JP4700498B2 - Vehicle steering system - Google Patents
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Description
本発明は、操舵部材の操舵角(以下「舵角」という)に対する転舵機構の転舵角との舵角比を変える舵角比可変機構を、操舵機構と転舵機構との間に備えた車両用操舵装置に関する。 The present invention includes a steering angle ratio variable mechanism that changes a steering angle ratio between a steering angle of a steering mechanism and a steering angle of a steering member (hereinafter referred to as “steer angle”) between the steering mechanism and the steering mechanism. The present invention relates to a vehicle steering apparatus.
従来から操舵機構と転舵機構との間に舵角比可変機構を備えた車両用操舵装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1の車両用操舵装置は、操舵部材(ステアリングハンドル)とステアリングギヤボックスとの間の操舵軸を、操舵部材側から先端軸部と中間軸部と後端軸部とに3分割して、その中間軸部に舵角比可変機構(伝達比可変機構)を設けている。
中間軸部は、舵角比可変機構を収容したハウジングと、このハウジングの上下にそれぞれ設けられた上下の係止軸と、上側の係止軸と先端軸部とを連結するための上側の等速ジョイントと、下側の係止軸と後端軸部とを連結するための下側の等速ジョイントと、から構成されている。そして、ハウジング内には、このハウジングと係止軸との相対変位により圧接されて変形するケーブルケース(退避部)を備えている。
In the vehicle steering apparatus disclosed in Patent Document 1, a steering shaft between a steering member (steering handle) and a steering gear box is divided into a front shaft portion, an intermediate shaft portion, and a rear end shaft portion from the steering member side. A steering angle ratio variable mechanism (transmission ratio variable mechanism) is provided at the intermediate shaft portion.
The intermediate shaft portion includes a housing that houses the rudder angle ratio variable mechanism, upper and lower locking shafts provided above and below the housing, an upper locking shaft for connecting the upper locking shaft and the tip shaft portion, and the like. It comprises a speed joint, and a lower constant velocity joint for connecting the lower locking shaft and the rear end shaft portion. The housing is provided with a cable case (retracting portion) that is deformed by being pressed by relative displacement between the housing and the locking shaft.
しかしながら、前記した特許文献1の車両用操舵装置では、操舵軸の上下の等速ジョイント間の距離が長くなるので、衝突時にステアリングギヤボックスの後退量を吸収するための後退量吸収部材を設置する設置スペースがなくなるという問題点がある。
このように、特許文献1の車両用操舵装置は、設置スペースの制約を受けるため、設計の自由度が低いという問題点がある。
However, since the distance between the constant velocity joints above and below the steering shaft is increased in the vehicle steering device described in Patent Document 1, a reverse amount absorbing member for absorbing the reverse amount of the steering gear box at the time of a collision is provided. There is a problem that installation space is lost.
As described above, the vehicle steering apparatus disclosed in Patent Document 1 has a problem in that the degree of freedom in design is low because the installation space is limited.
さらに、特許文献1の車両用操舵装置は、舵角比可変機構とするための専用設計が必要であり、電動パワーステアリング装置等との置き換えが困難であった。 Furthermore, the vehicle steering device of Patent Document 1 requires a dedicated design for making the steering angle ratio variable mechanism, and replacement with an electric power steering device or the like is difficult.
そこで、本発明は、省スペースかつ舵角比可変機構を用いたステアリング機構と他のステアリング機構との置き換えが容易な車両用操舵装置を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle steering apparatus that is space-saving and that can easily replace a steering mechanism that uses a steering angle ratio variable mechanism with another steering mechanism.
前記課題を解決するための手段として、請求項1に記載の車両用操舵装置の発明は、車輪を転舵するために操作される操舵部材を含む操舵機構と、前記車輪を転舵するための転舵機構と、前記操舵機構と前記転舵機構との間に介在された舵角比可変機構と、を備えた車両用操舵装置において、前記舵角比可変機構は、前記操舵部材からの回転が伝達される入力軸にベベルギヤを介在して連結されるステータギヤと、前記転舵機構に設けられたラックに噛合したピニオンギヤと相対回転不能に連結されたドリブンギヤと、をモータによって変速される変速ギヤを介在して連結されていることを特徴とする。 As a means for solving the above-mentioned problem, the invention of a vehicle steering apparatus according to claim 1 is directed to a steering mechanism including a steering member operated to steer a wheel, and to steer the wheel. In a vehicle steering apparatus including a steering mechanism and a steering angle ratio variable mechanism interposed between the steering mechanism and the steering mechanism, the steering angle ratio variable mechanism rotates from the steering member. A transmission gear that is speed-changed by a motor between a stator gear coupled to an input shaft through which a bevel is transmitted via a bevel gear, and a driven gear coupled to a pinion gear meshed with a rack provided in the steering mechanism so as not to be relatively rotatable. It is characterized by being connected through the
請求項1に記載の車両用操舵装置の発明によれば、運転者が操舵部材をハンドル操作すると、操舵部材の回転は、操舵機構を介在して舵角比可変機構へ伝達され、この舵角比可変機構で変速されて、車輪を転舵する転舵機構へ伝えられる。前記舵角比可変機構は、入力軸にベベルギヤを介在させてステータギヤと連結していることにより、入力軸に対して当該舵角比可変機構を斜めに交差するように配置できるため、設置スペースを制約して、全体を小型化することが可能となる。
また、舵角比可変機構を組み付ける場合には、入力側のステータギヤをベベルギヤに噛合させて、出力側のピニオンギヤを転舵機構のラックに噛合させることにより、車両用操舵装置に設置することができるため、組み付けが容易である。
さらに、舵角比可変機構と、舵角比可変機構を用いない他のステアリング機構(例えば、電動パワーステアリング装置や油圧パワーステアリング装置)との置き換えは、舵角比可変機構を取り外し、他のステアリング機構のピニオンギヤ部を入れ込むだけでよく、従来の車両用操舵装置と比べて置換が容易である。
According to the vehicle steering apparatus of the first aspect, when the driver operates the steering member, the rotation of the steering member is transmitted to the steering angle ratio variable mechanism via the steering mechanism. The speed is changed by the ratio variable mechanism and transmitted to the steering mechanism that steers the wheels. Since the rudder angle ratio variable mechanism is connected to the stator gear with a bevel gear interposed on the input shaft, the rudder angle ratio variable mechanism can be arranged so as to cross obliquely with respect to the input shaft. It becomes possible to reduce the size of the whole by restricting.
