JP6607371B2 - ステアリング装置 - Google Patents
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Description
一方、ステアバイワイヤシステムを搭載する場合には、転舵用アクチュエータ等に不具合が発生した場合であっても転舵輪の転舵を実行できるように、対策を講じる必要がある。
しかしながら、この場合、クラッチ機構が周辺部材と干渉するおそれがある。また、クラッチ機構を搭載後のステアリング装置は、大型化が抑制されていることが望ましい。
そこで、本発明の目的は、クラッチ機構を車両の周辺部材と干渉することなく搭載でき、しかも、大型化が抑制されたステアリング装置を提供することである。
請求項2に記載の発明は、前記歯車は、当該歯車を厚み方向に貫通する挿通穴(33)を有し、前記クラッチ機構は、前記駆動力発生部からの駆動力を受けて前記機構部を作動させるための作動部材(55)をさらに有し、前記作動部材は前記挿通穴を挿通して前記機構部へと延びる延伸部(61)を有する、請求項1に記載のステアリング装置である。
請求項6に記載の発明は、前記一対の押圧部材は、第1および第2の押圧部材(131,132)を含み、前記作動部材は、前記第1の押圧部材に摺接する第1の摺接面(153)と、前記第2の押圧部材に摺接する第2の摺接面(154)とを含み、前記第1および第2の摺接面は、前記操舵軸の所定の軸方向に向かうに従って周方向の両側に互いに離れる部分を含むように設けられている、請求項5に記載のステアリング装置である。
請求項8に記載の発明は、前記機構部は、摩擦クラッチ(402)を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置である。
請求項10に記載の発明は、前記駆動力発生部は、コイル(56a)への通電により生じる電磁力を利用して前記機構部を駆動する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のステアリング装置である。
請求項12は、前記機構部の内部を封止するシール部材(80)を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載のステアリング装置である。
また、ハウジングの内部空間において、駆動力発生部が歯車に対し機構部と反対側に配置されている。すなわち、クラッチ機構が歯車を挟んで分割配置されている。そのため、ハウジングの内部空間を有効に活用してクラッチ機構を配置できる。これにより、ステアリング装置の大型化を抑制できる。
請求項2によれば、作動部材が、歯車の挿通穴を挿通して機構部へと延びる。作動部材は、駆動力発生部からの駆動力を受けて機構部を動作させる。これにより、歯車に対し機構部と反対側に配置された駆動力発生部からの駆動力を用いて、機構部を良好に動作させることができる。
請求項6によれば、第1および第2の摺接面は、所定の軸方向に向かうに従って周方向の両側に互いに離れるように設けられている。そのため、作動部材を、操舵軸の所定の軸方向とは反対側へ移動させることにより、第1および第2の押圧部材を互いに反対向きの所定の方向に移動させることができる。
請求項8によれば、機構部が摩擦クラッチを含むので、操舵軸と出力軸との間で動力伝達を断続する構成を、簡単な構成で実現できる。
請求項9によれば、機構部が噛み合いクラッチを含むので、操舵軸と出力軸との間で動力伝達を断続する構成を、簡単な構成で実現できる。
請求項11によれば、駆動力発生部は、油圧を用いて前記機構部を駆動する。そのため、ハウジング内の周辺部材に対する電磁場の影響を回避しながら、機構部を駆動することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るステアリング装置1の概略構成を示す図である。
ステアリング装置1は、転舵輪2を転舵するための転舵機構Aに対する、ステアリングホイール等の操舵部材3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採用している。
