(57)【要約】【課題】安価且つ小型化が可能な転舵装置を提供すること。【解決手段】転舵装置１０は、左ねじ及び右ねじの一方である第一ボールねじ溝１１ａ２と左ねじ及び右ねじの他方である第二ボールねじ溝１１ｂ２を有し、軸方向に移動することで転舵輪を転舵する転舵軸１１と、第一駆動力を発生する第一電動モータ１５と、第一電動モータ１５とは独立して作動して第二駆動力を発生する第二電動モータ１６と、第一ボールねじ溝１１ａ２に第一電動モータ１５が発生した第一駆動力を伝達する第一ボールねじナット１７と第二ボールねじ溝１１ｂ２に第二電動モータ１６が発生した第二駆動力を伝達する第二ボールねじナット１８と、を備える。【選択図】図２
2020132131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状のハウジングと、
前記ハウジングの内部に収容され、左ねじ及び右ねじの一方の巻き方で形成された第一雄ねじ溝を有し、且つ、左ねじ及び右ねじの他方の巻き方で形成された第二雄ねじ溝を有し、軸方向に移動することで左右の転舵輪を転舵する転舵軸と、
前記第一雄ねじ溝に螺合して前記ハウジングの内部に回転可能に支持される第一ナットと、
前記第二雄ねじ溝に螺合して前記ハウジングの内部に回転可能に支持される第二ナットと、
第一駆動力を発生する第一駆動源と、
前記第一駆動源とは独立して作動して第二駆動力を発生する第二駆動源と、
前記第一駆動源が発生した前記第一駆動力を前記第一ナットに伝達し、前記第一ナットを回転させて前記転舵軸に軸力を付与する第一動力伝達部と、
前記第二駆動源が発生した前記第二駆動力を前記第二ナットに伝達し、前記第二ナットを回転させて前記転舵軸に軸力を付与する第二動力伝達部と、を備えた転舵装置。
【請求項２】
前記第一駆動源及び前記第二駆動源は、
互いに協働して前記転舵軸を軸方向に移動させるように、前記第一駆動力及び前記第二駆動力を前記第一動力伝達部及び前記第二動力伝達部を介して前記転舵軸に伝達するように構成された請求項１に記載の転舵装置。
【請求項３】
前記第一動力伝達部に伝達された前記第一駆動力によって前記第一ナットから前記転舵軸に及ぼす第一トルクの絶対値と、前記第二動力伝達部に伝達された前記第二駆動力によって前記第二ナットから前記転舵軸に及ぼす第二トルクの絶対値と、が等しい請求項１又は請求項２のうちの何れか一項に記載の転舵装置。
【請求項４】
前記第一駆動源及び前記第二駆動源は、
前記転舵軸を軸方向に移動させる際に、前記第一トルクの絶対値及び前記第二トルクの絶対値が等しくなるように、前記第一駆動力及び前記第二駆動力を発生させる請求項３に記載の転舵装置。
【請求項５】
前記第一駆動力の絶対値及び前記第二駆動力の絶対値が等しく、且つ、前記第一動力伝達部が前記第一ナットに回転速度を減速して伝達する第一減速比及び前記第二動力伝達部が前記第二ナットに回転速度を減速して伝達する第二減速比が等しい請求項３又は請求項４に記載の転舵装置。
【請求項６】
前記第一雄ねじ溝及び前記第二雄ねじ溝は、それぞれ、球状転動体が転動する転動路を有するボールねじ、ローラ状転動体が転動する転動路を有するローラねじ及び滑りねじのうちの何れか一つの雄ねじ溝であり、
前記第一ナット及び前記第二ナットは、それぞれ、前記第一雄ねじ溝及び前記第二雄ねじ溝に対応して、前記球状転動体を収容するボールねじナット、前記ローラ状転動体を収容するローラねじナット及び前記滑りねじと螺合する滑りねじナットのうちの何れか一つである、請求項１−５のうちの何れか一項に記載の転舵装置。
【請求項７】
前記第一駆動源及び前記第二駆動源は、
前記転舵軸と同軸に配置されて前記第一ナット及び前記第二ナットに前記第一駆動力及び前記第二駆動力を直接的に伝達する、又は、前記転舵軸と平行に配置されて前記第一ナット及び前記第二ナットに無端部材を介して前記第一駆動力及び前記第二駆動力を伝達するように構成された請求項６に記載の転舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特開２０１０−２１４９７８号公報に開示された転舵装置が知られている。この従来の転舵装置は、転舵輪に連結されて転舵輪を転舵するための転舵軸が二つに分割された分割転舵軸を備えており、運転者によって操作されるステアリングホイールとの機械的な連結が解除されたステアバイワイヤ式の操舵装置に適用されている。従来の転舵装置は、それぞれの分割転舵軸に左右ねじの関係となるねじ軸部と滑りねじナットから構成される滑りねじ機構を有している。そして、滑りねじ機構には、それぞれに出力伝達機構を介して駆動力を伝達するモータが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１４９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、転舵装置は、一般に、サスペンションによって支持された転舵輪の上下方向への移動を可能とするため、転舵軸（分割転舵軸）と転舵輪とがボールジョイントを介して連結される。この場合、上記従来の転舵装置においては、モータが滑りねじ機構を介して分割転舵軸を軸方向に移動させる場合、滑りねじナットから分割転舵軸に加わる駆動力（トルク）がボールジョイントの摩擦力を上回ると、駆動力によって滑りねじ機構及び分割転舵軸が共に軸回りに回転する可能性がある。その結果、滑りねじナットが回転しても分割転舵軸が軸方向に移動せず、転舵輪を転舵できない虞がある。
【０００５】