Further, when assembling the rudder angle ratio variable mechanism, the input-side stator gear can be engaged with the bevel gear, and the output-side pinion gear can be engaged with the rack of the steering mechanism, so that it can be installed in the vehicle steering apparatus. Therefore, assembly is easy.
Furthermore, the steering angle ratio variable mechanism is replaced with another steering mechanism that does not use the steering angle ratio variable mechanism (for example, an electric power steering device or a hydraulic power steering device). It is only necessary to insert the pinion gear portion of the mechanism, and the replacement is easy as compared with the conventional vehicle steering apparatus.
請求項2に記載の車両用操舵装置の発明は、請求項1に記載の車両用操舵装置であって、前記ステータギヤは、筒状に形成されて内周面にステータ内歯歯車部を有し、前記ドリブンギヤは、前記ステータギヤ内に回動自在に収納されると共に、ドリブン内歯歯車部を有し、前記変速ギヤは、前記ステータ内歯歯車部および前記ドリブン内歯歯車部に内設されてそれぞれに噛合し、前記ステータ内歯歯車部の歯数と相違する歯数で形成されたフレキシブルギヤからなると共に、この変速ギヤ内には、前記モータによって回転する波動発生器が配設されていることを特徴とする。 A vehicle steering apparatus according to a second aspect is the vehicle steering apparatus according to the first aspect, wherein the stator gear is formed in a cylindrical shape and has a stator internal gear portion on an inner peripheral surface thereof. The driven gear is rotatably housed in the stator gear and has a driven internal gear portion, and the transmission gear is provided in the stator internal gear portion and the driven internal gear portion. Each of the gears is formed of a flexible gear having a number of teeth different from the number of teeth of the stator internal gear portion, and a wave generator rotated by the motor is disposed in the transmission gear. It is characterized by that.
請求項2に記載の車両用操舵装置の発明によれば、舵角比可変機構をハーモニックドライブ(登録商標)で構成したため、確実な動力伝達特性と高い減速比を得ることができる。 According to the invention of the vehicle steering apparatus of the second aspect, since the rudder angle ratio variable mechanism is configured by a harmonic drive (registered trademark), a reliable power transmission characteristic and a high reduction ratio can be obtained.
請求項3に記載の車両用操舵装置の発明は、請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置であって、前記舵角比可変機構は、中心軸線が、前記入力軸の中心線に対して傾いて配置され、前記ステータギヤは、前記中心軸線の方向の一端にベベルギヤが設けられ、所定長さの延長部を介して前記中心軸線の方向の他端に前記ステータ内歯歯車部が設けられ、前記ステータギヤの内周に前記変速ギヤと前記ドリブンギヤとが配置されていることを特徴とする。
The invention of a vehicle steering apparatus according to claim 3 is the vehicle steering apparatus according to
請求項3に記載の車両用操舵装置の発明によれば、舵角比可変機構は、中心軸線が、入力軸の中心線に対して傾いて配置される。そして、舵角比可変機構の中心軸線は、入力軸に対して略V字状に配置されと共に、舵角比可変機構とピニオンギヤとの結合部がラップした状態に配置されるため、操舵軸の全長が短くなり、省スペース化を図ることができる。 According to the vehicle steering apparatus of the third aspect, the rudder angle ratio variable mechanism is arranged such that the center axis is inclined with respect to the center line of the input shaft. The central axis of the rudder angle ratio variable mechanism is arranged in a substantially V shape with respect to the input shaft, and is disposed in a state where the coupling portion between the rudder angle ratio variable mechanism and the pinion gear is wrapped. The overall length is shortened, and space can be saved.
