WO2019044235A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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純平 奥谷
治之 細谷
浩祐 川上
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いすゞ自動車株式会社
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    • B62D5/20—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application

Definitions

  • the present disclosure relates to a steering device mounted on a vehicle.
  • Patent Document 1 discloses a steering apparatus provided with a power steering unit for amplifying the rotational force of the steering shaft, in which a motor for applying the rotational force to the steering shaft is provided.
  • An object of the present disclosure is to provide a steering device that can miniaturize a motor.
  • a steering device is a steering device mounted on a vehicle, and is disposed above a floor portion of the cabin and a power steering unit disposed below the floor portion of the cabin.
  • a steering shaft having one end connected to the steering wheel and the other end connected to the power steering unit, and an coaxial motor having an output shaft coaxial with the steering shaft and applying a rotational force to the steering shaft;
  • the motor can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a steering apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a steering apparatus according to a modification of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a steering device 1 of the present embodiment.
  • FR indicates the front of the vehicle
  • UP indicates the upper side of the vehicle.
  • the steering device 1 is mounted on a vehicle provided with a passenger compartment 2.
  • vehicle is a cab-over type vehicle (for example, a truck, a bus, a van, etc.) provided with a compartment 2 above an internal combustion engine (not shown).
  • the steering apparatus 1 includes a steering wheel 3, a first steering shaft 4, a first joint 5, a second steering shaft 6, a second joint 10, a third steering shaft 11, a power steering unit 12, a pitman arm 13, a drag link And a coaxial motor 20.
  • the steering wheel 3 is a device that a driver performs a rotation operation when steering the vehicle.
  • the first steering shaft 4 is a rotatable rod-like member, one end of which is connected to the steering wheel 3 and the other end of which is connected to the first joint portion 5.
  • the first joint portion 5 connects the first steering shaft 4 and the second steering shaft 6 at a predetermined angle.
  • the periphery of the first steering shaft 4 is covered by a cylindrical upper cover (also referred to as a steering cowl) 8.
  • a cylindrical lower cover also referred to as a column cover or a column boot
  • the upper end of the lower cover 9 is connected to the lower end of the upper cover 8, and the lower end of the lower cover 9 is fixed to the floor (bottom) 7 of the passenger compartment 2.
  • the second steering shaft 6 is a rotatable rod-like member, and for example, a shaft (not shown) and a cylindrical member (not shown) surrounding the shaft are relatively slidably coupled in the axial direction And telescopic shaft.
  • One end of the second steering shaft 6 is connected to the first joint portion 5, and the other end is connected to a second joint portion 10 provided below the floor 7 (outside the passenger compartment 2). Specifically, the other end of the second steering shaft 6 is inserted into an opening (not shown) formed in the floor 7 and connected to the second joint 10.
  • the second joint portion 10 connects the second steering shaft 6 and the third steering shaft 11 at a predetermined angle.
  • the third steering shaft 11 is a rotatable rod-like member, one end of which is connected to the second joint portion 10 and the other end of which is connected to a power steering unit (also referred to as a steering gear box) 12.
  • a power steering unit also referred to as a steering gear box
  • the rotational force of the steering wheel 3 is transmitted to the power steering unit 12 via the first steering shaft 4, the second steering shaft 6, and the third steering shaft 11.
  • the power steering unit 12 is disposed below the floor 7 (in other words, outside the passenger compartment 2).