このため、分割転舵軸の回転を防止するために、それぞれの分割転舵軸に、例えば、ラックアンドピニオン等の回り止め機構が必要となる。この場合、転舵輪を最大まで転舵させるようにモータの出力が大きくなった場合、回り止め機構に大きな負荷がかかる。従って、強度を確保するために、回り止め機構の大型化や材質の変更が必要になり、その結果、ステアバイワイヤ式の操舵装置の大型化すると共に高価になる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのなされたものであり、その目的は、安価且つ小型化が可能な転舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る転舵装置は、中空状のハウジングと、ハウジングの内部に収容され、左ねじ及び右ねじの一方の巻き方で形成された第一雄ねじ溝を有し、且つ、左ねじ及び右ねじの他方の巻き方で形成された第二雄ねじ溝を有し、軸方向に移動することで左右の転舵輪を転舵する転舵軸と、第一雄ねじ溝に螺合してハウジングの内部に回転可能に支持される第一ナットと、第二雄ねじ溝に螺合してハウジングの内部に回転可能に支持される第二ナットと、第一駆動力を発生する第一駆動源と、第一駆動源とは独立して作動して第二駆動力を発生する第二駆動源と、第一駆動源が発生した第一駆動力を第一ナットに伝達し、第一ナットを回転させて転舵軸に軸力を付与する第一動力伝達部と、第二駆動源が発生した第二駆動力を第二ナットに伝達し、第二ナットを回転させて転舵軸に軸力を付与する第二動力伝達部と、を備える。
【０００８】
これによれば、第一動力伝達部が第一駆動源からの第一駆動力を第一ナットを介して第一雄ねじ溝に伝達し、第二動力伝達部が第二駆動源からの第二駆動力を第二ナットを介して第二雄ねじ溝に伝達することができる。第一雄ねじ溝は左ねじ及び右ねじの一方であり、第二雄ねじ溝は左ねじ及び右ねじの他方である。このため、転舵軸を軸方向に移動させる際には、伝達された第一駆動力及び第二駆動力によって、第一雄ねじ溝と第二雄ねじ溝とに互いに相殺する方向に作用するトルクを発生させることができる。これにより、転舵軸と、第一ナット及び第二ナットと、が共に軸回りに回転することを防止する回転止め機構を省略して転舵軸を軸方向に移動させる即ち転舵輪を転舵することができる。従って、転舵装置を安価にすることができると共に転舵装置の小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】転舵装置の構成を示す全体図である。
【図２】転舵装置の構成を詳細に示す断面図である。
【図３】第一トルク及び第二トルクを説明するための図である。
【図４】転舵装置を適用した操舵装置の構成を示す全体図である。
【図５】第一変形例に係る転舵装置の構成を詳細に示す断面図である。
【図６】第二変形例に係る転舵装置の構成を詳細に示す断面図である。
【図７】第三変形例に係る転舵装置の構成を詳細に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（１．転舵装置１０の構成）
本発明の一実施形態である転舵装置１０の構成について説明する。転舵装置１０は、図１に示すように、左右の転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に連結されて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するための転舵軸１１を備えている。転舵軸１１は、図１及び図２に示すように、両端がボールジョイント１２，１３に連結されている。そして、転舵軸１１は、ボールジョイント１２，１３に連結されたリンク機構（例えば、タイロッド）を介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に連結されている。
【００１１】
又、転舵軸１１は、中空状のハウジング１４の内部に軸方向への変位可能に収容されている。転舵軸１１は、軸方向の第一の領域に左ねじ及び右ねじの一方の巻き方で形成された第一雄ねじ溝である第一ボールねじ溝１１ａ２を有する。又、転舵軸１１は、第一の領域と異なる第二の領域に左ねじ及び右ねじの他方の巻き方で形成された第二雄ねじ溝である第二ボールねじ溝１１ｂ２を有する。尚、本実施形態において、第一の領域及び第二の領域は、軸方向における転舵軸１１の両端に相当する。転舵軸１１は、ハウジング１４に対して軸方向に相対移動することで左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２（転舵輪）を転舵する。
【００１２】
そして、ハウジング１４の内部に回転可能に支持される第一ナットである第一ボールねじナット１７が第一ボールねじ溝１１ａ２に螺合される。又、ハウジング１４の内部に回転可能に支持される第二ナットである第二ボールねじナット１８が第二ボールねじ溝１１ｂ２に螺合される。これにより、転舵軸１１は、両端のうちの第一の領域に、第一ボールねじ溝１１ａ２及び第一ボールねじナット１７によって第一ボールねじ部１１ａが形成される。又、転舵軸１１は、第二の領域に、第二ボールねじ溝１１ｂ２及び第二ボールねじナット１８によって第二ボールねじ部１１ｂが形成される。
【００１３】
第一ボールねじ部１１ａは、図２に示すように、球状転動体としてのボール１１ａ１を転動させるための転動路１１ａ３を有している。第二ボールねじ部１１ｂは、球状転動体としてのボール１１ｂ１を転動させるための転動路１１ｂ３を有している。そして、転動路１１ａ３と転動路１１ｂ３とは、左右ねじ（互いに逆ねじ）の関係となっている。尚、転動路１１ａ３及び転動路１１ｂ３においては、それぞれ、複数のボール１１ａ１及びボール１１ｂ１が循環しながら転動するようになっている。
【００１４】
又、転舵装置１０は、図１及び図２に示すように、第一駆動源としての第一電動モータ１５と、第二駆動源としての第二電動モータ１６と、を備えている。第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６は、それぞれ、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２によって作動が独立に制御される。これにより、第一電動モータ１５は第一駆動力を発生し、第二電動モータ１６は第一電動モータ１５とは独立して第二駆動力を発生するようになっている。ここで、第一電動モータ１５と第二電動モータ１６とは、図２に示すように、出力軸（より詳しくは、後述するプーリ１５ａ及びプーリ１６ａ）が互いに対向するように、ハウジング１４に固定される。