本発明に係る車両用操舵装置の発明によれば、省スペースかつ組み付けが容易で、さらに、舵角比可変機構を用いたステアリング機構と他のステアリング機構との置き換えが容易な車両用操舵装置を提供することができる。 According to the vehicle steering apparatus of the present invention, a vehicle steering apparatus that is space-saving and easy to assemble and that can easily replace a steering mechanism that uses a steering angle ratio variable mechanism with another steering mechanism is provided. Can be provided.
次に、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置を図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の設置状態を示す概略図である。
Next, a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic view showing an installation state of a vehicle steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
≪車両用操舵装置の構成≫
図1に示すように、車両用操舵装置Sは、運転者が行う操舵部材10のハンドル操作に応じて駆動する操舵機構1を、舵角比可変機構2を介在して可変させ、転舵機構3によって車輪(図示せず)を転舵する装置である。この車両用操舵装置Sは、操舵機構1と、舵角比可変機構2と、転舵機構3と、制御装置4とから主に構成されている。
≪Configuration of vehicle steering system≫
As shown in FIG. 1, the vehicle steering device S varies a steering mechanism 1 that is driven according to a steering operation of a steering member 10 performed by a driver via a steering angle
≪操舵機構の構成≫
図1に示すように、操舵機構1は、運転者がハンドル操作した操舵部材10の回転を舵角比可変機構2に伝達するものである。この操舵機構1は、車輪を転舵するために操作される操舵部材10と、この操舵部材10と一体に回転する上部ステアリング軸12と、操舵部材10への入力(舵角)を検出する操作入力検出部13と、上部ステアリング軸12の下端に接続されたユニバーサルジョイント14と、このユニバーサルジョイント14の下端に接続された入力軸15と、この入力軸15に設けられた主動ベベルギヤ16(図3参照)と、から主に構成されている。
≪Configuration of steering mechanism≫
As shown in FIG. 1, the steering mechanism 1 transmits the rotation of the steering member 10 operated by the driver to the steering angle
操舵部材10は、いわゆるステアリングホイールであり、中央部の下端には、上部ステアリング軸12の上端が固定されている。
上部ステアリング軸12は、操舵部材10と共に回転する軸棒であり、この上部ステアリング軸12の下端部には、ユニバーサルジョイント14を介在して入力軸15が配設されている。
The steering member 10 is a so-called steering wheel, and the upper end of the
The
操作入力検出部13は、上部ステアリング軸12に設置されて、操舵部材10の回転状況、すなわち舵角を検出して検出信号を発生する舵角センサからなる。この操作入力検出部13は、制御装置4に電気的に接続されている。また、転舵角を検出するための図示しない転舵角センサ(ラック位置センサ)を備え、その検出信号が制御装置4に出力されるものとする。
The operation
ユニバーサルジョイント14は、上部ステアリング軸12と入力軸15とを互いに向きを変えた状態で連結することができる継手部材であり、操舵部材10を適宜な傾斜角度に配設できるように設けられている。このユニバーサルジョイント14の下側には、図1に示すように、転舵機構3から舵角比可変機構2とほぼ同じ高さの位置に配置された入力軸15が連結されている。
制御装置4は、舵角比可変機構2を制御するための制御信号の出力するものであり、この制御装置4は、車速を検出する車速センサ5に電気的に接続されて、車速が入力されるようになっている。
The
The
<入力軸の構成>
図1に示すように、入力軸15は、操舵部材10からの回転が伝達されて操舵部材10と同回転する軸棒である。入力軸15は、操舵部材10から上部ステアリング軸12およびユニバーサルジョイント14を介してこの入力軸15に伝達された回転を主動ベベルギヤ16(図3参照)によって舵角比可変機構2に伝達するための部材である。
<Configuration of input shaft>
As shown in FIG. 1, the
図2は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の設置状態を示す要部拡大平面図である。図3は、図2の矢視X−X線方向から見たときの拡大断面図であり、カバー部材を離脱したときの状態を示す。図4は、図3の分解斜視図である。 FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part showing an installation state of the vehicle steering apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view when viewed from the direction of the arrow XX in FIG. 2 and shows a state when the cover member is removed. FIG. 4 is an exploded perspective view of FIG.
