(57)【要約】      （修正有）【課題】操舵操作性を向上させたステアリング装置用のアクチュエータを提供すること。【解決手段】操舵軸２と、前記操舵軸の回転を転舵輪に伝達する伝達機構４１と、前記伝達機構に設けられたピストン３８と、前記ピストンを移動させる力を発生する一対の圧力室４６，４７と、を備え、前記ピストンの移動に伴い前記転舵輪に操舵力を付与する液圧パワーステアリング装置と前記ステアリングホイールの間に設けられるステアリング装置用のアクチュエータ１であって、モータ部収容部８と減速機収容部２０を有するハウジングと、前記モータ部収容部内に設けられ、前記操舵軸を包囲するように筒状に形成されたモータロータ３aと、前記モータロータの外周に設けられたステータ３bを有するモータ部３と、前記減速機収容部内に設けられ、前記操舵軸を包囲するように環状に形成され、前記モータ部の回転力を前記操舵軸に伝達する減速機１９と、を有する。【選択図】図１
2018158692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸と、
前記操舵軸の回転を転舵輪に伝達する伝達機構と、
前記伝達機構に設けられたピストンと、
前記ピストンを移動させる力を発生する一対の圧力室と、
を備え、
前記ピストンの移動に伴い前記転舵輪に操舵力を付与する液圧パワーステアリング装置と前記ステアリングホイールの間に設けられるステアリング装置用のアクチュエータであって、
モータ部収容部と減速機収容部を有するハウジングと、
前記モータ部収容部内に設けられ、前記操舵軸を包囲するように筒状に形成されたモータロータと、
前記モータロータの外周に設けられたステータを有するモータ部と、
前記減速機収容部内に設けられ、前記操舵軸を包囲するように環状に形成され、前記モータ部の回転力を前記操舵軸に伝達する減速機と、
を有する、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項２】
請求項1に記載のステアリング装置用アクチュエータは、
前記モータロータの回転角を検出するモータ回転角センサを有する、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のステアリング装置用アクチュエータは、
前記操舵軸を包囲するように筒状に形成され、前記モータロータの内周側に設けられたスリーブ部材を有し、
前記モータ回転角センサは、前記スリーブ部材に設けられたセンサロータと、
前記ハウジングに設けられ前記センサロータの回転位置を検出するセンサステータと、
を有する、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項４】
請求項２に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記減速機は、前記ハウジングに設けられた環状の剛性内歯歯車と、
前記剛性内歯歯車の内側に配置され、前記操舵軸に接続された環状の可撓性外歯歯車と、
前記操舵軸を包囲するように前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記モータロータに接続され、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、
を有する波動減速機である、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記操舵軸は、前記ステアリングホイール側に設けられた入力軸部と、
前記液圧パワーステアリング装置側に設けられた出力軸部と、
前記入力軸部と前記出力軸部の間に設けられ前記可撓性外歯歯車が接続される中間軸部と、
を有し、
前記入力軸部と前記中間軸部とはトーションバーを介して相対回転可能に接続され、
前記ハウジング内に設けられ、前記入力軸部と前記中間軸部の相対回転量を検出するトルクセンサ部を更に有する、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項６】
請求項５に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記トルクセンサ部は、前記操舵軸の回転軸線の方向において、前記モータ部とオーバーラップするように設けられている、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項７】
請求項５に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記トルクセンサ部は、前記操舵軸の回転軸線方向において、前記モータ部よりも前記入力軸部側に設けられる、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項８】
請求項４に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記操舵軸は、前記ステアリングホイール側に設けられた入力軸部と、
前記液圧パワーステアリング装置側に設けられた出力軸部と、
前記入力軸部と前記出力軸部の間に設けられ前記可撓性外歯歯車が接続される中間軸部と、
を有し、
前記入力軸部と前記中間軸部とはトーションバーを介して相対回転可能に接続され、
前記入力軸部に設けられ、前記入力軸部の回転角を検出する角度センサを更に備え、
前記モータ回転角センサの前記モータロータ１回転当たりの検出周期は前記角度センサの前記入力軸部１回転当たりの検出周期に前記波動減速機の減速比を掛けた値に等しい、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記操舵軸は、前記液圧パワーステアリング装置に設けられた液圧パワーステアリング装置側操舵軸部と、前記ハウジング側に設けられたステアリング装置用アクチュエータ部側操舵軸部とは、互いに別部材で構成され、かつ接続可能である、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記減速機は、前記ハウジングに設けられた環状の剛性内歯歯車と、
