JP6926835B2 - ステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されるステアリング装置に関する。
例えば特許文献１には、ステアリングシャフトの回転力を増幅させるパワーステアリングユニットを備えたステアリング装置において、ステアリングシャフトに回転力を付与するモータを設けた構成が開示されている。
特表２００７−５２２０１９号公報
しかしながら、特許文献１の構成では、モータはパワーステアリングユニットの故障時にその代わりとしても駆動するものであり、また、回転力を変換するためにウォームホイール機構を用いているため、高出力かつ大型のモータを備える必要があった。
本発明の目的は、モータを小型化できるステアリング装置を提供することである。
本発明のステアリング装置は、車両に搭載されるステアリング装置であって、車室の床部よりも下方に配置されたパワーステアリングユニットと、前記車室の床部よりも下方かつ前記パワーステアリングユニットの直上に設けられ、出力軸が前記パワーステアリングユニットの入力軸と同軸に設けられた同軸モータと、前記同軸モータと機械的に分離されて、前記車室の床部よりも上方に設けられた反力モータと、前記車室の床部よりも上方に配置されたステアリングホイールに一端が接続され、他端が前記反力モータに接続されたステアリングシャフトと、前記ステアリングホイールのトルクおよび舵角に基づいて回転方向および回転量を算出し、前記回転方向および前記回転量が実現されるように前記同軸モータおよび前記パワーステアリングユニットを制御するとともに、前記回転方向および前記回転量に応じた反力が前記ステアリングシャフトに付与されるように前記反力モータを制御する制御装置と、を有する。
本発明によれば、モータを小型化できる。
本発明の実施の形態に係るステアリング装置の一例を示す模式図 本発明の変形例に係るステアリング装置の一例を示す模式図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施の形態に係るステアリング装置１について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態のステアリング装置１を示す模式図である。図１において、ＦＲは車両の前方を示し、ＵＰは車両の上方を示す。
ステアリング装置１は、車室２を備えた車両に搭載される。車両は、内燃機関（図示略）の上方に車室２を備えたキャブオーバー型車両（例えば、トラック、バス、バン等）である。
ステアリング装置１は、ステアリングホイール３、第１ステアリングシャフト４、第１ジョイント部５、第２ステアリングシャフト６、第２ジョイント部１０、第３ステアリングシャフト１１、パワーステアリングユニット１２、ピットマンアーム１３、ドラッグリンク１４、および同軸モータ２０を備える。
ステアリングホイール３は、車両を操舵する際に運転者が回転操作を行う装置である。
第１ステアリングシャフト４は、回動自在な棒状部材であり、一端がステアリングホイール３に接続され、他端が第１ジョイント部５に接続されている。
第１ジョイント部５は、第１ステアリングシャフト４と第２ステアリングシャフト６とを所定の角度で連結している。
第１ステアリングシャフト４の周囲は、筒状の上部カバー（ステアリングカウルともいう）８によって覆われている。一方、第１ジョイント部５の周囲は、筒状の下部カバー（コラムカバーまたはコラムブーツともいう）９によって覆われている。下部カバー９の上端は、上部カバー８の下端に接続され、下部カバー９の下端は車室２の床部（底部）７に固定されている。
第２ステアリングシャフト６は、回動自在な棒状部材であり、例えば、軸（図示略）と、その軸を囲繞する筒状部材（図示略）とが軸方向に相対的に摺動可能に連結され、伸縮自在とされたシャフトである。
第２ステアリングシャフト６は、一端が第１ジョイント部５に接続され、他端が床部７の下方（車室２の外部）に設けられた第２ジョイント部１０に接続されている。具体的には、第２ステアリングシャフト６の他端は、床部７に形成された開口部（図示略）に挿通され、第２ジョイント部１０に接続されている。
第２ジョイント部１０は、第２ステアリングシャフト６と第３ステアリングシャフト１１とを所定の角度で連結している。
第２ステアリングシャフト６のうち床部７より上方に位置する部分（車室２内に位置する部分）の周囲は、下部カバー９によって覆われている。