図1に示すように、入力軸15の下端は、主動ベベルギヤ16(図3および図4参照)が嵌着され、ステアリングギヤボックス32に固定されたケース体17に覆われている(図2参照)。
図3および図4に示すように、入力軸15の下端部には、この入力軸15をケース体17に回動自在に組み付けるための複数のベアリングB1,B2が設置されている(図2参照)。
As shown in FIG. 1, the lower end of the
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of bearings B <b> 1 and B <b> 2 for rotatably mounting the
<主動ベベルギヤ(ベベルギヤ)の構成>
図3および図4に示すように、主動ベベルギヤ16は、従動ベベルギヤ21aと噛合することで入力軸15の回転を舵角比可変機構2に伝達する。操舵機構1の入力軸15の中心線O1−O1と舵角比可変機構2の中心軸線O2−O2とは、互いに交差角θ分だけずれた向きに傾いて配置されている。
<Configuration of main driving bevel gear (bevel gear)>
As shown in FIGS. 3 and 4, the main
なお、交差角θは、任意の角度であり、主動ベベルギヤ16および従動ベベルギヤ21aの歯面の傾きを調整することにより、適宜にその角度を調整することができる。
また、主動ベベルギヤ16と従動ベベルギヤ21aは、特許請求の範囲に記載の「ベベルギヤ」に相当する。
The crossing angle θ is an arbitrary angle, and the angle can be appropriately adjusted by adjusting the inclination of the tooth surfaces of the main
The main
≪舵角比可変機構の構成≫
図3および図4に示すように、舵角比可変機構2は、例えば、運転者のハンドル操作によって回転した操舵部材10の舵角に対する車輪の転舵角との舵角比を車速等に応じて適宜に変えるための装置であり、操舵機構1と転舵機構3との間に介在されている。言い換えると、この舵角比可変機構2は、入力軸15の主動ベベルギヤ16からステータギヤ21に入力された回転を、波動発生器23と変速ギヤ22とによって適宜に変速し、ピニオンギヤ25から転舵機構3のラック31に伝達する装置である。
この舵角比可変機構2のユニットケースとしてのハウジング28が、ベアリングB4を介在してステアリングギヤボックス32に固定されたカバー部材C(図1および図2参照)に、回動自在に覆われている。
≪Configuration of rudder angle ratio variable mechanism≫
As shown in FIGS. 3 and 4, the rudder angle
A
この舵角比可変機構2は、例えば、波動発生器23を利用した回転伝達比可変手段であり、いわゆるハーモニックドライブ(登録商標)等の波動歯車減速機から構成されている。舵角比可変機構2は、入力軸15に主動ベベルギヤ16を介在して連結されるステータギヤ21と、転舵機構3に設けられたラック31に噛合したピニオンギヤ25と相対回転不能に連結されたドリブンギヤ24と、ステータギヤ21の回転を減速させてドリブンギヤ24を差動させる変速ギヤ22と、モータMのモータ軸Maに設けたロータ(カム)23bによって変速ギヤ22を波動させる波動発生器23と、から主に構成されている(図5(a)、(b)参照)。
The steering angle
この舵角比可変機構2には、その他に、波動発生器23を回転させるためのモータMと、このモータMの回転を規制するためのロック機構26と、スパイラルケーブル27と、モータMおよびロック機構26を収納するためのハウジング28と、このハウジング28をステアリングギヤボックス32に固定するためのカバー部材Cと、ドリブンギヤ24にスプライン結合されたピニオンギヤ25と、が備えられている(図1および図2参照)。
The steering angle
<ステータギヤの構成>
図3および図4に示すように、ステータギヤ21は、入力軸15の回転を変速ギヤ22に伝達するための歯車である。このステータギヤ21は、円筒状に形成された金属からなり、ハウジング28の下側収納部28aに固定されている。このステータギヤ21の下端外周面には、従動ベベルギヤ21aが一体形成され、上端内周面には、ステータ内歯歯車部21bが一体形成され、その上端内周面の下側の内周面には、ドリブンギヤ24が回動自在に収納されるドリブン収納部21cが形成されている。
言い換えると、ステータギヤ21は、中心軸線O2−O2の方向の一端に従動ベベルギヤ21aが設けられ、所定長さの延長部を介して前記中心軸線O2−O2の方向の他端にステータ内歯歯車部21bが設けられ、このステータギヤ21の内周に変速ギヤ22とドリブンギヤ24とが配置されている。
<Configuration of stator gear>
As shown in FIGS. 3 and 4, the
In other words, the
従動ベベルギヤ21aは、舵角比可変機構2を入力軸15に対して傾けて配置するために設けられた歯車であり、ピニオンギヤ25の上部に設けられた舵角比可変機構2の下端部外周に配置されている。筒状のステータギヤ21は、下側の従動ベベルギヤ21aを入力軸15の下端の主動ベベルギヤ16に噛合させると共に、ピニオンギヤ25を装着したドリブンギヤ24を回転自在に挿入し、さらに、上側がハウジング28内に嵌着されている。これにより、図3に示すピニオンギヤ25以外の舵角比可変機構2を構成する各部材は、ピニオンギヤ25より上の位置に配置されている。その結果、舵角比可変機構2の略全体の高さH分だけ操舵軸11の全体の長さが短く形成されている(図3参照)。
The driven
ステータ内歯歯車部21bは、ステータギヤ21の回転を変速ギヤ22に伝達するための歯車であり、円筒状のステータギヤ21の上側内面に形成されたサーキュラスプライン等の内歯歯車からなる。
ドリブン収納部21c内のラック31側(下側)の開口部には、このドリブン収納部21cに収納したドリブンギヤ24の脱落防止用の嵌着部材29が嵌着される。
The stator
A
<変速ギヤの構成>
変速ギヤ22は、ステータギヤ21の回転を変速させてドリブンギヤ24に伝達させるための歯車であり、例えば、フレクスプライン等の弾性変形する金属材料等によってリング状に形成されたフレキシブルギヤからなる。この変速ギヤ22の外周面には、ステータ内歯歯車部21bの歯数と相違する歯数(例えば、ステータ内歯歯車部21bの歯数より2つ少ない歯数)で形成されたスプライン形状の歯形部が一体形成されている。
<Configuration of transmission gear>
The
図5(a)は、図3の矢視Y−Y線方向の拡大断面図であり、図5(b)は、図5(a)の状態から90度回転したときの状態を示す拡大断面図である。
図5(a)、(b)に示すように、変速ギヤ22は、波動発生器23の外周に装着された楕円形のボールベアリング23aに係合されることによって、楕円形状に変形された状態で組み付けられている。このため、変速ギヤ22は、半径の長い部分に形成された2箇所の歯形部分が、ステータ内歯歯車部21bに噛合し、その他の歯形部分が、隙間によって、ステータ内歯歯車部21bと噛合していない状態となっている。