前記剛性内歯歯車の内側に配置され、前記操舵軸に接続された環状の可撓性外歯歯車と、
前記操舵軸を包囲するように前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記モータロータに接続され、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、
を有する波動減速機である、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記可撓性外歯歯車は、前記剛性内歯歯車と噛み合う環状の外歯部と、
前記環状の外歯部から前記操舵軸の回転軸線方向に延びる筒状部と、
前記筒状部のうち前記操舵軸の回転軸線方向において前記環状の外歯部の反対側に設けられた底部と、
を有し、
前記操舵軸と前記可撓性外歯歯車との接続部は、前記筒状部の内側に設けられている、
ことを特徴とするステアリング装置用アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１０に記載のステアリング装置用アクチュエータにおいて、
前記ハウジングは、前記操舵軸の回転軸線方向の一方側に設けられた第１ハウジング部と他方側に設けられた第２ハウジング部と、
を有し、
前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部は互いに接続され、
前記環状の剛性内歯歯車は、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部との間に挟まれた状態で前記ハウジングに固定され、
前記ハウジングの内周面と前記環状の剛性内歯歯車の外周面の組み合わせは隙間嵌めである、
ことを特徴とするステアリング用アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング装置用のアクチュエータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のステアリング装置用のアクチュエータは、油圧供給先を切り替えるコントロールバルブを電動モータで回転させる技術が開示されている。
（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１４５１８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このステアリング装置用のアクチュエータは、電動モータで直接コントロールバルブを回転させているため、操舵軸に対して大きなトルクを付与することができず、より、操舵操作性を向上したいというニーズが有る。
本発明の目的は、操舵操作性を向上させたステアリング装置用のアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のステアリング装置用アクチュエータでは、電動モータの回転力を、減速機を介して操舵軸に伝達するようにした。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明のステアリング装置用のアクチュエータでは、操舵軸に対し、比較的大きなトルクを付与することができ、操舵操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図２】実施例１の波動歯車減速機１９の分解等角図である。
【図３】実施例１のフレクスプライン１９ｃとサーキュラ・スプライン１９ｂとの噛み合い状態を表す概略図である。
【図４】実施例２のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図５】実施例３のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図６】実施例４のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図７】実施例５のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図８】実施例６のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図９】実施例７のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【図１０】実施例８のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明のステアリング装置用アクチュエータを実現する形態を、図面に示す実施例に基づき説明する。
【０００９】
［実施例１］
図1は、実施例１のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
ステアリング装置用アクチュエータ1は、車両に搭載され、ステアリングアシストや自動操舵に用いられる。以下、入力軸2が延びる方向にＸ軸を設け、ステアリングホイールの側（図１の右側）を正方向とする。
【００１０】
ステアリング装置用アクチュエータ１は、操舵軸を構成する入力軸部としての入力軸２と中間軸部としての中間軸５の外周に設けられている。入力軸２は、その中空部２ａ内に配置されたトーションバー６の一端とピン６ａを介して結合し、トーションバー６の他端は、中間軸５に形成された凹部５ａ内に入り込み、ピン６ｂにより中間軸５と結合し、トーションバー６を介して入力軸２と中間軸５は、相対回転可能に結合している。入力軸２と中間軸５間には、ベアリング７が配置されている。また、入力軸２のＸ軸正方向の端部には、ステアリングホイール側の操舵軸と接続可能なセレーション１４０が形成してある。
【００１１】
モータ部としての電動モータ３は、中間軸５の外周に設けられ、回転するモータロータ３ａとこのモータロータ３ａの外周に設けられ、モータハウジング８の中間部材８ａに固定されるコイル巻き線であるモータステータ３ｂとから構成されている。
また、電動モータ３は、中間部材８ａと第１ハウジング部としてのリング部材８ｂにて構成されるモータ部収容部としてのモータハウジング８内に収納されている。