具体的には、転舵アクチュエータ4は、たとえばモータを含む。このモータの駆動力は、転舵軸6に関連して設けられた運動変換機構(ボールねじ装置等)により、転舵軸6の軸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の両端に連結されたタイロッド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2の操向が達成される。転舵機構Aは、転舵軸6、タイロッド7およびナックルアーム8を含む。転舵軸6を支持する転舵軸ハウジング9は、車体Bに固定されている。
のトルクセンサ21が設けられている。トルクセンサ21は、ステアリングコラム5のハウジングH内に収容されている。
また、反力発生機構が、第1のモータ11だけでなく、第1のモータ11の出力を増幅する第1の減速機12を有しているので、大きな回転トルクを反力として発生させることができる。これにより、所望の大きさの反力を操舵部材3に付与できる。
図2は、ハウジングHの断面図である。図2の断面図は、後述する図3の切断面線II−IIから見ている。
センサハウジング26は、減速機ハウジング25に固定されている。センサハウジング26は、減速機ハウジング25の上端に突き当てられた外筒38と、内周39aに第1の軸受50の外輪50aを支持する内筒39と、外筒38と内筒39との間を接続する環状壁40とを含む。
ウォームホイール14は、内軸29の軸方向下端部に一体回転可能で且つ軸方向移動不能に連結されている。ウォームホイール14は、内軸29に一体回転可能に結合される環状の芯金部31と、芯金部31の周囲を取り囲んで外周面部に歯32aを形成する合成樹脂部材32とを含む。芯金部31は、たとえば合成樹脂部材32の樹脂成形時に金型内にインサートされ、芯金部31と合成樹脂部材32とは一体回転可能に結合される。
出力軸16は、ウォームホイール収容部35から、軸方向の下方(転舵軸6側)に突き出すように設けられている。出力軸16は、内軸29に同軸かつ内軸29の外周を囲み、出力軸16の内周と、内軸29の外周との間には微小隙間が形成されている。出力軸16は、内軸29の外周に介装された第2の軸受36によって、内軸29に同軸かつ相対回転可能に支持されている。第2の軸受36として、図2に示すようなすべり軸受が採用されてもよいし、転がり軸受が採用されてもよい。出力軸16は、インターミディエイトシャフト17(図1参照)等を介して転舵機構A(図1参照)に連なっている。
クラッチ機構15は、機構部51と駆動部52とを含む。機構部51は、次に述べるツーウェイクラッチ106を含む。本実施形態では、駆動部52は、駆動力発生部53としての環状のソレノイド54と、駆動力発生部53からの電磁力(駆動力)を受けて機構部51を作動させるための作動部材55とを含む。
以下、図2〜図4を参照して、ツーウェイクラッチ106について説明する。
以降の説明において、操舵軸10の軸方向を軸方向Xとする。内輪104の軸方向および外輪105の軸方向は、軸方向Xと一致する。また、軸方向Xのうち、ツーウェイクラッチ106から見て上方側(車両の後方側)の軸方向を軸方向一方X1とし、軸方向Xのうち、ツーウェイクラッチ106から見て下方側(車両の前方側)の軸方向を軸方向他方X2とする。
また、操舵軸10の回転半径方向を、径方向Zとする。内輪104の径方向、外輪105の径方向、およびウォームホイール14の径方向は、径方向Zと一致する。
図3に示すように、各くさび空間129は、外輪105の内周に形成された円筒面121と、内輪104の外周に形成され、円筒面121と径方向Zに対向するカム面122とによって区画される。各くさび空間129は、周方向Yの両端に向かうに従って狭くなっている。各くさび空間129には、第1および第2のローラ123a,123bを互いに離反する周方向Yに弾性押圧する弾性部材124が配置されている。弾性部材124としてコイルばね等を例示できる。カム面122は、周方向Yに対し互いに反対の方向に傾斜するように設けられた一対の傾斜面127a,127bと、一対の傾斜面127a,127b間に設けられ、傾斜面127a,127b同士を接続する平坦なばね支持面128とを含む。