5A is an enlarged cross-sectional view in the direction of the arrow Y-Y in FIG. 3, and FIG. 5B is an enlarged cross-section showing a state when rotated 90 degrees from the state of FIG. 5A. FIG.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
変速ギヤ22には、ボールベアリング23aを介在して、モータMによって回転する波動発生器23のロータ23bが内設されている(図3参照)。この変速ギヤ22は、車速センサ5からの車速信号に基づいて制御装置4が波動発生器23を回転振動させることによって、ステータギヤ21の回転を適宜に変速してドリブンギヤ24(図3参照)に伝達するようになっている(図1参照)。
The
図3および図4に示すように、変速ギヤ22は、外面の上側半部は、この変速ギヤ22の歯数と相違した歯数(例えば、ステータ内歯歯車部21bの歯数より2つ少ない歯数)からなるステータ内歯歯車部21bに、内設されて噛合している。一方、変速ギヤ22の外面の下側半分は、この変速ギヤ22と同ピッチで同数の歯数のドリブンギヤ24のドリブン内歯歯車部24bに、内設されて噛合している。
なお、変速ギヤ22は、波動発生器23が停止している場合、ステータ内歯歯車部21bが1回転すると歯数の相違する2ピッチ分減速回転してドリブンギヤ24に伝達するようになっている。
なお、変速の原理等は、
1137041001906_0.html
に記載されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the upper half of the outer surface of the
Note that when the
The principle of gear shifting, etc.
1137041001906_0.html
It is described in.
<ドリブンギヤの構成>
ドリブンギヤ24は、変速ギヤ22の回転をピニオンギヤ25に伝達するための段付の円筒状の内歯歯車であり、ステータギヤ21のドリブン収納部21cに回動自在に挿入されたリング形状の剛体からなる。このドリブンギヤ24のラック31側の外周端には、嵌着部材29を回動自在に嵌合するためのリング状の切欠部24aが形成されている。
ドリブンギヤ24のステータ内歯歯車部21b側の開口部内には、例えば、変速ギヤ22に噛合し、変速ギヤ22と同ピッチの歯で、ステータ内歯歯車部21bの歯数よりも2枚少ないドリブン内歯歯車部24bが形成されている。
ドリブンギヤ24の内部中央部には、ピニオンギヤ25のスプライン軸部25aに軸合して一体に回転させるためのスプライン継手部24cが形成され、さらにピニオンギヤ25側の開口端には、ベアリングB3が装着されている。
ドリブン内歯歯車部24bの歯数は、変速ギヤ22と同数であり、前記ステータ内歯歯車部21bの歯数より、例えば2つ少なく形成されている。
<Configuration of driven gear>
The driven
In the opening on the stator
A spline
The number of teeth of the driven internal gear portion 24b is the same as that of the
<波動発生器およびモータの構成>
波動発生器23は、モータMのモータ軸Maに取付けられたロータ23bが回転することによって波動回転して、変速ギヤ22を変速回転させるいわゆるウェーブジュネレータである。波動発生器23は、楕円状のカムとその外周に配置されたボールベアリング23aにより構成されロータ23bと共に回転するモータ軸Maに固着されている(図5(a)、(b)参照)。
<Configuration of wave generator and motor>
The
図3および図4に示すように、モータMは、駆動力で操舵部材10の操舵力をアシストする電動パワーステアリングの動力源であり、例えば、DCブラシレスモータからなる。モータMは、波動発生器23に内設された波動発生用のカムを固定したモータ軸Maを備え、ハウジング28内に固定されている(図5(a)、(b)参照)。
このモータMが回転した際、前記変速ギヤ22は、カムの形状に沿って楕円形に変形した状態でステータギヤ21内を回転し、同軸上のドリブンギヤ24を回転させる。すなわち、ドリブンギヤ24の歯数がステータギヤ21の歯数より少ないので、波動発生器23が1回転すると、ドリブンギヤ24が、波動発生器23の回転方向と逆方向に歯数の差分だけ減速回転するようになっている。
一方、操舵部材10がハンドル操作されて回転すると、入力軸15(ステータギヤ21)が回転し、モータ作動角(モータ作動角=モータMの回転角度×歯数差÷ドリブンギヤ24の歯数)が付加されて出力軸であるピニオンギヤ25へと伝達されるようになっている(図1参照)。
As shown in FIGS. 3 and 4, the motor M is a power source of electric power steering that assists the steering force of the steering member 10 with a driving force, and includes, for example, a DC brushless motor. The motor M includes a motor shaft Ma to which a wave generating cam provided in the
When the motor M rotates, the
On the other hand, when the steering member 10 is rotated by the steering operation, the input shaft 15 (stator gear 21) is rotated, and a motor operating angle (motor operating angle = rotational angle of the motor M × tooth number difference / number of teeth of the driven gear 24) is added. Then, it is transmitted to the
ロック機構26は、車両用操舵装置Sの電動パワーステアリング機能がフェイル状態になったときや、イグニッションスイッチがOFFになったときに、モータMを回転しないように機械的にロックすることでマニュアルステアの状態とすることである。このロック機構26は、例えば、制御装置4からの電流がコイルに流れることによりプランジャを移動させるソレノイド(図示せず)と、一端がソレノイドのプランジャに連結され他端がモータMのモータ軸Maに固定されたロックホルダのロック溝に係合するロックレバー(図示せず)と、前記ロックホルダ(図示せず)と、を備える。
なお、ロックレバーの中央部分には、このロックレバーをロックホルダに向けて付勢するための戻しばねと、ロックレバーを揺動自在に支持する支持部が設けられている。
The
A central portion of the lock lever is provided with a return spring for urging the lock lever toward the lock holder and a support portion for swingably supporting the lock lever.