第３ステアリングシャフト１１は、回動自在な棒状部材であり、一端が第２ジョイント部１０に接続され、他端がパワーステアリングユニット（ステアリングギヤボックスともいう）１２の入力軸（図示略）に接続されている。パワーステアリングユニット１２の入力軸は、第３ステアリングシャフト１１と同軸に設けられている。
ステアリングホイール３の回転力は、第１ステアリングシャフト４、第２ステアリングシャフト６、および第３ステアリングシャフト１１を介してパワーステアリングユニット１２に伝達される。
パワーステアリングユニット１２は、床部７よりも下方（換言すれば、車室２の外部）に配置されている。このパワーステアリングユニット１２は、上述のように伝達された回転力を、ピットマンアーム１３を揺動する大きな力に変換する。これにより、ピットマンアーム１３が揺動し、ドラッグリンク１４が押し引きされて、ナックルアームやタイロッド（ともに図示略）を介し、車輪（図示略）が操舵される。
パワーステアリングユニット１２は、例えば油圧式であり、メインとサブの２系統のオイルポンプ（図示略）が１つ以上の油路を介して接続されている。これにより、メインのオイルポンプが故障しても、サブのオイルポンプで対応できるため、パワーステアリングユニット１２の動作が継続される。なお、パワーステアリングユニット１２に接続されるオイルポンプは１系統であってもよい。また、パワーステアリングユニット１２は、油圧式に限定されず、電動式であってもよい。
ここで、本実施の形態の特徴的な構成について説明する。
本実施の形態では、図１に示すように、パワーステアリングユニット１２の直上に同軸モータ２０を備える。
同軸モータ２０は、第３ステアリングシャフト１１に取り付けられている。同軸モータ２０の出力軸（図示略）は、第３ステアリングシャフト１１と同軸に設けられている。なお、上述したようにパワーステアリングユニット１２の入力軸は第３ステアリングシャフト１１と同軸に設けられているため、同軸モータ２０の出力軸はパワーステアリングユニット１２の入力軸と同軸に設けられていると言える。
同軸モータ２０は、ＥＣＵ（図示略）の制御によって駆動し、第３ステアリングシャフト１１に回転力を付与する。例えば、ＥＣＵは、運転支援機能の実行時において、所定のタイミングで所定の回転力が第３ステアリングシャフト１１に付与されるように、同軸モータ２０を駆動させる。運転支援機能は、例えば、自動駐車や、クルーズコントロール時のレーンキーピングアシスト等が挙げられる。
同軸モータ２０の駆動によって第３ステアリングシャフト１１に与えられた回転力は、パワーステアリングユニット１２に伝達される。
以上、説明したように、本実施の形態のステアリング装置１は、パワーステアリングユニット１２の直上に（例えば第３ステアリングシャフト１１に）同軸モータ２０を備えることを特徴とする。
本実施の形態のステアリング装置１では、パワーステアリングユニット１２に２系統のオイルポンプが接続されており、故障に対する耐性が高いので、同軸モータ２０として、出力の小さい小型のモータを採用できる。その結果、例えば、ステアリングホイール３の操作性を向上させることができる。これに対し、上述した特許文献１の構成では、モータが、パワーステアリングユニットの故障時にその代わりに機能するものであるため、高出力かつ大型のモータを採用せざるをえない。その結果、ステアリングホイール３の操作性が低下するという問題がある。
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。以下、各変形例について説明する。
［変形例１］
本発明のステアリング装置は、ステアバイワイヤ方式であってもよい。この例について、図２を用いて説明する。図２は、本変形例に係るステアリング装置１００の構成の一例を示す模式図である。
なお、図２では、図１と同じ構成要素には同一符号を付している。また、図２では、車室２の床部７、ピットマンアーム１３およびドラッグリンク１４の図示を省略している。また、図２において、破線の矢印は、制御信号の流れを示している。
ステアリング装置１００は、実施の形態で説明したパワーステアリングユニット１２および同軸モータ２０のほかに、反力モータ３０を備える。パワーステアリングユニット１２、同軸モータ２０、および反力モータ３０は、それぞれ、制御装置３１と電気的に接続されており、制御装置３１からの制御信号に基づいて制御される。
図２において、ステアリングホイール３、第１ステアリングシャフト４、反力モータ３０、および制御装置３１は、車室２（図１参照）の内部に設けられている。一方、パワーステアリングユニット１２および同軸モータ２０は、車室２（図１参照）の外部に設けられている。なお、制御装置３１は、車室２の外部に設けられてもよい。