第1の押圧部材131は、柱状の第1の押圧部135と、第1の押圧部135の一端部を一括して支持する環状の第1の支持部136(図2参照)とを含む。第1の支持部136は、たとえば複数の第1の押圧部135を、径方向Zの内方から支持する。第1の押圧部材131は、第1の支持部136が内輪104および外輪105と同軸をなすように、かつ内輪104および外輪105に相対回転可能に設けられている。第1の押圧部135は、ローラ対123と同数(この実施形態では3つ)で、軸方向Xに延びる柱状で、周方向Yに等間隔に配置されている。第1の押圧部135および第1の支持部136は、合成樹脂材料または金属材料を用いて一体に設けられていてもよい。第1の押圧部材131は、ローラ対123および弾性部材124を保持する保持器として機能していてもよい。
図3および図4に示すように、各第1の押圧部135と、当該第1の押圧部135が押圧可能な第1のローラ123aが含まれるローラ対123に対して周方向一方Y1側で隣接するローラ対123に含まれる第2のローラ123bに押圧可能な第2の押圧部140(以下、「隣ローラ対123の第2の押圧部140」という)との間には、対応する1つの作動部材55が配置されている。各第1の押圧部135の周方向他方Y2側には、当該第1の押圧部135が押圧可能な第1のローラ123aと対をなす第2のローラ123bを押圧するための第2の押圧部140が、ローラ対123を介して配置されている。また、各第1の押圧部135の周方向一方Y1側には、隣ローラ対123の第2の押圧部140が、作動部材55を介して配置されている。
作動部材55は、第1の円環部材58と、第2の円環部材59とを含む。第1および第2の円環部材58,59は、操舵軸10(図2等参照)と同軸に設けられ、それぞれ、互いに対向する第1および第2の対向面58a,59aを有している。
第1の円環部材58の第1の対向面58aと反対側の第1の反対面58bには、第1および第2の押圧部135,140(図3等参照)と係合してツーウェイクラッチ106(図3等参照)を作動させるくさび部材(第1の部材)126が固定されている。くさび部材126は、軸方向Xに沿って延び、ローラ対123の数と同数設けられている。図5に示すように、くさび部材126が、周方向Yに等間隔に配置されていてもよい。第1の円環部材58およびくさび部材126は、樹脂材料を用いて形成されていてもよいし、金属材料を用いて形成されていてもよい。
第1および第2の円環部材58,59は、軸方向Xに一体移動可能に、かつ操舵軸10回りに相対回転可能に設けられている。換言すると、挿通ピン61およびくさび部材126は、軸方向Xに一体移動可能に、かつ操舵軸10回りに相対回転可能に設けられている。たとえば、第1および第2の円環部材58,59は、嵌合部材(図示しない)によって、操舵軸10回りに相対回転可能に嵌合されていてもよい。この場合、第1の対向面58aおよび第2の対向面59aが接触しており、第1および第2の円環部材58,59が周方向Yに互いに相対摺動可能に設けられていてもよい。
各くさび部材126は、その軸方向Xの途中部に、周方向Yの双方に広がるくさび部152を含む。くさび部152は、周方向他方Y2側の面に設けられた第1の摺接面153と、周方向一方Y1側の面に設けられた第2の摺接面154とを含む。くさび部152が第1および第2の押圧部材131,132(図3等参照)に、軸方向一方X1側から摺接している。第1の摺接面153および第2の摺接面154の形状は前述の通りである。
クラッチ機構15を接続状態とする際には、ソレノイド54への電力供給がオフとされる。この状態では、挿通ピン61はソレノイド54によっては軸方向他方X2に押し出されない。よって、弾性部材124により第1のローラ123aを介して第1の押圧部材131を周方向一方Y1へ押圧し、第2のローラ123bを介して第2の押圧部材132を周方向他方Y2へ押圧する。これらの押圧力の方向と、第1の摺接面153および第2の摺接面154の傾きとの作用によりくさび部材126が軸方向一方X1に押し戻され、円環部材58,59を介し挿通ピン61が押し戻される。そのため、作動部材55は、軸方向Xに関して第1の位置(図7に示す位置)に配置されている。作動部材55が第1の位置に配置されている状態では、ツーウェイクラッチ106が締結状態にある。この締結状態では、図3に示すように、弾性部材124によって、各第1のローラ123aが、くさび空間129の周方向一方Y1側の端部の第1の係合位置129aに向けて弾性押圧されている。そのため、第1のローラ123aが内輪104の外周および外輪105の内周に係合している。そして、弾性部材124によって、各第2のローラ123bが、くさび空間129の周方向他方Y2側の端部の第2の係合位置129bに向けて弾性押圧されている。そのため、第2のローラ123bが内輪104の外周および外輪105の内周に係合している。その結果、締結状態のツーウェイクラッチ106により内軸29と出力軸16とが連結され、これにより、操舵部材3(図1参照)と転舵機構A(図1参照)とが機械的に連結される。