そして、ロックレバーとロックホルダとが係合して、モータMのモータ軸Ma(図5(a)、(b)参照)がロック状態になると、モータMおよび波動発生器23は回転不能となる。このとき、操舵部材10が回転すると、入力軸15が連動して回転し、変速ギヤ22を介してドリブンギヤ24が変速されない状態で回転されるようになっている。このため、モータMおよび波動発生器23に何らかの異常が発生した場合でも、操舵部材10の回転が確実に転舵機構3に伝達されるようになっている(図1参照)。
When the lock lever and the lock holder are engaged and the motor shaft Ma of the motor M (see FIGS. 5A and 5B) is locked, the motor M and the
ロック機構26は、例えば、イグニッションスイッチをONして車両用操舵装置SがONすると、ソレノイドに通電されて、ソレノイドの吸引力によりロックレバーが回動して、アンロック状態となり、モータMによる転舵比可変機構2の伝達比可変機能の実行が可能になる。すなわち、操舵部材10がハンドル操作されて回動した舵角に、モータ作動角が付加されてラック31に入力されるようになる。
For example, when the ignition switch is turned on and the vehicle steering device S is turned on, the
スパイラルケーブル27は、回動するハウジング28に内設されたモータMと、車体側に設けられた制御装置4と、を正転方向および反転方向に回動自在に電気的に接続するために、渦巻状に配線されたフレキシブルなフラットケーブルからなる。このスパイラルケーブル27は、一方がモータM側に連結して共に回動する回動ケース27aと、他方が車体側に係止させて回動しない固定ケース27bと、からなるケーシング内に設けられている。
The
<ハウジングの構成>
図3に示すように、ハウジング28は、下側開口部にステータギヤ21を装着して、このステータギヤ21と共に回動する段差状の円筒体からなり、内部に、モータMおよびロック機構26が収納されている。このハウジング28は、外周に設置したベアリングB4を介在してカバー部材C内に回動自在に配設されている。
ハウジング28の下端部には、従動ベベルギヤ21aが配置され、その下方部位には、ピニオンギヤ25が配置されている。ハウジング28の中央収納部28bには、モータMが収納され、上側収納部28cには、ロック機構26が収納されている。
<Housing configuration>
As shown in FIG. 3, the
A driven
<ピニオンギヤの構成>
ピニオンギヤ25は、ドリブンギヤ24の回転をラック31に伝達する歯車であり、ラック31との噛合によって舵角比可変機構2の回転を車幅方向の直線移動に変換する伝達部材である。このピニオンギヤ25は、中央部に装着したベアリングB5を介在してカバー部材C(図1参照)内に回動自在に配置されている。
<Configuration of pinion gear>
The
≪転舵機構の構成≫
転舵機構3は、車輪を転舵するための機構であり、ピニオンギヤ25とラック31とから構成されるラックアンドピニオン機構を備えている。この転舵機構3には、そのほか、ラック31の両端に設置され、ナックル(図示せず)を介在して車輪に接続されるタイロット33を備えている(図1参照)。
≪Configuration of steering mechanism≫
The steered mechanism 3 is a mechanism for steering the wheels, and includes a rack and pinion mechanism including a
≪舵角比可変機構の組み付けと動作≫
次に、図1〜図5を参照しながら本発明の実施形態に係る車両用操舵装置Sにおける舵角比可変機構2の組み付けと動作について説明する。
≪Assembly and operation of rudder angle ratio variable mechanism≫
Next, assembly and operation of the steering angle
図4に示すように、車両用操舵装置Sに舵角比可変機構2を組み付ける場合には、まず、ベアリングB4を装着したハウジング28の下側収納部28aに、ステータギヤ21を挿入する。次に、そのステータギヤ21のドリブン収納部21cに、ベアリングB3を装着したドリブンギヤ24を挿入し、さらにドリブン収納部21cの開口部内に、嵌着部材29を挿入して止めねじで固定する。そのドリブンギヤ24には、ピニオンギヤ25のスプライン軸部25aを挿入して固定する。
As shown in FIG. 4, when the steering angle
楕円形状の波動発生器23の周部には、変速ギヤ22を装着する。すると、円環状の変速ギヤ22は、金属製弾性材料等から形成されているため、楕円形状となる。その波動発生器23の駆動源であるモータMの上部には、ロック機構26を介在してスパイラルケーブル27を設置する。
A
これにより、舵角比可変機構2の各部材は、図3に示すように組み付けられて、さらに、ハウジング28、ステータギヤ21およびピニオンギヤ25をカバー部材Cで覆うことにより、図1および図2に示すように、ユニット化された状態となる。
As a result, the members of the steering angle
この舵角比可変機構2を車両用操舵装置Sの操舵機構1と転舵機構3との間に設置するときには、ピニオンギヤ25をラック31へ横方向から噛合させ、従動ベベルギヤ21aを主動ベベルギヤ16へ横方向から噛合させることにより、舵角比可変機構2を組み付けることができるため、組み付け作業が容易である。
