要素66との間で、中間要素としての中間板71〜75および摩擦抵抗付与要素としての低摩擦板91〜95および高摩擦板96を含む積層ユニットに軸方向の予圧を与えることにより、操舵部材2に付与する摩擦抵抗トルクRTの大きさを所望に設定することができる。
また、対応する隣接要素の一方(回転可能要素66、中間板71〜75)に設けられた突起81が、他方(中間板71〜75、ハウジング11の回転不能要素F)に設けられた係合溝82,83の終端と係合することにより、対応する隣接要素間の相対回転量を容易に規制することができる。これにより、ロータ61の最大回転角の規制を通じて、操舵部材2の最大回転角を容易に規制することができる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、高摩擦板96は何れかの隣接要素間に介在していればよく、例えば、高摩擦板96が隣接する中間板間に介在していてもよい。また、複数の高摩擦板を設け、各高摩擦板をそれぞれ対応する隣接要素間に介在させてもよい。また、摩擦抵抗付与要素として、隣接要素間の対向面の少なくとも一方に被覆された低摩擦層や高摩擦層を用いてもよい。
また、中間要素としての中間板71〜75をロータ61の筒状のロータコア63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。
その他、請求項記載の範囲で種々の変更を施すことができる。
Claims (6)
- 操舵部材と転舵輪との機械的な連結が解除された車両用操舵装置において、
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に軸支されて、前記操舵部材が連結されて、前記操舵部材の回転操作に伴って回転するシャフトと、
前記シャフトに連結されて前記シャフトの回転軸線と同軸的に設けられて前記回転軸線を中心として回転するロータを含み、前記ハウジング内に収容されて、前記シャフトを介して前記操舵部材に操舵反力を付与する反力モータと、
前記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と、
を備え、
前記回転規制機構は、
前記回転軸線と同軸的に設けられて、前記回転軸線を中心として前記ロータと一体に回転する回転可能要素と、
前記回転可能要素と前記回転軸線方向に対向配置されて、前記ハウジングまたは前記ハウジングによって回転を規制された部材に設けられた回転不能要素と、
前記回転不能要素および前記回転可能要素の間に前記回転軸線方向に沿って配列されて、前記回転軸線と同軸的に設けられて、前記回転軸線を中心として回転し且つ前記回転軸線方向に移動可能な複数の中間要素と、
前記回転軸線方向に沿って配列された前記回転可能要素、前記複数の中間要素および前記回転不能要素のうちの隣接要素同士を相対回転可能に連結して、各前記隣接要素間の相対回転量を規制する複数の連結要素と、
それぞれが各前記隣接要素の相対回転に抗する摩擦抵抗を付与して、少なくとも1つが他に比べて前記摩擦抵抗が大きく設定された複数の摩擦抵抗付与要素と、
前記隣接要素同士を接近させる方向に予圧する予圧付与部材と、を含み、
前記予圧付与部材は、前記回転不能要素と前記回転可能要素との間に介在し前記複数の中間要素に前記回転軸線方向の一方側から一括して前記回転軸線方向の予圧を与えるように構成されていることを特徴とする車両用操舵装置。 - 各前記摩擦抵抗付与要素は、対応する各前記隣接要素間に挟持された摩擦板であることを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。
- 前記摩擦係数の大きい摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角が、前記他の摩擦抵抗付与要素の両側の隣接要素が対応する連結要素によって規制される相対回転角よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用操舵装置。
- 各前記連結要素は、それぞれ対応する隣接要素の一方に設けられ前記回転軸線方向に突出した突起と、前記突起が係合するようにそれぞれ対応する隣接要素の他方に設けられ、前記ロータの回転方向に延びる有端の係合溝と、を含む請求項1から3の何れか1項に記載の車両用操舵装置。
- 前記回転可能要素、各前記中間要素および各前記摩擦抵抗付与要素は、前記シャフトが貫通する環状板であることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の車両用操舵装置。
- 請求項5において、前記ロータは、前記回転軸線と同軸的に配置された筒状部を含み、 前記中間要素としての前記環状板は、前記筒状部と前記シャフトとの間に配置され、前記筒状部および前記シャフトの何れか一方に回転可能に支持されていることを特徴とする車両用操舵装置。
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