また、ハウジングHの内部において、駆動力発生部53が、軸方向Xに関し、ウォームホイール14に対し機構部51と反対側に配置されている。すなわち、クラッチ機構15がウォームホイール14を挟んで分割配置されている。そのため、ハウジングHの内部空間Sを有効に活用してクラッチ機構15を配置できる。これにより、ステアリング装置1の大型化を抑制できる。
また、作動部材55が、ウォームホイール14の挿通穴33を挿通して機構部51へと延びる。作動部材55は、駆動力発生部53からの駆動力を受けて機構部51を動作させる。これにより、ウォームホイール14に対し機構部51と反対側に配置された駆動力発生部53(ソレノイド54)からの電磁力を用いて、機構部51を良好に動作させることができる。
例えば、前述の実施形態では、くさび部を、くさび部材126の軸方向Xの途中部に設けたが、図14や図15のように、くさび部材126の軸方向Xの端部に設けても良い。この場合、くさび部材126の端部を加工すればよいので製造が容易である。
また、前述の実施形態では、駆動力発生部53(図2参照)が、コイル56a(図2参照)への通電により生じる電磁力を利用して機構部51を駆動するものとして説明したが、図10に示すように、駆動力発生部53が油圧を用いて駆動力を発生するものであってもよい。
油圧制御回路203の制御により油室202から作動部材55Aに油圧力が与えられ、この油圧力を受けて、作動部材55Aが軸方向Xに移動する。作動部材55Aの軸方向Xの移動により、クラッチ機構15(図2等参照)が締結状態と解除状態との間で切り換えられる。
この第1の変形例では、駆動力発生部53として油圧発生部201を用いることにより、駆動力発生部53としてソレノイド54(図2参照)を採用する場合と比較して、トルクセンサ21や第1の軸受50への電磁場の影響を回避できる。
図11に示す第2の変形例では、駆動力発生部53は、電動駆動部301を含む。また、作動部材55Bは、軸方向Xに延びる部材であり、軸方向Xに移動可能に設けられている。電動駆動部301は、第2のモータ302と、第2のモータ302の出力回転を減速させる第2の減速機303とを含む。第2の減速機303は、第2のモータ302の出力軸302aに設けられた駆動ギア304と、作動部材55Bに一体移動可能に設けられ、駆動ギア304に噛み合う従動ギア305とを含む。第2のモータ302は、ベース306を介して、ウォームホイール14の芯金部31に一体回転可能に設けられている。
電動駆動部301は、ハウジングHの内部空間Sのうち、上方の第2の空間Sbに収容配置されている。すなわち、電動駆動部301は、軸方向Xに関し、ウォームホイール14に対し機構部51(図2参照)と反対側に配置されている。
この第2の変形例では、駆動力発生部53として電動駆動部301を用いることにより、駆動力発生部53としてソレノイド54(図2等参照)を採用する場合と比較して、トルクセンサ21や第1の軸受50への電磁場の影響を回避できる。
また、機構部51がツーウェイクラッチ106(図3等参照)であるとして説明したが、機構部51は、図12に示すような摩擦クラッチ402を含む構成であってもよい。図12では、摩擦クラッチ402として単板クラッチを用いる場合を図示しているが、多板クラッチ等の他のクラッチを採用してもよい。
また、内輪104が出力軸16に連結されており、かつ外輪105が内軸29(操舵軸10)に連結されているとして説明したが、内輪104が内軸29(操舵軸10)に連結されており、かつ外輪105が出力軸16に連結されていてもよい。
その他、本発明は特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