中間部材８ａのＸ軸負方向側の端部は、リング部材８ｂのＸ軸正方向端部の内部にシール１６を備えて入り込み、図示しないボルトにて固定されている。
中間部材８ａのＸ軸正方向に延びるリング状部８ａ'は、シール１０を備える蓋部材８ｃのＸ軸負方向端部が内部に入り込み、ボルト１１にて固定されている。
モータロータ３ａは、筒状のスリーブ部材３ａ'を介して、Ｘ軸方向の左右にてベアリング１３、１４により、中間部材８ａとリング部材８ｂに回転可能に支持されている。
【００１２】
中間部材８ａのＸ軸正方向に延びるリング状部８ａ'と蓋部材８ｃにて構成される空間内には、入力軸２に固定されたトルクセンサ部としてのＩＣホール型のトルクセンサ４が収納されている。蓋部材８ｃのＸ軸正方向側の端部の内周は、ベアリング１２を介して入力軸２を支持し、シール１３ａにて密封されている。
また、トルクセンサ４のＸ軸負方向側の端部は、モータロータ３ａの内周に一体的に設けられ、中間軸５にベアリング７ａを介して回転自在に支持された筒状のスリーブ部材３ａ'の内周に形成された凹部１５内に入り込み、中間軸５とＸ軸方向にてオーバーラップして対向するように配置されている。
【００１３】
さらに、リング部材８ｂのＸ軸負方向側の内方には、電動モータ３の回転角センサとしてのレゾルバ１７が筒状のスリーブ部材３ａ'のＸ軸負方向側の外周に配置されている。
レゾルバ１７は、モータロータ３ａの筒状のスリーブ部材３ａ'のＸ軸負方向の端部外周に設けられたセンサロータ部としてのセンサロータ１７ａとセンサロータ１７ａの径方向外側に設けられリング部材８ｂの径方向内方に延びる隔壁８ｂ'にボルト１８により固定されたセンサステータ部としてのセンサステータ１７ｂと、から構成される。
【００１４】
レゾルバ１７のさらにＸ軸負方向側には、減速機としての波動歯車減速機１９が中間軸５の外周に配置され、電動モータ３の回転を減速して中間軸５に伝えるようになっている。
波動歯車減速機１９は、モータロータ３のスリーブ部材３ａ'と一体に回転する楕円状のカムの外周に薄肉のボールベアリングを組み合わせた波動発生機としてのウェーブ・ジェネレータ１９ａと、内周に内歯を有する剛体リング状で、減速機収容部を構成するリング状の第２ハウジング部としてのハウジング部材２０にボルト２１により固定され、その外周面と、リング部材８ｂとリング状のハウジング部材２０の内周面との間は、隙間嵌めされて配置される剛性内歯歯車としてのサーキュラ・スプライン１９ｂと、筒状部２３ａと底部２３ｂを備えた薄肉カップ状で弾性を有し、中間軸５との接続部として、その筒状部２３ａの内側で、底部２３ｂが中間軸５と一体回転するスリーブ６２にボルト２２により固定され、中間軸５と一体に回転する環状の可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃと、から構成されている。
なお、リング部材８ｂとハウジング部材２０とは、シール１３０を介してボルト２１ａにより固定されている。
【００１５】
図２は実施例１の波動歯車減速機１９の分解等角図である。
波動歯車減速機１９の構造を詳細に説明する。
サーキュラ・スプライン１９ｂは、内周に複数の内歯１９０ｂを有する剛体円環状部材である。
環状の可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃは、サーキュラ・スプライン１９ｂの内径側に配置されている。フレクスプライン１９ｃは、外周面に内歯１９０ｂと噛み合う外歯１９０ｃを有する。フレクスプライン１９ｃは、金属材料によって形成され、底部を有する撓み変形可能な薄肉円筒状部材である。フレクスプライン１９ｃの外歯１９０ｃの歯数は、サーキュラ・スプライン１９ｂの内歯１９０ｂの歯数より２歯少ない。フレクスプライン１９ｃの底部に形成されたフランジ部１９１ｃ内周には、中間軸５が貫通する挿通孔１９２ｃが形成されている。よって、フレクスプライン１９ｃを中間軸５のスリーブ６２とフランジ部１９１ｃとをボルト２２で結合するため、挿通孔１９２ｃ内周を中間軸５で支持することができ、フレクスプライン１９ｃの底部の剛性を確保できる。
ウェーブ・ジェネレータ１９ａは、楕円形上に形成され、外周面がフレクスプライン１９ｃの内周面に沿って摺動する。波動生成プラグ１９０ａの中央には、モータロータ３のスリーブ部材３ａ'が圧入により固定されている。ウェーブ・ジェネレータ１９ａは、波動生成プラグ１９０ａおよび深溝玉軸受１９１ａを有する。波動生成プラグ１９０ａは、楕円形状である。深溝玉軸受１９１ａは、波動生成プラグ１９０ａの外周およびフレクスプライン１９ｃの内周間の相対回転を許容する可撓性の薄肉内外輪を有する。
【００１６】
図３は、実施例１のフレクスプライン１９ｃとサーキュラ・スプライン１９ｂとの噛み合い状態を表す概略図である。外形が楕円形状である波動生成プラグ１９０ａは深溝玉軸受１９１ａの内輪へ嵌合されて楕円形状へと倣うため、ウェーブ・ジェネレータ１９ａの外形も楕円となる。また、フレクスプライン１９ｃの内径へウェーブ・ジェネレータ１９ａを嵌合することにより、初期状態が円形であるフレクスプライン１９ｃも楕円形状へと変形する。楕円へ撓ませられたフレクスプライン１９ｃはサーキュラ・スプライン１９ｂより２歯少ない歯数であるため、楕円長軸上で歯ピッチのずれにより噛み合い、楕円短軸上では歯ピッチは一致するが、フレクスプライン１９ｃが軸方向へと撓められているために歯が重なることはなく干渉しない。このため、偶数倍の歯数差を持つフレクスプライン１９ｃとサーキュラ・スプライン１９ｂは、図３で示す噛み合い状態のように、噛み合わせることができる。
フレクスプライン１９ｃの歯部は可撓性であるが、フランジ部１９１ｃは出力を取り出すために円形状から変形させることはできず中間軸５と直接締結されるため、フランジ部１９１ｃを起点として薄肉円筒開口端部に向かって楕円形状へと広がる形となる。すなわち、開口端部付近での変形運動から取り出されるフレクスプライン１９ｃの電動モータ３の回転から減速された回転をフランジ部１９１ｃから中間軸５へと伝達できる。