パワーステアリング装置を備えていないマニュアルステアリングの場合であっても、操舵軸11の下端に主動ベベルギヤ16を設置し、この主動ベベルギヤ16に舵角比可変機構2の従動ベベルギヤ21aを噛合させ、ピニオンギヤ25を転舵機構のラック31に噛合させることによって、容易に後付けして、舵角比可変機構2を設置することができる。もちろん、生産ラインにおいても同じである。
When the steering angle
Even in the case of manual steering that does not include a power steering device, a main
図3に示すように、車両用操舵装置Sは、舵角比可変機構2の中心軸線O2−O2が、入力軸15の中心線O1−O1に対してV字状に傾いて配置され、入力軸15の主動ベベルギヤ16に噛合する従動ベベルギヤ21aより上側の中心軸線O2−O2上に、モータM、波動発生器23、ロック機構26を収納したハウジング28や、スパイラルケーブル27が配置される。
As shown in FIG. 3, the vehicle steering apparatus S is arranged such that the center axis O2-O2 of the steering angle
このため、図3のHで示す部分、つまり、舵角比可変機構2を操舵軸11上から除くことができると共に、既存の転舵機構とユニット化することでコンパクトに設けることができる。
これにより、小型車等に容易に設置することが可能となる他、舵角比可変機構2自体の軽量化も図ることができる。
For this reason, the portion indicated by H in FIG. 3, that is, the steering angle
As a result, the steering angle
次に、車両用操舵装置Sの動作を説明する。
図1に示す車両用操舵装置Sは、例えば、イグニッションスイッチがONして操舵部材10がハンドル操作されると、車速センサ5によって検出された車速と、操作入力検出部13によって検出された操作入力(舵角)と、図示しない転舵角センサによって検出された転舵角とが制御装置4に入力される。すると、制御装置4は、車速に基づいて目標舵角比の演算を行い、この目標舵角比に基づく制御信号が舵角比可変機構2に出力される。この制御信号に基づき舵角比可変機構2のモータMが駆動され操舵部材10に対して目標舵角比に対応した舵角比を付与する。併せて、舵角比が目標舵角比になっているか否かを判定するため、検出された舵角と転舵角とを用いて実舵角比を算出する。
Next, the operation of the vehicle steering device S will be described.
The vehicle steering device S shown in FIG. 1 has, for example, a vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 5 and an operation input detected by the operation
制御装置4は、モータMの故障が検出された場合には、ソレノイドに対して制御信号を出力して、プランジャをモータ軸Maに固定されたロック機構26をロック状態にさせる。
すると、舵角比可変機構2の波動発生器23の作動が停止され、操舵部材10と車輪とが直結状態となるため、一定した伝達比で操舵が行われるようになる。
When a failure of the motor M is detected, the
Then, the operation of the
モータMの故障が解消された場合には、制御装置4がロック機構26のソレノイドに制御信号を出力して、アンロック状態となることにより、操舵部材10と車輪との連結が解除される。その結果、舵角比可変機構2の波動発生器23の作動が再開される。
When the failure of the motor M is resolved, the
この場合、運転者が図1に示す操舵部材10をハンドル操作すると、操舵部材10の操舵入力は、上部ステアリング軸12、ユニバーサルジョイント14および入力軸15に入力される。この操作入力は、図3に示すように、入力軸15の主動ベベルギヤ16から従動ベベルギヤ21aを経由して舵角比可変機構2に伝達される。
In this case, when the driver operates the steering member 10 shown in FIG. 1, the steering input of the steering member 10 is input to the
この舵角比可変機構2では、制御装置4からの信号でモータMが駆動して、波動発生器23を回転させる。すると、図5(a)、(b)に示すように、変速ギヤ22が弾性変形してステータ内歯歯車部21b、およびドリブン内歯歯車部24bとの噛み合い位置が順次移動し、波動発生器23の回転がドリブン内歯歯車部24bに伝達される。この場合に例えば、ドリブン内歯歯車部24bは、波動発生器23と同速度で回転するがドリブン内歯歯車部24bは、波動発生器23が1回転する毎に2枚の歯数分だけ回転が遅れて減速回転され、ピニオンギヤ25およびラック31を介して車輪が転舵されるようになる。
In the steering angle
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea. The present invention extends to these modifications and changes. Of course.