Claims (12)
- 操舵部材が連結された操舵軸と、
モータと、
前記操舵軸に一体回転可能に取り付けられ、前記モータの発生するトルクを前記操舵軸に伝達する歯車と、
少なくとも前記歯車を収容するハウジングと、
前記操舵軸に対して相対回転可能に設けられ、転舵機構に連結された出力軸と、
前記操舵軸と前記出力軸とを連結/連結解除可能に設けられた機構部と、前記機構部が前記操舵軸と前記出力軸とを連結/連結解除するための駆動力を生じさせる駆動力発生部とを有し、前記操舵軸と前記出力軸との間の動力伝達を断続するクラッチ機構とを含み、
前記クラッチ機構は、前記ハウジングの内部空間に収容配置されており、
当該内部空間において、前記駆動力発生部は、前記操舵軸の軸方向に関し、前記歯車に対し前記機構部と反対側に配置されている、ステアリング装置。 - 前記歯車は、当該歯車を厚み方向に貫通する挿通穴を有し、
前記クラッチ機構は、前記駆動力発生部からの駆動力を受けて前記機構部を作動させるための作動部材をさらに有し、
前記作動部材は前記挿通穴を挿通して前記機構部へと延びる延伸部を有する、請求項1に記載のステアリング装置。 - 前記作動部材は、前記機構部を作動させる第1の部材と、前記第1の部材と別部材で設けられ、前記挿通穴を挿通して前記機構部へと延びる前記延伸部を有する第2の部材とを含み、
前記第1および第2の部材は、前記操舵軸の軸方向に一体移動可能に、かつ前記操舵軸回りに相対回転可能に設けられている、請求項2に記載のステアリング装置。 - 前記機構部は、ツーウェイクラッチを含み、
前記ツーウェイクラッチは、
前記操舵軸および前記出力軸の一方に同軸に連結された内輪と、
前記操舵軸および前記出力軸の他方に同軸に連結され、前記内輪に相対回転可能に設けられた外輪と、
前記内輪の外周と前記外輪の内周とによって形成されるくさび空間に、前記内輪の周方向に並んで配置されるローラ対と、
前記操舵軸回りに相対回転可能に設けられ、互いに反対向きの所定の方向に移動されることにより、前記ローラ対を互いに接近する方向に押圧する一対の押圧部材とを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置。 - 前記クラッチ機構は、前記駆動力発生部からの駆動力を受けて前記機構部を作動させるための作動部材をさらに有し、
前記作動部材は、前記操舵軸の軸方向に移動可能に設けられ、当該軸方向への移動により、前記一対の押圧部材を互いに反対方向に移動させる、請求項4に記載のステアリング装置。 - 前記一対の押圧部材は、第1および第2の押圧部材を含み、
前記作動部材は、前記第1の押圧部材に摺接する第1の摺接面と、前記第2の押圧部材に摺接する第2の摺接面とを含み、
前記第1および第2の摺接面は、前記操舵軸の所定の軸方向に向かうに従って周方向の両側に互いに離れる部分を含むように設けられている、請求項5に記載のステアリング装置。 - 前記内輪が前記出力軸に連結されており、かつ前記外輪が前記操舵軸に連結されており、
前記外輪は、前記歯車に固定されている、請求項4〜6のいずれか一項に記載のステアリング装置。 - 前記機構部は、摩擦クラッチを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置。
- 前記機構部は、噛み合いクラッチを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のステアリング装置。
- 前記駆動力発生部は、コイルへの通電により生じる電磁力を利用して前記機構部を駆動する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のステアリング装置。
- 前記駆動力発生部は、油圧を用いて前記機構部を駆動する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のステアリング装置。
- 前記機構部の内部を封止するシール部材を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載のステアリング装置。
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