WO2019044236A1 - ステアリング装置 - Google Patents

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治之 細谷
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    • B62D5/0415—Electric motor acting on the steering column the axes of motor and steering column being parallel the axes being coaxial

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 apparatus is a steering apparatus mounted on a vehicle, and is provided directly above the power steering unit and provided with a power steering unit disposed below a floor of a cabin and an output. And a coaxial motor provided with an axis coaxial with an input axis of the power steering unit.
  • 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 an input shaft (not shown) of a power steering unit (also referred to as a steering gear box) 12. It is done.
  • the input shaft of the power steering unit 12 is provided coaxially with the third steering shaft 11.
  • 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 paths. 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 provided immediately above the power steering unit 12.
  • the coaxial motor 20 is attached to the third steering shaft 11.
  • An output shaft (not shown) of the coaxial motor 20 is provided coaxially with the third steering shaft 11.
  • the output shaft of the coaxial motor 20 is provided coaxially with the input shaft of the power steering unit 12. I can say that.
  • the coaxial motor 20 is driven by control of an ECU (not shown) to apply a rotational force to the third steering shaft 11.
  • the ECU drives the coaxial motor 20 so that a predetermined rotational force is applied to the third steering shaft 11 at a predetermined timing when the driving support function is executed.
  • the driving support function include automatic parking and lane keeping assist during cruise control.
  • the rotational force applied to the third steering shaft 11 by the drive of the coaxial motor 20 is transmitted to the power steering unit 12.
  • the steering device 1 of the present embodiment is characterized in that the coaxial motor 20 is provided immediately above the power steering unit 12 (for example, on the third steering shaft 11).
  • the steering device of the present disclosure may be a steer-by-wire system. This example will be described with reference to FIG.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the configuration of a steering apparatus 100 according to the present modification.
  • FIG. 2 the same components as in FIG. 1 are given the same reference numerals. Moreover, in FIG. 2, illustration of the floor part 7, the pitman arm 13, and the drag link 14 of the compartment 2 is abbreviate
  • the steering apparatus 100 includes a reaction force motor 30 in addition to the power steering unit 12 and the coaxial motor 20 described in the embodiment.
  • the power steering unit 12, the coaxial motor 20, and the reaction force motor 30 are each electrically connected to the control device 31, and are controlled based on a control signal from the control device 31.
  • the steering wheel 3, the first steering shaft 4, the reaction force motor 30, and the control device 31 are provided inside the passenger compartment 2 (see FIG. 1).
  • the power steering unit 12 and the coaxial motor 20 are provided outside the passenger compartment 2 (see FIG. 1).
  • the control device 31 may be provided outside the cabin 2.
  • the output shaft of the coaxial motor 20 is provided coaxially with the input shaft of the power steering unit 12.
  • the coaxial motor 20 is mechanically separated from the first steering shaft 4 and the reaction motor 30.
  • One end of the first steering shaft 4 is connected to the steering wheel 3, and the other end is connected to the reaction force motor 30.
  • the control device 31 calculates the rotation direction and the rotation amount based on the torque and the steering angle of the steering wheel 3 detected by various sensors (not shown). Then, the control device 31 controls the drive of the coaxial motor 20 and the power steering unit 12 so that the calculated rotation direction and rotation amount are realized.
  • control device 31 controls the drive of the reaction force motor 30 so that the reaction force corresponding to the calculated rotation direction and rotation amount is applied to the first steering shaft 4.
  • the steering apparatus of the present disclosure has a power steering unit 12 disposed below the floor 7 of the passenger compartment 2 and a power steering unit 12 directly above the power steering unit 12 as its minimum configuration. And a coaxial motor 20 provided coaxially with the input shaft.
  • a steering device is a steering device mounted on a vehicle, and is provided directly above the power steering unit, and a power steering unit disposed below the floor of a cabin, and the output shaft is the power And a coaxial motor provided coaxially with the input shaft of the steering unit.
  • the steering apparatus further includes a steering shaft having one end connected to the steering wheel disposed above the floor of the vehicle compartment and the other end connected to the input shaft of the power steering unit,
  • the output shaft of the coaxial motor may be provided coaxially with the steering shaft.
  • the coaxial motor may be controlled by the control device together with the power steering unit so that the rotation direction and the rotation amount calculated based on the torque and the steering angle of the steering wheel are realized. Good.
  • 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 is useful for 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、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、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］
　本開示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］
　本開示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、を有する。
　なお、上記ステアリング装置において、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の入力軸に他端が接続されたステアリングシャフトをさらに有し、前記同軸モータの出力軸は、前記ステアリングシャフトと同軸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、ステアリングホイールのトルクおよび舵角に基づいて算出された回転方向および回転量が実現されるように、前記パワーステアリングユニットとともに、制御装置によって制御されてもよい。
　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２０１７－１６５７６９）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有用である。
　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 (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、を有する、
    　ステアリング装置。
  2. 　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の入力軸に他端が接続されたステアリングシャフトをさらに有し、
    　前記同軸モータの出力軸は、前記ステアリングシャフトと同軸に設けられている、
    　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、
    　ステアリングホイールのトルクおよび舵角に基づいて算出された回転方向および回転量が実現されるように、前記パワーステアリングユニットとともに、制御装置によって制御される、
    　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。
PCT/JP2018/026996 2017-08-30 2018-07-19 ステアリング装置 Ceased WO2019044236A1 (ja)

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