【００１５】
又、転舵装置１０は、第一動力伝達部に含まれて第一動力伝達部を構成する第一螺合部材としての上述した第一ボールねじナット１７と、第二動力伝達部に含まれて第二動力伝達部を構成する第二螺合部材としての上述した第二ボールねじナット１８と、を備えている。第一ボールねじナット１７は、転舵軸１１に設けられた第一ボールねじ部１１ａの第一ボールねじ溝１１ａ２と同軸に配置されている。第二ボールねじナットは、転舵軸１１に設けられた第二ボールねじ部１１ｂの第二ボールねじ溝１１ｂ２と同軸に配置されている。
【００１６】
第一ボールねじナット１７は、図２に示すように、第一電動モータ１５から第一動力伝達部を構成するプーリ１５ａ及びプーリ１５ｄ、第一動力伝達部を構成する無端部材であるベルト１５ｂを介して第一駆動力が伝達されるようになっている。第一ボールねじナット１７は、有底円筒形のプーリ１５ｄの中に収容固定されている。第一ボールねじナット１７は、第一電動モータ１５からプーリ１５ａ、ベルト１５ｂ及びプーリ１５ｄを介して第一駆動力が伝達されると、第一ボールねじ溝１１ａ２に対して相対回転する。
【００１７】
これにより、第一ボールねじ部１１ａの第一ボールねじ溝１１ａ２と第一ボールねじナット１７との間に配置されたボール１１ａ１が転動路１１ａ３に沿って転動し、第一電動モータ１５の第一駆動力が転舵軸１１を軸方向に移動させる力（軸力）即ち左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する転舵力に変換される。この場合、第一ボールねじナット１７は、第一電動モータ１５から伝達された第一駆動力を回転速度を減速して第一ボールねじ部１１ａの第一ボールねじ溝１１ａ２即ち転舵軸１１に伝達し、第一ボールねじ部１１ａにおいて第一トルクＴ１を転舵軸１１に及ぼす。
【００１８】
第二ボールねじナット１８は、図２に示すように、第二電動モータ１６から第二動力伝達部を構成するプーリ１６ａ及びプーリ１６ｄ、第二動力伝達部を構成する無端部材であるベルト１６ｂを介して第二駆動力が伝達されるようになっている。第二ボールねじナット１８は、有底円筒形のプーリ１６ｄの中に収容固定されている。第二ボールねじナット１８は、第二電動モータ１６からプーリ１６ａ、ベルト１６ｂ及びプーリ１６ｄを介して第二駆動力が伝達されると、第二ボールねじ溝１１ｂ２に対して相対回転する。
【００１９】
これにより、第二ボールねじ部１１ｂの第二ボールねじ溝１１ｂ２と第二ボールねじナット１８との間に配置されたボール１１ｂ１が転動路１１ｂ３に沿って転動し、第二電動モータ１６の第二駆動力が転舵軸１１を軸方向に移動させる転舵力に変換される。この場合、第二ボールねじナット１８は、第二電動モータ１６から伝達された第二駆動力を、回転速度を減速して第二ボールねじ部１１ｂの第二ボールねじ溝１１ｂ２即ち転舵軸１１に伝達し、第二ボールねじ部１１ｂにおいて第二トルクＴ２を転舵軸１１に及ぼす。
【００２０】
ここで、第一ボールねじ部１１ａの第一ボールねじ溝１１ａ２は、上述したように、左ねじ及び右ねじの一方である。又、第二ボールねじ部１１ｂの第二ボールねじ溝１１ｂ２は、左ねじ及び右ねじの他方である。即ち、第一ボールねじ溝１１ａ２及び第二ボールねじ溝１１ｂ２は、左右ねじ（逆ねじ）の関係を有するように、転舵軸１１に設けられる。又、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６は、互いに対向するようにハウジング１４に固定される。
【００２１】
ここで、図２においてボールジョイント１２側からボールジョイント１３側に向かう転舵軸１１の軸方向を基準として見た場合、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６は、互いに逆の回転方向となる第一駆動力及び第二駆動力を第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８に伝達する。従って、図３に示すように、転舵軸１１に作用する第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２は互いに逆向きとなる。尚、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６の回転方向を第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６自身を基準として見れば、第一駆動力及び第二駆動力は互いに同一の回転方向である。
【００２２】
ところで、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６が第一駆動力及び第二駆動力を第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８に伝達する場合において、第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２の絶対値を等しくすることが可能である。これにより、第一トルクＴ１と第二トルクＴ２とが完全に相殺することによって転舵軸１１に回転を生じさせることなく転舵軸１１を軸方向に移動させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵することができる。
【００２３】
具体的に、第一ボールねじナット１７が第一ボールねじ溝１１ａ２に回転速度を減速し直線運動に変換して伝達する減速比を第一減速比Ｇ１とし、第二ボールねじナット１８が第二ボールねじ溝１１ｂ２に回転速度を減速し直線運動に変換して伝達する減速比を第二減速比Ｇ２とする。又、プーリ１５ａ、ベルト１５ｂ、プーリ１５ｄ及び第一ボールねじナット１７の各間の減速比及びプーリ１６ａ、ベルト１６ｂ、プーリ１６ｄ及び第二ボールねじナット１８の間の減速比は同一であるとする。
【００２４】