このように、減速機構である環状の波動歯車減速機１９と電動モータ３をＸ軸方向に並べて、操舵軸としての中間軸５周りに配置したので、径方向寸法の大型化を抑制することができる。
なお、環状の波動歯車減速機１９は、他の減速機に比べ１／３以下の体積と、１／２以下の重量で同等のトルク容量と減速比が得られるとともに、１／３０−１／３２０という高減速比を有する。
【００１７】
次に、図１により、液圧パワーステアリング装置１００の構造を説明する。
中間軸５のＸ軸負方向側の端部には凹部２４が形成されており、この凹部２４にトーションバー２５のＸ軸正方向側の端部が挿入されている。中間軸５とトーションバー２５はピン２６によって固定される。トーションバー２５のＸ軸負方向側の端部は、出力軸としてのねじ軸２７に形成された中空のトーションバー収容部２７ａに収容され、ピン３３を介してねじ軸２７に接続されている。中間軸５は、ベアリング３２によってねじ軸２７に対し回転自在に軸支されている。この出力軸部としてのネジ軸２７と中間軸５と入力軸２にて操舵軸を構成している。ねじ軸２７のＸ軸正方向側には、ねじ軸２７と一体にバルブボディ２８が形成されている。バルブボディ２８は、バルブハウジング２９にボールベアリング３０を介して回転自在に軸支されている。バルブハウジング２９は、ステアリングハウジング３１のＸ軸正方向側の端部に図示しないボルトによってステアリングハウジング３１と一体に結合されている。バルブハウジング２９には、ハウジング部材２０と結合するために、Ｘ軸正方向側にボルト３４が螺合される雌ねじ部３５と開口するロックナット収容孔２０aとが設けられている。ロックナット収容孔２０aのＸ軸負方向端にはボールベアリング３０が挿入され、Ｘ軸正方向側にはボールベアリング３０のアウタレース３０ａのＸ軸正方向への移動を規制するシール１４２を有したロックナット３６が設けられている。雌ねじ部３５は、ロックナット３６とＸ軸方向においてオーバーラップするように設けられている。
【００１８】
ねじ軸２７の外周には、ボールナット３７を介してピストン３８がＸ軸方向移動可能に設けられている。ピストン３８は、ステアリングハウジング３１内に形成された円筒状のシリンダ部３９内に収容されている。シリンダ部３９のＸ軸正方向側の端部は、シール１４３を備えるバルブハウジング２９により閉塞され、Ｘ軸負方向側端は底部４０によって閉塞されている。セクタギア４１は、ステアリングハウジング３１内であってシリンダ部３９と直交する方向に形成されたギア室４２に収容されている。セクタギア４１は、ピストン３８の外周に形成されたラック４３のラック歯４４に噛み合っている。セクタギア４１には、図示しない転舵輪と連結するピットマンアームが接続されている。このセクタギア４１とラック４３のラック歯４４により、転舵輪に操舵軸の回転を伝達する伝達機構を構成している。ピストン３８の外周には、ピストンシール４５が装着されている。ピストンシール４５により、シリンダ部３９が第１圧力室４６と第２圧力室４７とに隔成されてパワーシリンダを構成している。シリンダ部３９のピストンシール４５よりＸ軸負方向側が第１圧力室４６となり、シリンダ部３９のピストンシール４５よりＸ軸正方向側およびギア室４２が第２圧力室４７となっている。
中間軸５の外周には、Ｘ軸方向に延びる切り替え溝４８が複数所定の間隔で設けられている。中間軸５の外周に対向するバルブボディ２８のロータ収容部４９の内周には、Ｘ軸方向に延びる第１軸方向溝５０と第２軸方向溝５１が複数所定の間隔で形成されている。バルブボディ２８の外周に対向するバルブハウジング２９の内周面には、周方向に延びる吸入側周方向溝５２と第１圧力室側周方向溝５３とがＸ軸方向に互いに離間して形成されている。
【００１９】
バルブボディ２８には、第１軸方向溝５０と第１圧力室側周方向溝５３とを連通する第１油路５４、第２軸方向溝５１と第２圧力室４７と連通する第２油路５５、およびバルブボディ２８の内周と外周とを連通する第３油路５６が形成されている。バルブハウジング２９には、外部のオイルポンプと接続する吸入ポート５７と、吸入ポート５７と吸入側周方向溝５２とを連通する第４油路５８と、第１圧力室側周方向溝５３に接続する第５油路５９が形成されている。各油路間は、バルブハウジング２９に設けられた複数のシール１４４にてシールされている。ステアリングハウジング３１には、第５油路５９と第１圧力室４６とを連通する第６油路６０が形成されている。中間軸５の切り替え溝４８、バルブボディ２８の第１軸方向溝５０、第２軸方向溝５１は、中間軸５とバルブボディ２８との相対回転によって、オイルポンプからの作動油の供給先を第１圧力室４６または第２圧力室４７の間で切り替えるコントロールバルブ６１を形成している。
【００２０】
次に、液圧パワーステアリング装置１００の作用を説明する。
（ステアリングアシストおよび自動操舵作用）
ドライバがステアリングホイールをピストン３８が第１圧力室４６の側（Ｘ軸負方向側）に移動するように操舵すると、その操舵トルクをトルクセンサ４により検出し、検出された操舵トルクに応じて電動モータ３を回転駆動し、これを波動歯車減速機１９により減速して、中間軸５を回転駆動するので、比較的大きなトルクを与えることができ、コントロールバルブ６１により第２圧力室４７に作動油が供給される。すなわち、オイルポンプから吐出された作動油は、吸入ポート５７→第４油路５８→第１軸方向溝５０→第３油路５６→切り替え溝４８→第２軸方向溝５１→第２油路５５を通過して第２圧力室４７に供給される。第２圧力室４７内の圧力が上昇し、この圧力によりピストン３８を第１圧力室４６側に移動させるアシスト力が作用するため、ドライバはステアリングホイールを軽い力で操舵することができる。
一方、ドライバがステアリングホイールをピストン３８が第２圧力室４７の側（Ｘ軸正方向側）に移動するように操舵すると、その操舵トルクをトルクセンサ４により検出し、検出された操舵トルクに応じて電動モータ３を回転駆動し、これを波動歯車減速機１９により減速して、中間軸５を回転駆動するので、比較的大きなトルクを与えることができ、コントロールバルブ６１により第１圧力室４６に作動油が供給される。すなわち、オイルポンプから吐出された作動油は、吸入ポート５７→第４油路５８→第１軸方向溝５０→第３油路５６→切り替え溝４８→第１軸方向溝５０→第１油路５４→第１圧力室側周方向溝５３→第５油路５９→第６油路６０を通過して第１圧力室４６に供給される。第１圧力室４６内の圧力が上昇し、この圧力によりピストン３８を第２圧力室４７側に移動させるアシスト力が作用するため、ドライバはステアリングホイールを軽い力で操舵することができる。