≪変形例≫
図6は、本発明の実施形態に係る車両用操舵装置の変形例を示す
例えば、図5に示す前記舵角比可変機構2の変速ギヤ22は、図6に示すように、遊星歯車機構6からなる減速機構を利用した舵角比可変機構2Aの変速ギヤ62であってもよい。すなわち、舵角比可変機構2Aは、モータM(図3参照)のモータ軸Maに設けられて太陽歯車61と、この太陽歯車61とステータギヤ21のステータ内歯歯車部21b(図3参照)とに噛合して公転して減速する遊星歯車からなる変速ギヤ62と、各変速ギヤ62を支持するキャリア63と、から構成されている。
この場合、変速ギヤ62に設けられたキャリア63は、不図示のドリブンギヤのドリブン内歯歯車部に噛合する遊星歯車に連結されている。
≪Modification≫
FIG. 6 shows a modification of the vehicle steering apparatus according to the embodiment of the present invention. For example, the
In this case, the
このようにしても、ステータギヤ21の回転を変速ギヤ62で減速し、この変速ギヤ62の回転がキャリア63およびドリブンギヤ24を介してピニオンギヤ25に伝達されることで減速させることができる。
また、車両用操舵装置Sは、電動パワーステアリング装置を備えた構成としてもよい。
Even in this case, the rotation of the
Further, the vehicle steering device S may be configured to include an electric power steering device.
1 操舵機構
2,2A 舵角比可変機構
3 転舵機構
6 遊星歯車機構
10 操舵部材
15 入力軸
16 主動ベベルギヤ(ベベルギヤ)
21 ステータギヤ
21a 従動ベベルギヤ(ベベルギヤ)
21b ステータ内歯歯車部
22,62 変速ギヤ
23 波動発生器
23a ボールベアリング
24 ドリブンギヤ
24b ドリブン内歯歯車部
25 ピニオンギヤ
28 ハウジング
31 ラック
M モータ
O1−O1 中心線
O2−O2 中心軸線
S 車両用操舵装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
21
21b Stator
Claims (3)
前記車輪を転舵するための転舵機構と、
前記操舵機構と前記転舵機構との間に介在された舵角比可変機構と、を備えた車両用操舵装置において、
前記舵角比可変機構は、前記操舵部材からの回転が伝達される入力軸にベベルギヤを介在して連結されるステータギヤと、
前記転舵機構に設けられたラックに噛合したピニオンギヤと相対回転不能に連結されたドリブンギヤと、
をモータによって変速される変速ギヤを介在して連結されていることを特徴とする車両用操舵装置。 A steering mechanism including a steering member operated to steer the wheels;
A steering mechanism for steering the wheels;
In a vehicle steering apparatus comprising: a steering angle ratio variable mechanism interposed between the steering mechanism and the steering mechanism,
The steering angle ratio variable mechanism includes a stator gear coupled to an input shaft to which rotation from the steering member is transmitted via a bevel gear;
A driven gear connected to a pinion gear meshed with a rack provided in the steered mechanism so as not to be relatively rotatable;
A vehicle steering apparatus characterized in that the two are connected via a transmission gear that is shifted by a motor.
前記ドリブンギヤは、前記ステータギヤ内に回動自在に収納されると共に、ドリブン内歯歯車部を有し、
前記変速ギヤは、前記ステータ内歯歯車部および前記ドリブン内歯歯車部に内設されてそれぞれに噛合し、前記ステータ内歯歯車部の歯数と相違する歯数で形成されたフレキシブルギヤからなると共に、
この変速ギヤ内には、前記モータによって回転する波動発生器が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用操舵装置。 The stator gear is formed in a cylindrical shape and has a stator internal gear portion on the inner peripheral surface,
The driven gear is rotatably housed in the stator gear and has a driven internal gear portion,
The transmission gear includes a flexible gear that is provided in the stator internal gear portion and the driven internal gear portion and meshes with each other, and has a number of teeth different from the number of teeth of the stator internal gear portion. With
2. The vehicle steering apparatus according to claim 1, wherein a wave generator that is rotated by the motor is disposed in the transmission gear.
前記ステータギヤは、前記中心軸線の方向の一端にベベルギヤが設けられ、所定長さの延長部を介して前記中心軸線の方向の他端に前記ステータ内歯歯車部が設けられ、
前記ステータギヤの内周に前記変速ギヤと前記ドリブンギヤとが配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用操舵装置。 The steering angle ratio variable mechanism is arranged such that a center axis is inclined with respect to a center line of the input shaft,
The stator gear is provided with a bevel gear at one end in the direction of the central axis, and the stator internal gear portion is provided at the other end in the direction of the central axis via an extension portion having a predetermined length.
The vehicle steering apparatus according to claim 1 or 2, wherein the transmission gear and the driven gear are arranged on an inner periphery of the stator gear.
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