第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６が発生した第一駆動力及び第二駆動力は、第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８を介して第一ボールねじ溝１１ａ２及び第二ボールねじ溝１１ｂ２に伝達される。これにより、第一ボールねじ部１１ａは第一トルクＴ１を転舵軸１１に及ぼし、第二ボールねじ部１１ｂは第二トルクＴ２を転舵軸に及ぼす。この場合、第一減速比Ｇ１と第二減速比Ｇ２とが等しい場合には、第一駆動力及び第二駆動力を等しくすることにより、転舵軸１１に作用する第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２は絶対値が等しく且つ作用方向が逆向きになって互いに相殺する。従って、転舵軸１１を軸方向に移動させる際、或いは、転舵軸１１を軸方向にて任意の位置に停止させる際に、転舵軸１１に回転が生じないようにすることができる。
【００２５】
一方、第一減速比Ｇ１と第二減速比Ｇ２とが異なる場合には、第一減速比Ｇ１及び第二減速比Ｇ２に基づいて予め算出可能な第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２の絶対値が等しくなるように、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６が第一駆動力及び第二駆動力を発生させる。これにより、転舵軸１１を軸方向に移動させる際、或いは、転舵軸１１を軸方向にて任意の位置に停止させる際に、転舵軸１１に回転が生じないようにすることができる。
【００２６】
ここで、第一減速比Ｇ１及び第二減速比Ｇ２は、例えば、第一ボールねじ部１１ａにおける転動路１１ａ３のリードと第二ボールねじ部１１ｂにおける転動路１１ｂ３のリードとが同一である場合、同一の減速比とすることができる。
【００２７】
転舵装置１０は、転舵軸１１の中央部分、即ち、転舵軸１１の両端に設けられた第一ボールねじ部１１ａと第二ボールねじ部１１ｂとの間に、回転規制部１９が設けられる。回転規制部１９は、ハウジング１４に対する転舵軸１１の相対回転を規制するものである。これにより、回転規制部１９は、主として、例えば、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６の一方が作動不能となる状態が生じた場合、上述した第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２の一方が発生しなくても転舵軸１１の回転を防止することができる。
【００２８】
ここで、回転規制部１９は、第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２が相殺する運転時においては、転舵軸１１の回転を規制することなく且つ転舵軸１１の軸方向への移動を阻害しない。従って、回転規制部１９には、高い強度は必要ではなく、簡易的な構造を有していれば良い。尚、回転規制部１９は、例えば、転舵軸１１の中央部分に固定された当接部材とハウジング１４に設けられた被当接部材等とから構成することができる。
【００２９】
転舵装置１０は、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２によって作動が統括的に制御される。転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を主要構成部品とするマイクロコンピュータであり、図１に示すように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させる目標転舵量を表す電気信号δを入力するようになっている。又、転舵制御装置Ｓ１は、第一電動モータ１５に設けられたレゾルバ等の回転角センサ１５ｃから第一電動モータ１５の回転角θ１を入力される。又、転舵制御装置Ｓ２は、第二電動モータ１６に設けられたレゾルバ等の回転角センサ１６ｃから第二電動モータ１６の回転角θ２を入力される。ここで、回転角θ１及び回転角θ２は、転舵軸１１の軸方向における位置即ち転舵量に対応する。
【００３０】
転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、回転角θ１及び回転角θ２即ち転舵軸１１の位置をフィードバック制御する。そして、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は転舵軸１１の転舵量が、電気信号δによって表される目標転舵量（目標転舵軸位置）となるように、図示省略の駆動回路を、例えば、ＰＩＤ制御し、第一電動モータ１５に駆動電流Ｉ１を供給し第二電動モータ１６に駆動電流Ｉ２を供給する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、電気信号δによって表される目標転舵量と一致する転舵量まで転舵することができる。尚、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、回転角θ１及び回転角θ２をフィードバック制御することに代えて、又は、加えて、駆動電流Ｉ１及び駆動電流Ｉ２をフィードバック制御することも可能である。
【００３１】
（２．転舵装置１０の作動）
転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、電気信号δを入力すると、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６のそれぞれに駆動電流Ｉ１及び駆動電流Ｉ２を供給する。第一電動モータ１５は、駆動電流Ｉ１が供給されると、プーリ１５ａ、ベルト１５ｂ及びプーリ１５ｄを介して第一ボールねじナット１７に第一駆動力を伝達する。又、第二電動モータ１６は、駆動電流Ｉ２が供給されると、プーリ１６ａ、ベルト１６ｂ及びプーリ１６ｄを介して第二ボールねじナット１８に第一駆動力を同一方向に作用する第二駆動力を伝達する。
【００３２】