また、電動モータ３を回転駆動し、ピストン３８が第１圧力室４６の側（Ｘ軸負方向側）または第２圧力室４７の側（Ｘ軸正方向側）に移動するように波動歯車減速機１９により減速して、中間軸５の回転を制御することにより、比較的大きなトルクを与えることができ、ドライバが操舵を行なっていない場合であっても、第１圧力室４６と第２圧力室４７の間の圧力差によりピストン３８をストロークさせることができる。つまり、車両の運転状況に応じて電動モータ３を回転駆動することにより、ドライバの操舵無しに操舵輪の転舵角を所望の角度とすることができる。これにより、レーンキープ等、車両の運転状況に応じて電動モータ３を回転駆動することにより、自動的に操舵輪を制御する自動操舵を実現できる。なお、中間軸５の回転を制御するには、入力軸２が回転しないようにモータトルクを発生させることも含まれる。
【００２１】
次に、作用効果を説明する。
実施例１のステアリング装置用のアクチュエータにあっては、以下に列挙する作用効果を奏する。
【００２２】
(1)電動モータ３と減速機構である環状の波動歯車減速機１９をＸ軸方向に並べて、操舵軸としての中間軸５周りに配置した。
よって、操舵軸周りの径方向寸法の大型化を抑制することができる。
また、電動モータ３の回転力を、減速機構である環状の波動歯車減速機１９を介して操舵軸としての中間軸５に伝達することにした。
よって、操舵軸としての中間軸５に対して比較的大きなトルクを付与することができ、操舵操作性を向上させることができる。
【００２３】
(2)モータロータ３ａの回転角を検出するレゾルバ１７を配置した。
よって、モータ回転角情報に基づき、電動モータ３を駆動制御することが可能となり、高精度な電動モータの制御を行うことができる。
【００２４】
(3)センサロータ１７ａをモータロータ３ａの内周に設けた筒状のスリーブ部材３ａ'の外周に設けた。
よって、センサロータ１７ａの接続部の形成、組付け等の作業が、センサロータ１７ａをモータロータ３ａに設ける場合に比べ、容易となる。
【００２５】
(4)入力軸２と中間軸５とをトーションバーを介して相対回転可能に接続して、この相対回転量を検出するトルクセンサ部を更に設けた。
よって、操舵トルクに応じたモータ制御を行うことができ、操舵操作性を向上させることができる。また、トルクセンサ部としてのＩＣホール型のトルクセンサ４は、モータロータ３ａの回転角を検出するモータ回転角センサとしてのレゾルバ１７とは別途設けられるため、減速機構としての環状の波動歯車減速機１９の減速比の影響を受けずに入力軸２と中間軸５の相対角を検出することができる。
【００２６】
(5) ＩＣホール型のトルクセンサ４のＸ軸負方向側の端部は、モータロータ３ａの内周に一体的に設けられた筒状のスリーブ部材３ａ'の内周に形成された凹部１５内に入り込み、電動モータ３とオーバーラップするように配置している。
よって、ステアリング装置用アクチュエータ１の軸方向寸法を抑制することができる。
【００２７】
(6)トルクセンサ部としてのＩＣホール型のトルクセンサ４は、操舵軸の回転軸線方向において、電動モータ３よりも入力軸２側に設けられている。
よって、一般的に電動モータ３に比べトルクセンサ４は径方向寸法が小さいため、入力軸２側すなわちステアリングホイール側の径方向寸法を小さく抑えることができる。これは、特に、トラックに搭載されるインテグラルタイプのパワーステアリング装置への適用において有利となる。
【００２８】
(7)操舵軸としての中間軸５と減速機としての環状の波動歯車減速機１９の可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃの接続部を、フレクスプライン１９ｃの筒状部２３ａの内側で底部２３ｂと接続するようにした。
よって、デッドスペースとなる可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃの内部空間に接続部を設けるので、ステアリング装置用アクチュエータ１の大型化を抑制することができる。
【００２９】
(8)剛性内歯歯車としてのサーキュラ・スプライン１９ｂは、内周に内歯を有する剛体リング状で、減速機収容部としてのリング状の第２ハウジング部としてのハウジング部材２０にボルト２１により固定され、その外周面と、リング部材８ｂとリング状のハウジング部材２０の内周面との間は、隙間嵌めされて配置される。
よって、リング部材８ｂおよびハウジング部材２０等のハウジングとサーキュラ・スプライン１９ｂの位置精度を高くすることができ、リング部材８ｂおよびハウジング部材２０等のハウジングに軸支される中間軸５に接続される環状の可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃとサーキュラ・スプライン１９ｂとの同軸性を向上させることができ、円滑な波動歯車の作動を得ることができる。
【００３０】
［実施例２］
図４は、実施例２のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００３１】
トルクセンサ部としてのＩＣホール型のトルクセンサ４に代えて、角度センサとしてのレゾルバ１１０を配置した点を除き、実施例１と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付して、同一の部分の説明は省略する。
【００３２】
レゾルバ１１０は、中間部材８ａの径方向内側に延びる縦壁８０ａにボルト１１１により固定されるセンサステータ１１０ｂと、入力軸２に固定されたセンサロータ１１０ａとにより、構成されている。