同軸モータ２０は、その出力軸がパワーステアリングユニット１２の入力軸と同軸に設けられている。また、同軸モータ２０は、第１ステアリングシャフト４および反力モータ３０と機械的に分離されて設けられている。
第１ステアリングシャフト４は、一端がステアリングホイール３に接続されており、他端が反力モータ３０に接続されている。
制御装置３１は、各種センサ（図示略）によって検知されたステアリングホイール３のトルクおよび舵角に基づいて、回転方向および回転量を算出する。そして、制御装置３１は、算出された回転方向および回転量が実現されるように同軸モータ２０およびパワーステアリングユニット１２の駆動を制御する。
また、制御装置３１は、算出された回転方向および回転量に応じた反力が第１ステアリングシャフト４に付与されるように反力モータ３０の駆動を制御する。
［変形例２］
本発明のステアリング装置は、最小構成として、車室２の床部７よりも下方に配置されたパワーステアリングユニット１２と、そのパワーステアリングユニット１２の直上に設けられ、出力軸がパワーステアリングユニット１２の入力軸と同軸に設けられた同軸モータ２０と、を含めばよい。
［変形例３］
実施の形態では、ステアリング装置１が搭載される車両がキャブオーバー型車両である場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。ステアリング装置１は、車室２の前方または後方に内燃機関を設けた車両に搭載されてもよい。
＜本開示のまとめ＞
本発明のステアリング装置は、車両に搭載されるステアリング装置であって、車室の床部よりも下方に配置されたパワーステアリングユニットと、前記車室の床部よりも下方かつ前記パワーステアリングユニットの直上に設けられ、出力軸が前記パワーステアリングユニットの入力軸と同軸に設けられた同軸モータと、前記同軸モータと機械的に分離されて、前記車室の床部よりも上方に設けられた反力モータと、前記車室の床部よりも上方に配置されたステアリングホイールに一端が接続され、他端が前記反力モータに接続されたステアリングシャフトと、前記ステアリングホイールのトルクおよび舵角に基づいて回転方向および回転量を算出し、前記回転方向および前記回転量が実現されるように前記同軸モータおよび前記パワーステアリングユニットを制御するとともに、前記回転方向および前記回転量に応じた反力が前記ステアリングシャフトに付与されるように前記反力モータを制御する制御装置と、を有する。
また、上記ステアリング装置において、前記パワーステアリングユニットは、油圧式であり、前記パワーステアリングユニットには、複数のオイルポンプが接続されていてもよい。
本発明は、車両のステアリング装置に適用できる。
１、１００ ステアリング装置
２ 車室
３ ステアリングホイール
４ 第１ステアリングシャフト
５ 第１ジョイント部
６ 第２ステアリングシャフト
７ 床部
８ 上部カバー
９ 下部カバー
１０ 第２ジョイント部
１１ 第３ステアリングシャフト
１２ パワーステアリングユニット
１３ ピットマンアーム
１４ ドラッグリンク
２０ 同軸モータ
３０ 反力モータ
３１ 制御装置

Claims (2)

  1. 車両に搭載されるステアリング装置であって、
    車室の床部よりも下方に配置されたパワーステアリングユニットと、
    前記車室の床部よりも下方かつ前記パワーステアリングユニットの直上に設けられ、出力軸が前記パワーステアリングユニットの入力軸と同軸に設けられた同軸モータと、
    前記同軸モータと機械的に分離されて、前記車室の床部よりも上方に設けられた反力モータと、
    前記車室の床部よりも上方に配置されたステアリングホイールに一端が接続され、他端が前記反力モータに接続されたステアリングシャフトと、
    前記ステアリングホイールのトルクおよび舵角に基づいて回転方向および回転量を算出し、前記回転方向および前記回転量が実現されるように前記同軸モータおよび前記パワーステアリングユニットを制御するとともに、前記回転方向および前記回転量に応じた反力が前記ステアリングシャフトに付与されるように前記反力モータを制御する制御装置と、を有する、
    ステアリング装置。
  2. 前記パワーステアリングユニットは、油圧式であり、
    前記パワーステアリングユニットには、複数のオイルポンプが接続されている、
    請求項１に記載のステアリング装置。
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