第一ボールねじナット１７が第一電動モータ１５からの第一駆動力を転舵軸１１の第一ボールねじ溝１１ａ２に伝達すると、第一ボールねじ部１１ａにおいて第一トルクＴ１が転舵軸１１の軸力に変換される。又、第二ボールねじナット１８が第二電動モータ１６からの第二駆動力を転舵軸１１の第二ボールねじ溝１１ｂ２に伝達すると、第二ボールねじ部１１ｂにおいて第二トルクＴ２が転舵軸１１の軸力に変換される。
【００３３】
ところで、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６は対向するように配置されている。このため、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６が自身を基準として見て同一方向となる第一駆動力及び第二駆動力を発生した場合、第一ボールねじナット１７と第二ボールねじナット１８とは、転舵軸１１に対して、互いに逆向きに回転する。ここで、第一ボールねじ部１１ａの転動路１１ａ３と第二ボールねじ部１１ｂの転動路１１ｂ３とは左右ねじ（逆ねじ）の関係を有している。このため、第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８が互いに逆向きに回転することによって、転舵軸１１には軸方向にて同一方向の軸力即ち転舵力が発生する。これにより、転舵軸１１が軸方向に移動し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する。
【００３４】
この場合、転舵制御装置Ｓ１は、第一電動モータ１５の回転角センサ１５ｃから出力される回転角θ１即ち転舵軸１１の軸方向位置をフィードバック制御し、電気信号δによって表される目標転舵量となるまで、駆動電流Ｉ１をＰＩＤ制御して第一電動モータ１５を駆動させる。又、転舵制御装置Ｓ２は、第二電動モータ１６の回転角センサ１６ｃから出力される回転角θ２即ち転舵軸１１の軸方向位置をフィードバック制御し、電気信号δによって表される目標転舵量となるまで、駆動電流Ｉ２をＰＩＤ制御して第二電動モータ１６を駆動させる。
【００３５】
ところで、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、転舵軸１１を軸方向に移動させる際に、転舵軸１１に発生する第一トルクＴ１と第一トルクＴ１と逆向きに発生する第二トルクＴ２との絶対値が等しくなるように、例えば、駆動電流Ｉ１及び駆動電流Ｉ２を制御する。これにより、第一トルクＴ１と第二トルクＴ２とが相殺することにより、ハウジング１４に対して相対回転させるような回転が転舵軸１１に生じることを防止することができる。
【００３６】
（３．転舵装置１０を用いた操舵装置）
上述した転舵装置１０は、図４に示すように、ステアバイワイヤ式の操舵装置１に適用することができる。操舵装置１は、運転者によって回動操作されるステアリングホイール２を備えている。ステアリングホイール２は操舵入力軸３の上端に固定されている。操舵入力軸３には、操舵角センサ４、操舵トルクセンサ５及び反力アクチュエータ６が接続されている。
【００３７】
操舵角センサ４は、ステアリングホイール２の操作量即ち操舵入力軸３の回転角を操舵角として検出して操舵制御部７に出力する。操舵トルクセンサ５は、ステアリングホイール２の操作量即ち操舵入力軸３に入力されたトルクを操舵トルクとして検出して操舵制御部７に出力する。反力アクチュエータ６は、電動モータ及び減速機構を備えており、運転者によるステアリングホイール２の回動操作に対して所定の反力を付与する。
【００３８】
操舵制御部７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を主要構成部品とするマイクロコンピュータとモータ駆動回路とを備えており、操舵角センサ４及び操舵トルクセンサ５によって検出された操舵角及び操舵トルクを入力して反力アクチュエータ６の作動を制御する。即ち、操舵制御部７は、操舵角及び操舵トルクに応じた反力を生成するように、反力アクチュエータ６の作動を制御する。尚、操舵制御部７による反力アクチュエータ６の制御については、本発明に直接関係しないため、その説明を省略する。
【００３９】
又、操舵制御部７は、入力した操舵角及び操舵トルクの少なくとも一方に基づいて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵量を算出する。そして、操舵制御部７は、算出した目標転舵量を表す電気信号δを、転舵装置１０の転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２に出力する。これにより、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、操舵制御部７から入力した電気信号δに基づき、上述したように、第一駆動源としての第一電動モータ１５及び第二駆動源としての第二電動モータ１６を駆動させる。従って、転舵装置１０をステアバイワイヤ式の操舵装置１に適用することが可能である。
【００４０】
又、転舵装置１０は、自動運転機能付きの車両、例えば、運転者によって操作されるステアリングホイールを備えない、或いは、通常時はステアリングホイールが格納される車両に適用することも可能である。自動運転機能付きの車両においては、例えば、乗員によって目的地が設定され、車両に搭載された地図データ又は外部センタの地図データベースに蓄積された地図データを用いて目的地までの経路が探索される。
【００４１】
そして、自動運転機能付きの車両においては、例えば、探索された経路を表す経路データと、車両の現在位置を表す現在位置データと、に基づいて走行して目的地まで移動する。この場合、転舵装置１０においては、例えば、進行方向前方に存在するカーブを走行する際に、経路データと現在位置データとから算出可能な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵量を表す電気信号δを、自動運転を統括する上位制御装置から入力する。これにより、転舵制御装置Ｓ１，Ｓ２は、上位制御装置から入力した電気信号δに基づき、上述したように、第一駆動源としての第一電動モータ１５及び第二駆動源としての第二電動モータ１６を駆動させる。従って、転舵装置１０を自動運転機能付きの車両に適用することが可能である。