なお、実施例２の場合には、レゾルバ１１０が設けられる入力軸２とモータ回転角センサであるレゾルバ１７が設けられるモータロータ３ａの回転数は、波動歯車減速機１９の減速比分異なる。
このため、レゾルバ１１０の検出周期とレゾルバ１７の検出周期の調整、すなわち、レゾルバ１７のモータロータ３ａの１回転当たりの検出周期は、レゾルバ１１０の入力軸２の１回転当たりの検出周期に波動歯車減速機１９の減速比を掛けた値とする。
【００３３】
よって、実施例２のステアリング装置用のアクチュエータにあっては、実施例１と同様の作用効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
(1)レゾルバ１７とレゾルバ１１０の出力信号の位相の差をトーションバー６の捻れ量とすることにより、両レゾルバ１７、１１０の出力信号を用いた操舵トルクの演算が容易となる。
【００３４】
［実施例３］
図５は、実施例３のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００３５】
トルクセンサとしてのＩＣホール型のトルクセンサ４を設けていない点を除き、実施例１と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付して、同一の部分の説明は省略する。
【００３６】
トルクセンサ４がないので、操舵軸としては、入力軸２と中間軸５を一体化している。
【００３７】
次に、作用効果を説明する。
実施例３のステアリング装置用のアクチュエータにあっては、以下に列挙する作用効果を奏する。
【００３８】
(1)電動モータ３と減速機構である環状の波動歯車減速機１９をＸ軸方向に並べて、操舵軸としての中間軸５周りに配置した。
よって、操舵軸周りの径方向寸法の大型化を抑制することができる。
また、電動モータ３の回転力を、減速機構である環状の波動歯車減速機１９を介して操舵軸としての中間軸５に伝達することにした。
よって、操舵軸としての中間軸５に対して比較的大きなトルクを付与することができ、操舵操作性を向上させることができる。
【００３９】
(2)モータロータ３ａの回転角を検出するレゾルバ１７を配置した。
よって、モータ回転角情報に基づき、電動モータ３を駆動制御することが可能となり、高精度な電動モータの制御を行うことができる。
【００４０】
(3)センサロータ１７ａをモータロータ３ａの内周に設けた筒状のスリーブ部材３ａ'の外周に設けた。
よって、センサロータ１７ａの接続部の形成、組付け等の作業が、センサロータ１７ａをモータロータ３ａに設ける場合に比べ、容易となる。
【００４１】
(4)操舵軸としての中間軸５と減速機としての環状の波動歯車減速機１９の可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃの接続部を、フレクスプライン１９ｃの筒状部２３ａの内側で底部２３ｂと接続するようにした。
よって、デッドスペースとなる可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃの内部空間に接続部を設けるので、ステアリング装置用アクチュエータ１の大型化を抑制することができる。
【００４２】
(5)剛性内歯歯車としてのサーキュラ・スプライン１９ｂは、内周に内歯を有する剛体リング状で、減速機収容部としてのリング状の第２ハウジング部としてのハウジング部材２０にボルト２１により固定され、その外周面と、リング部材８ｂとリング状のハウジング部材２０の内周面との間は、隙間嵌めされて配置される。
よって、リング部材８ｂおよびハウジング部材２０等のハウジングとサーキュラ・スプライン１９ｂの位置精度を高くすることができ、リング部材８ｂおよびハウジング部材２０等のハウジングに軸支される中間軸５に接続される環状の可撓性外歯歯車としてのフレクスプライン１９ｃとサーキュラ・スプライン１９ｂとの同軸性を向上させることができ、円滑な波動歯車の作動を得ることができる。
【００４３】
［実施例４］
図６は、実施例４のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００４４】
モータ回転角センサであるレゾルバ１７が、電動モータ３のステアリングホイール側に設けられている点を除き、実施例３と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付して、説明は省略する。
よって、実施例３と同様の作用効果を奏する。
【００４５】
［実施例５］
図７は、実施例５のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００４６】
液圧パワーステアリング装置１００とは別体型のステアリング装置用のアクチュエータにした点を除き、実施例４と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付しているので、同一の部分の説明は省略する。
なお、スリーブ６２に代えて、中間軸５に一体に設けたフランジ６３に、フレクスプライン１９ｃがボルト２２にて固定されている。
また、中間軸５のＸ軸負方向側の端部には、液圧パワーステアリング装置側の操舵軸と接続可能なセレーション１４１が形成してある。
【００４７】
次に、作用効果を説明する。
実施例５のステアリング装置用のアクチュエータにあっては、実施例４の効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
【００４８】
(1)液圧パワーステアリング装置１００側操舵軸とステアリング装置用アクチュエータ側操舵軸と互いに別部材で構成されていて、かつ接続可能である。
よって、ステアリング装置用アクチュエータと液圧パワーステアリング装置との組み合わせの自由度が向上する。
【００４９】
［実施例６］
図８は、実施例６のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００５０】
モータ回転角センサであるレゾルバ１７が、電動モータ３の波動歯車減速機１９側に設けられている点を除き、実施例５と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付して、説明は省略する。