  • the power steering unit 12 converts the rotational force transmitted as described above into a large force swinging the pitman arm 13. As a result, the pitman arm 13 swings, the drag link 14 is pushed and pulled, and the wheel (not shown) is steered via the knuckle arm and tie rods (both not shown).
  • the power steering unit 12 is, for example, hydraulic, and two main and sub oil pumps (not shown) are connected via one or more oil passages (not shown). Thus, even if the main oil pump fails, the sub oil pump can cope with the failure, and thus the operation of the power steering unit 12 is continued.
  • the oil pump connected to the power steering unit 12 may be one system. Further, the power steering unit 12 is not limited to hydraulic type, and may be electric type.
  • the coaxial motor 20 is attached to the first steering shaft 4.
  • the coaxial motor 20 is accommodated in the upper cover 8.
  • An output shaft (not shown) of the coaxial motor 20 is provided coaxially with the first steering shaft 4. Then, the coaxial motor 20 is driven by the control of the ECU (not shown) to apply a rotational force to the first steering shaft 4.
  • the ECU drives the coaxial motor 20 so that a predetermined rotational force is applied to the first steering shaft 4 at a predetermined timing, for example, when the driving support function is performed.
  • Examples of the driving support function include automatic parking and lane keeping assist during cruise control.
  • the rotational force of the first steering shaft 4 by the drive of the coaxial motor 20 is transmitted to the power steering unit 12 via the second steering shaft 6 and the third steering shaft 11.
  • the steering device 1 of the present embodiment is connected to the first steering shaft 4 connected indirectly (via the second steering shaft 6 and the third steering shaft 11) to the power steering unit 12 A coaxial motor 20 is provided.
  • the coaxial motor 20 may be provided on a portion of the second steering shaft 6 above the floor 7 (in other words, a portion located inside the passenger compartment 2).
  • the coaxial motor 20 may be provided in a portion below the floor portion 7 of the second steering shaft 6 (in other words, a portion located outside the cabin 2), or the third steering shaft 11 May be provided.
  • first steering shaft 4, the second steering shaft 6, and the third steering shaft 11 are collectively regarded as one steering shaft, one end of the steering shaft is connected to the steering wheel 3 in the vehicle compartment, It can be said that the other end is connected to the power steering unit 12 outside the vehicle. And the coaxial motor 20 of this indication should just be provided between the steering wheel 3 and the power steering unit 12 in the steering shaft.
  • the coaxial motor 20 may be provided below the shaft bracket 21 that rotatably supports the first steering shaft 4.
  • the shaft bracket 21 is provided, for example, between the steering wheel 3 and the first joint portion 5.
  • the steering apparatus 1 has, as a minimum configuration, a coaxial motor 20, a steering shaft connected to the steering wheel 3 at one end and a power steering unit 12 at the other end, and a steering shaft to which the coaxial motor 20 is attached (first steering shaft 4 , The second steering shaft 6, and the third steering shaft 11).
  • a steering device is a steering device mounted on a vehicle, and includes a power steering unit disposed below a floor of a cabin and a steering wheel disposed above the floor of the cabin.
  • the steering shaft has one end connected to the power steering unit and the other end connected to the power steering unit, and a coaxial motor having an output shaft coaxial with the steering shaft and applying a rotational force to the steering shaft.
  • the coaxial motor may be provided below the steering wheel and above the floor of the compartment in the steering shaft.
  • the coaxial motor may be provided below a shaft bracket which rotatably supports the steering shaft.
  • the power steering unit may be hydraulic, and a plurality of oil pumps may be connected to the power steering unit.
  • the steering device of the present disclosure can be applied to a steering device of a vehicle.