【００４２】
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態の転舵装置１０は、中空状のハウジング１４と、ハウジング１４の内部に収容され、左ねじ及び右ねじの一方の巻き方で形成された第一雄ねじ溝としての第一ボールねじ溝１１ａ２と左ねじ及び右ねじの他方の巻き方で形成された第二雄ねじ溝としての第二ボールねじ溝１１ｂ２を有し、軸方向に移動することで左右の転舵輪である左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する転舵軸１１と、第一ボールねじ溝１１ａ２に螺合してハウジング１４の内部に回転可能に支持される第一ナットとしての第一ボールねじナット１７と、第二ボールねじ溝１１ｂ２に螺合してハウジング１４の内部に回転可能に支持される第二ナットとしての第二ボールねじナット１８と、第一駆動力を発生する第一駆動源としての第一電動モータ１５と、第一電動モータ１５とは独立して作動して第二駆動力を発生する第二駆動源としての第二電動モータ１６と、第一電動モータ１５が発生した第一駆動力を第一ボールねじナット１７に伝達し、第一ボールねじナット１７を回転させて第一ボールねじ溝１１ａ２を備える転舵軸１１に軸力を付与し、第二電動モータ１６が発生した第二駆動力を第二ボールねじナット１８に伝達し、第二ボールねじナット１８を回転させて第二ボールねじ溝１１ｂ２を備える転舵軸１１に軸力を付与する。
【００４３】
これによれば、第一ボールねじナット１７が第一電動モータ１５からの第一駆動力を第一ボールねじ溝１１ａ２を備える転舵軸１１（第一ボールねじ部１１ａ）に伝達し、第二ボールねじナット１８が第二電動モータ１６からの第二駆動力を第二ボールねじ溝１１ｂ２を備える転舵軸１１（第二ボールねじ部１１ｂ）に伝達することができる。第一ボールねじ溝１１ａ２は左ねじ及び右ねじの一方であり、第二ボールねじ溝１１ｂ２は左ねじ及び右ねじの他方であり、第一ボールねじ溝１１ａ２及び第二ボールねじ溝１１ｂ２は左右ねじ（逆ねじ）の関係にある。
【００４４】
このため、転舵軸１１を軸方向に移動させる際には、伝達された第一駆動力及び第二駆動力によって、第一ボールねじ部１１ａと第二ボールねじ部１１ｂとに互いに相殺する第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２を発生させることができる。従って、転舵軸１１と第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８とが共に軸回りに回転することを防止して転舵軸１１を軸方向に移動させる、即ち、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵することができる。これにより、転舵装置１０を安価にすることができると共に転舵装置１０の小型化を達成することができる。
【００４５】
第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６は、互いに協働して転舵軸１１を軸方向に移動させるように、自身を基準として同一方向となる第一駆動力及び第二駆動力を第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８を介して転舵軸１１に伝達するように構成される。
【００４６】
これによれば、第一ボールねじ部１１ａと第二ボールねじ部１１ｂとに互いに相殺する第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２を確実に発生させることができ、転舵軸１１を軸方向に移動させる、即ち、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵することができる。従って、転舵軸１１と第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８とが共に軸回りに回転することを防止して転舵軸 １１を確実に軸方向に移動させて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵することができる。
【００４７】
又、転舵軸１１は、中空状のハウジング１４に収容され、且つ、両端に第一ボールねじ部１１ａ及び第二ボールねじ部１１ｂが設けられており、転舵軸１１に、ハウジング１４に対する転舵軸１１の相対回転を規制する回転規制部１９を設けることができる。
【００４８】
これによれば、回転規制部１９は、第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２が発生する通常時においては、何ら転舵軸１１の回転を規制しないように配置することができる。これにより、回転規制部１９としては、簡易的な構造とすることが可能である。回転規制部１９が簡易的な構造であっても、例えば、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６の一方が作動不能になった状況においては、一時的に転舵軸１１のハウジング１４に対する相対回転を規制することが可能である。従って、転舵装置１０を安価にすることができると共に、上述した第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２を発生させることに加えて冗長的に転舵軸１１のハウジング１４に対する相対回転を機械的に防止する構造を有することができる。
【００４９】