よって、実施例５と同様の作用効果を奏する。
【００５１】
［実施例７］
図９は、実施例７のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００５２】
液圧パワーステアリング装置１００とは別体型のステアリング装置用のアクチュエータにした点を除き、実施例２と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付しているので、同一の部分の説明は省略する。
なお、スリーブ６２に代えて、中間軸５に一体に設けたフランジ６３に、フレクスプライン１９ｃがボルト２２にて固定されている。
また、中間軸５のＸ軸負方向側の端部には、液圧パワーステアリング装置側の操舵軸と接続可能なセレーション１４１が形成してある。
【００５３】
次に、作用効果を説明する。
実施例７のステアリング装置用のアクチュエータにあっては、実施例２の効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
【００５４】
(1)液圧パワーステアリング装置１００側操舵軸とステアリング装置用アクチュエータ側操舵軸と互いに別部材で構成されていて、かつ接続可能である。
よって、ステアリング装置用アクチュエータと液圧パワーステアリング装置との組み合わせの自由度が向上する。
【００５５】
［実施例８］
図１０は、実施例８のステアリング装置用アクチュエータの縦断面図である。
【００５６】
液圧パワーステアリング装置１００とは別体型のステアリング装置用のアクチュエータにした点を除き、実施例１と同じ構成であるため、同じ構成には同一の符号を付しているので、同一の部分の説明は省略する。
なお、スリーブ６２に代えて、中間軸５に一体に設けたフランジ６３に、フレクスプライン１９ｃがボルト２２にて固定されている。
また、中間軸５のＸ軸負方向側の端部には、液圧パワーステアリング装置側の操舵軸と接続可能なセレーション１４１が形成してある。
【００５７】
次に、作用効果を説明する。
実施例８のステアリング装置用のアクチュエータにあっては、実施例１の効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
【００５８】
(1)液圧パワーステアリング装置１００側操舵軸とステアリング装置用アクチュエータ側操舵軸と互いに別部材で構成されていて、かつ接続可能である。
よって、ステアリング装置用アクチュエータと液圧パワーステアリング装置との組み合わせの自由度が向上する。
【００５９】
［他の実施例］
以上、本発明を実現するための形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では減速機構として環状の波動歯車減速機１９の例を示したが、遊星歯車等の減速機構を使用しても良い。
【００６０】
以上説明した実施形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
ステアリング装置用アクチュエータは、その１っの態様において、ステアリングホイールの回転に伴い回転する操舵軸と、前記操舵軸の回転を転舵輪に伝達する伝達機構と、前記伝達機構に設けられたピストンと、前記ピストンを移動させる力を発生する一対の圧力室と、を備え、前記ピストンの移動に伴い前記転舵輪に操舵力を付与する液圧パワーステアリング装置と前記ステアリングホイールの間に設けられるステアリング装置用のアクチュエータであって、モータ部収容部と減速機収容部を有するハウジングと、前記モータ部収容部内に設けられ、前記操舵軸を包囲するように筒状に形成されたモータロータと、前記モータロータの外周に設けられたステータを有するモータ部と、前記減速機収容部内に設けられ、前記操舵軸を包囲するように環状に形成され、前記モータ部の回転力を前記操舵軸に伝達する減速機と、を有する。
より好ましい態様では、上記態様において、前記モータロータの回転角を検出するモータ回転角センサを有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記操舵軸を包囲するように筒状に形成され、前記モータロータの内周側に設けられたスリーブ部材を有し、前記モータ回転角センサは、前記スリーブ部材に設けられたセンサロータと、前記ハウジングに設けられ前記センサロータの回転位置を検出するセンサステータと、を有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記減速機は、前記ハウジングに設けられた環状の剛性内歯歯車と、前記剛性内歯歯車の内側に配置され、前記操舵軸に接続された環状の可撓性外歯歯車と、前記操舵軸を包囲するように前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記モータロータに接続され、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を有する波動減速機である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記可撓性外歯歯車は、前記剛性内歯歯車と噛み合う環状の外歯部と、前記環状の外歯部から前記操舵軸の回転軸線方向に延びる筒状部と、前記筒状部のうち前記操舵軸の回転軸線方向において前記環状の外歯部の反対側に設けられた底部と、を有し、前記操舵軸と前記可撓性外歯歯車との接続部は、前記筒状部の内側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記ハウジングは、前記操舵軸の回転軸線方向の一方側に設けられた第１ハウジング部と他方側に設けられた第２ハウジング部と、を有し、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部は互いに接続され、前記環状の剛性内歯歯車は、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部との間に挟まれた状態で前記ハウジングに固定され、前記ハウジングの内周面と前記環状の剛性内歯歯車の外周面の組み合わせは隙間嵌めである。