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Abstract

モータを小型化するステアリング装置。車両に搭載されるステアリング装置（１）は、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、一端がステアリングホイール（３）に接続され、他端がパワーステアリングユニット（１２）に接続されたステアリングシャフト（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））と、出力軸がステアリングシャフトと同軸に設けられ、ステアリングシャフトに回転力を付与する同軸モータ（２０）と、を有する。

Description

ステアリング装置
　本開示は、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。
日本国特表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。
　本開示の目的は、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。
　本開示の一態様に係る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、前記パワーステアリングユニットに他端が接続されたステアリングシャフトと、出力軸が前記ステアリングシャフトと同軸に設けられ、前記ステアリングシャフトに回転力を付与する同軸モータと、を有する。
　本開示によれば、モータを小型化できる。
図１は、本開示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である。 図２は、本開示の変形例に係るステアリング装置の一例を示す模式図である。
　以下、本開示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に接続されている。
　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（図示略）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、第１ステアリングシャフト４に同軸モータ２０が取り付けられている。同軸モータ２０は、上部カバー８内に収容されている。
　同軸モータ２０の出力軸（図示略）は、第１ステアリングシャフト４と同軸に設けられている。そして、同軸モータ２０は、ＥＣＵ（図示略）の制御によって駆動し、第１ステアリングシャフト４に回転力を付与する。
　ＥＣＵは、例えば、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１ステアリングシャフト４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の駆動による第１ステアリングシャフト４の回転力は、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。
　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に間接的に（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）接続された第１ステアリングシャフト４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。
　本開示は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示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］
　実施の形態では、同軸モータ２０が第１ステアリングシャフト４に設けられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。
　例えば、同軸モータ２０は、第２ステアリングシャフト６のうち、床部７より上方の部分（換言すれば、車室２の内部にある部分）に設けられてもよい。
　または、例えば、同軸モータ２０は、第２ステアリングシャフト６のうち床部７より下方の部分（換言すれば、車室２の外部にある部分）に設けられてもよいし、第３ステアリングシャフト１１に設けられてもよい。
　すなわち、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、第３ステアリングシャフト１１とをまとめて１つのステアリングシャフトと捉えれば、そのステアリングシャフトは、一端が車室内のステアリングホイール３に接続され、他端が車室外のパワーステアリングユニット１２に接続されたものと言える。そして、本開示の同軸モータ２０は、そのステアリングシャフトにおけるステアリングホイール３とパワーステアリングユニット１２との間に設けられればよい。
　［変形例２］
　同軸モータ２０は、例えば図２に示すように、第１ステアリングシャフト４を回動可能に支持するシャフトブラケット２１の下方に設けられてもよい。シャフトブラケット２１は、例えば、ステアリングホイール３と第１ジョイント部５との間に設けられる。
　［変形例３］
　ステアリング装置１は、最小構成として、同軸モータ２０と、一端がステアリングホイール３に接続され、他端がパワーステアリングユニット１２に接続されるとともに、同軸モータ２０が取り付けられるステアリングシャフト（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）と、を含めばよい。
　［変形例４］
　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＞
　本開示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、前記パワーステアリングユニットに他端が接続されたステアリングシャフトと、出力軸が前記ステアリングシャフトと同軸に設けられ、前記ステアリングシャフトに回転力を付与する同軸モータと、を有する。
　なお、上記ステアリング装置において、前記同軸モータは、前記ステアリングシャフトのうち、前記ステアリングホイールの下方かつ前記車室の床部の上方の部分に設けられていてもよい。
　また、上記ステアリング装置において、前記同軸モータは、前記ステアリングシャフトを回動可能に支持するシャフトブラケットの下方に設けられてもよい。
　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。
　本出願は、２０１７年８月３０日付で出願された日本国特許出願（特願２０１７－１６５７５４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示のステアリング装置は、車両のステアリング装置に適用できる。
　１　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
　２１　シャフトブラケット

Claims (4)

  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、前記パワーステアリングユニットに他端が接続されたステアリングシャフトと、
    　出力軸が前記ステアリングシャフトと同軸に設けられ、前記ステアリングシャフトに回転力を付与する同軸モータと、を有する、
    　ステアリング装置。
  2. 　前記同軸モータは、
    　前記ステアリングシャフトのうち、前記ステアリングホイールの下方かつ前記車室の床部の上方の部分に設けられている、
    　請求項１に記載のステアリング装置。
  3. 　前記同軸モータは、
    　前記ステアリングシャフトを回動可能に支持するシャフトブラケットの下方に設けられている、
    　請求項１に記載のステアリング装置。
  4. 　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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