転舵装置１０においては、第一ボールねじナット１７に伝達された第一駆動力によって第一ボールねじ部１１ａにおいて転舵軸１１に加えられる第一トルクＴ１と、第二ボールねじナット１８に伝達された第二駆動力によって第二ボールねじ部１１ｂにおいて転舵軸１１に加えられる第二トルクＴ２と、は、絶対値が等しい。そして、転舵装置１０においては、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６は、転舵軸１１を軸方向に移動させる際に、第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２の絶対値が等しくなるように、第一駆動力及び第二駆動力を発生させる。更には、転舵装置１０においては、第一駆動力及び第二駆動力の絶対値が等しく、且つ、第一ボールねじナット１７が第一ボールねじ溝１１ａ２に回転速度を減速し直線運動に変換して伝達する第一減速比Ｇ１及び第二ボールねじナット１８が第二ボールねじ溝１１ｂ２に回転速度を減速し直線運動に変換して伝達する第二減速比Ｇ２が等しい。
【００５０】
これらによれば、第一ボールねじ部１１ａと第二ボールねじ部１１ｂとに互いに相殺する第一トルクＴ１及び第二トルクＴ２をより確実に発生させることができ、転舵軸１１を軸方向に確実に移動させる、即ち、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を確実に転舵することができる。従って、転舵軸１１と第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８とが共に軸回りに回転することを良好に防止して転舵軸１１をより確実に軸方向に移動させて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵することができる。
【００５１】
これらの場合、第一ボールねじナット１７は、第一ボールねじ溝１１ａ２に螺合する第一螺合部材（第一ナット）であり、第二ボールねじナット１８は、第二ボールねじ溝１１ｂ２に螺合する第二螺合部材（第二ナット）である。
【００５２】
又、第一螺合部材及び第二螺合部材として構造が簡単であり且つ比較的安価な第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８を用いることができる。これにより、転舵装置１０の製造コストを低減することができ、転舵装置１０を安価で提供することが可能となる。
【００５３】
（４．第一変形例）
上記実施形態においては、第一動力源としての第一電動モータ１５と、第一螺合部材である第一ボールねじナット１７と、がプーリ１５ａ、ベルト１５ｂ及びプーリ１５ｄを介して動力伝達可能に連結されるようにした。又、第二動力源としての第二電動モータ１６と、第二螺合部材である第二ボールねじナット１８と、がプーリ１６ａ、ベルト１６ｂ及びプーリ１６ｄを介して動力伝達可能に連結されるようにした。即ち、上記実施形態においては、第一電動モータ１５の出力軸及び第二電動モータ１６の出力軸は、転舵軸１１と平行となるように構成した。
【００５４】
これに代えて、図５に示すように、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６と同様に構成される第一電動モータ２５及び第二電動モータ２６を転舵軸１１と同軸に配置することが可能である。そして、第一駆動力及び第二駆動力を直接的に第一ボールねじナット１７及び第二ボールねじナット１８に伝達するように構成することが可能である。即ち、この場合には、第一電動モータ２５のロータ２５ａと第一ボールねじナット１７とが一体に連結され、第二電動モータ２６のロータ２６ａと第二ボールねじナット１８とが一体に連結されて構成される。
【００５５】
このように、第一電動モータ２５及び第二電動モータ２６が転舵軸１１と同軸に配置された場合であっても、転舵装置１０は、上記実施形態と同様に作動する。従って、上記実施形態と同様の効果が得られると共に、この第一変形例では、特に、転舵軸１１の径方向における転舵装置１０の更なる小型化が可能となる。
【００５６】
（５．第二変形例）
上記実施形態及び上記第一変形例においては、第一雄ねじ溝としての第一ボールねじ溝１１ａ２及び第二雄ねじ溝としての第二ボールねじ溝１１ｂ２を設けた。又、上記実施形態及び上記第一変形例においては、第一ナットとして第一ボールねじナット１７及び第二ナットとして第二ボールねじナット１８を設けるようにした。そして、上記実施形態及び上記第一変形例においては、球状転動体であるボール１１ａ１及びボール１１ｂ１がボールねじの転動路１１ａ３及び転動路１１ｂ３を転動するようにした。
【００５７】
これに代えて、図６にて上記第一実施形態の場合を例示して示すように、第一雄ねじ溝として第一ローラねじ溝３１ａ２及び第二雄ねじ溝として第二ローラねじ溝３１ｂ２を設けることが可能である。この場合、第一ナット（第一螺合部材）として第一ローラねじナット３７及び第二ナット（第二螺合部材）として第二ローラねじナット３８を設けることが可能である。そして、第二変形例においては、ローラ状転動体であるローラ３１ａ１及びローラ３１ｂ１がローラねじの転動路３１ａ３及び転動路３１ｂ３を転動する。従って、この第二変形例においても、上記実施形態及び上記第一変形例と同様の効果が得られる。
【００５８】
（６．第三変形例）
上記実施形態及び上記第一変形例においては、第一雄ねじ溝としての第一ボールねじ溝１１ａ２及び第二雄ねじ溝としての第二ボールねじ溝１１ｂ２を設けた。又、上記実施形態及び上記第一変形例においては、第一ナット（第一螺合部材）として第一ボールねじナット１７及び第二ナット（第二螺合部材）として第二ボールねじナット１８を設けるようにした。そして、上記実施形態及び上記第一変形例においては、球状転動体であるボール１１ａ１及びボール１１ｂ１がボールねじの転動路１１ａ３及び転動路１１ｂ３を転動するようにした。
【００５９】