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記ステアリングホイール側に設けられた入力軸部と、前記液圧パワーステアリング装置側に設けられた出力軸部と、前記入力軸部と前記出力軸部の間に設けられ前記可撓性外歯歯車が接続される中間軸部と、を有し、前記入力軸部と前記中間軸部とはトーションバーを介して相対回転可能に接続され、前記ハウジング内に設けられ、前記入力軸部と前記中間軸部の相対回転量を検出するトルクセンサ部を更に有する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記トルクセンサ部は、前記操舵軸の回転軸線の方向において、前記モータ部とオーバーラップするように設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記トルクセンサ部は、前記操舵軸の回転軸線方向において、前記モータ部よりも前記入力軸部側に設けられる。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記操舵軸は、前記ステアリングホイール側に設けられた入力軸部と、前記液圧パワーステアリング装置側に設けられた出力軸部と、前記入力軸部と前記出力軸部の間に設けられ前記可撓性外歯歯車が接続される中間軸部と、を有し、前記入力軸部と前記中間軸部とはトーションバーを介して相対回転可能に接続され、前記入力軸部に設けられ、前記入力軸部の回転角を検出する角度センサを更に備え、前記モータ回転角センサの前記モータロータ１回転当たりの検出周期は前記角度センサの前記入力軸部１回転当たりの検出周期に前記波動減速機の減速比を掛けた値に等しくした。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記操舵軸は、前記液圧パワーステアリング装置に設けられた液圧パワーステアリング装置側操舵軸部と、前記ハウジング側に設けられたステアリング装置用アクチュエータ部側操舵軸部とは、互いに別部材で構成され、かつ接続可能である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記減速機は、前記ハウジングに設けられた環状の剛性内歯歯車と、前記剛性内歯歯車の内側に配置され、前記操舵軸に接続された環状の可撓性外歯歯車と、前記操舵軸を包囲するように前記可撓性外歯歯車の内側に配置され、前記モータロータに接続され、前記可撓性外歯歯車を撓ませて前記剛性内歯歯車に対して２箇所で部分的に噛み合わせると共に、前記剛性内歯歯車と前記可撓性外歯歯車との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器と、を有する波動減速機である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記可撓性外歯歯車は、前記剛性内歯歯車と噛み合う環状の外歯部と、前記環状の外歯部から前記操舵軸の回転軸線方向に延びる筒状部と、前記筒状部のうち前記操舵軸の回転軸線方向において前記環状の外歯部の反対側に設けられた底部と、を有し、前記操舵軸と前記可撓性外歯歯車との接続部は、前記筒状部の内側に設けられている。
さらに別の好ましい態様では、上記態様において、前記ハウジングは、前記操舵軸の回転軸線方向の一方側に設けられた第１ハウジング部と他方側に設けられた第２ハウジング部と、を有し、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部は互いに接続され、前記環状の剛性内歯歯車は、前記第１ハウジング部と前記第２ハウジング部との間に挟まれた状態で前記ハウジングに固定され、前記ハウジングの内周面と前記環状の剛性内歯歯車の外周面の組み合わせは隙間嵌めである。
【符号の説明】
【００６１】
１          ステアリング装置用アクチュエータ
２          入力軸（入力軸部、操舵軸）
３          電動モータ（モータ部）
３ａ        モータロータ
３ａ'      スリーブ部材
３ｂ        モータステータ
４          ＩＣホール型のトルクセンサ（トルクセンサ部）
５          中間軸（中間軸部、操舵軸）
６          トーションバー
８          モータハウジング（モータ部収容部）
８ａ        中間部材
８ｂ        リング部材（第１ハウジング）
１７        レゾルバ（モータ回転角センサ）
１７ａ      センサロータ（センサロータ部）
１７ｂ      センサステータ（センサステータ部）
１９        波動歯車減速機（波動減速機）
１９ａ      ウェーブ・ジェネレータ（波動発生器）
１９ｂ      サーキュラ・スプライン（剛性内歯歯車）
１９ｃ      フレクスプライン（可撓性外歯歯車）
２０        ハウジング部材（第２ハウジング部、減速機収容部）
２７        ネジ軸（出力軸部、操舵軸）
３８        ピストン
４１        セクタギア（伝達機構）
４３        ラック（伝達機構）
４４        ラック歯（伝達機構）
４６        第１圧力室
４７        第２圧力室
１００      液圧パワーステアリング装置
１１０      レゾルバ（トルクセンサ部、角度センサ）
【図１】
2018158692.tif 000003
【図２】
2018158692.tif 000004
【図３】
2018158692.tif 000005
【図４】
2018158692.tif 000006
【図５】
2018158692.tif 000007
【図６】
2018158692.tif 000008
【図７】
2018158692.tif 000009
【図８】
2018158692.tif 000010
【図９】
2018158692.tif 000011
【図１０】
2018158692.tif 000012