又、上記第二変形例においては、第一雄ねじ溝として第一ローラねじ溝３１ａ２及び第二雄ねじ溝として第二ローラねじ溝３１ｂ２を設けた。又、上記第二変形例においては、第一ナット（第一螺合部材）として第一ローラねじナット３７及び第二ナット（第二螺合部材）として第二ローラねじナット３８を設けるよう構成した。そして、第二変形例においては、ローラ状転動体であるローラ３１ａ１及びローラ３１ｂ１がローラねじの転動路３１ａ３及び転動路３１ｂ３を転動するように構成した。
【００６０】
これに代えて、図７にて上記実施形態の場合を例示して示すように、第一雄ねじ溝として台形状ねじ溝４１ａ２を有する第一滑りねじ部４１ａ及び第二雄ねじ溝として台形状ねじ溝４１ｂ２を有する第二滑りねじ部４１ｂを設けることが可能である。この場合、第一ナット（第一螺合部材）として第一滑りねじナット４７及び第二ナット（第二螺合部材）として第二滑りねじナット４８を設けることが可能である。そして、第三変形例においては、第一滑りねじナット４７及び第二滑りねじナット４８は、回転に伴って第一滑りねじ部４１ａの台形状ねじ溝４１ａ２及び第二滑りねじ部４１ｂの台形状ねじ溝４１ｂ２を滑りながら相対的に移動する。従って、この第三変形例においても、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が得られる。
【００６１】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び上記各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記実施形態及び上記各変形例においては、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６（第一電動モータ２５及び第二電動モータ２６）の出力軸が互いに対向するようにハウジング１４に固定されるようにした。これに代えて、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６（第一電動モータ２５及び第二電動モータ２６）を出力軸が転舵軸１１の左右方向にて同一方向となるように配置することも可能である。又、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６（第一電動モータ２５及び第二電動モータ２６）をハウジング１４の周方向及び径方向の少なくとも一方をずらして配置することも可能である。このように、第一電動モータ１５及び第二電動モータ１６（第一電動モータ２５及び第二電動モータ２６）がハウジング１４に固定されて第一駆動力及び第二駆動力を発生するように構成することが可能である。
【００６３】
この場合においても、転舵軸１１に設けられる第一ボールねじ部１１ａ及び第二ボールねじ部１１ｂ等の第一送りねじ部及び第二送りねじ部が左右ねじ（逆ねじ）である。従って、転舵軸１１を軸方向に移動させる場合、例えば、第二電動モータ１６は第一電動モータ１５が発生する第一駆動力に対して第一駆動力とは逆向きとなる第二駆動力を発生させる。
【００６４】
これにより、例えば、第一ボールねじ部１１ａにて発生する第一トルクＴ１と第二ボールねじ部１１ｂにて発生する第二トルクＴ２とは、絶対値が等しく且つ逆向きとなり、その結果、転舵軸１１の回転を防止することができる。従って、この場合には、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が得られると共に、例えば、転舵装置１０を車両に組み付ける際の搭載上の自由度を確保することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１…操舵装置、２…ステアリングホイール、３…操舵入力軸、４…操舵角センサ、５…操舵トルクセンサ、６…反力アクチュエータ、７…操舵制御部、１０…転舵装置、１１…転舵軸、１１ａ…第一ボールねじ部、１１ａ１…ボール（球状転動体）、１１ａ２…第一ボールねじ溝（第一雄ねじ溝）、１１ａ３…転動路、１１ｂ…第二ボールねじ部、１１ｂ１…ボール（球状転動体）、１１ｂ２…第二ボールねじ溝（第二雄ねじ溝）、１１ｂ３…転動路、１２，１３…ボールジョイント、１４…ハウジング、１５…第一電動モータ（第一駆動源）、１５ａ…プーリ（第一動力伝達部）、１５ｂ…ベルト（第一動力伝達部（無端部材））、１５ｃ…回転角センサ、１５ｄ…プーリ（第一動力伝達部）、１６…第二電動モータ（第二駆動源）、１６ａ…プーリ（第二動力伝達部）、１６ｂ…ベルト（第二動力伝達部（無端部材））、１６ｃ…回転角センサ、１６ｄ…プーリ（第二動力伝達部）、１７…第一ボールねじナット（第一ナット）、１８…第二ボールねじナット（第二ナット）、１９…回転規制部、２５…第一電動モータ（第一動力源）、２５ａ…ロータ、２６…第二電動モータ（第二動力源）、２６ａ…ロータ、３１ａ…第一ローラねじ部、３１ａ１…ローラ（ローラ状転動体）、３１ａ２…第一ローラねじ溝（第一雄ねじ溝）、３１ａ３…転動路、３１ｂ…第二ローラねじ部、３１ｂ１…ローラ（ローラ状転動体）、３１ｂ２…第二ローラねじ溝（第二雄ねじ溝）、３１ｂ３…転動路、３７…第一ローラねじナット（第一ナット）、３８…第二ローラねじナット（第二ナット）、４１ａ…第一滑りねじ部、４１ａ２…台形状ねじ溝（第一雄ねじ溝）、４１ｂ…第二滑りねじ部、４１ｂ２…台形状ねじ溝（第二雄ねじ溝）、４７…第一滑りねじナット（第一ナット）、４８…第二滑りねじナット（第二ナット）、ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪（転舵輪）、Ｇ１…第一減速比、Ｇ２…第二減速比、Ｉ１…駆動電流、Ｉ２…駆動電流、Ｓ１，Ｓ２…転舵制御装置、Ｔ１…第一トルク、Ｔ２…第二トルク、δ…電気信号、θ１…回転角、θ２…回転角
【図１】
2020132131.tif 000003
【図２】
2020132131.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020132131.tif 000007
【図６】
2020132131.tif 000008
【図７】
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