(57)【要約】【課題】左右に同じだけ操舵したときの車輪の舵角を一致させることが可能な操舵装置の製造方法を提供すること。【解決手段】電動モータ７によって回転するギヤホイール４と、軸方向に移動すると車輪が操舵されるロッド１と、中心軸がギヤホイール４の中心軸からオフセットしてギヤホイール４に支持される球面軸受２０と、一端が球面軸受２０を介してギヤホイール４に支持され他端がロッド１に連結されるスタッドシャフト１７と、ギヤホイール４の回転角を検出するロータリエンコーダ３０とを備える後輪操舵装置１００の製造方法であって、ロッド１の軸方向へのストロークに伴うロッド１の軸回りの回転角を検出し、ロッド１の回転角が零となるロッド１のストローク位置を中立位置に設定し、ロッド１が中立位置に位置した状態で、ロータリエンコーダ３０の出力信号を信号出力範囲の中心に設定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の回転力が伝達されて軸中心に回転するギヤホイールと、
軸方向に移動することで車両の車輪が操舵されるロッドと、
その中心軸が前記ギヤホイールの中心軸からオフセットして設けられ、前記ギヤホイールに支持される球面軸受と、
一端が前記球面軸受を介して前記ギヤホイールに支持され、他端が前記ロッドに連結されるスタッドシャフトと、
前記ギヤホイールの回転角を検出して対応する信号を出力する回転角検出器と、を備え、
前記駆動源の回転力を前記ロッドの軸方向への移動に変換することによって前記車輪を操舵する操舵装置の製造方法であって、
前記ロッドの軸方向へのストロークに伴う前記ロッドの軸回りの回転角、又は前記スタッドシャフトの傾斜角を検出する検出工程と、
前記ロッドの回転角又は前記スタッドシャフトの傾斜角が、前記ギヤホイールの中心軸に対して零となる前記ロッドのストローク位置を中立位置に設定する中立位置設定工程と、
前記ロッドが前記中立位置に位置した状態で、前記回転角検出器の出力信号を、その信号出力範囲の中心に設定する検出器中心設定工程と、を備えることを特徴とする操舵装置の製造方法。
【請求項２】
前記中立位置設定工程は、前記ロッドの任意の前記ストロークに対する前記ロッドの回転角又は前記スタッドシャフトの傾斜角の特性線図を作成し、前記特性線図に基づいて前記中立位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の操舵装置の製造方法。
【請求項３】
前記中立位置設定工程は、前記特性線図を微分して傾きが零となる前記ロッドのストローク位置を前記中立位置に設定することを特徴とする請求項２に記載の操舵装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪を操舵する操舵装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の後輪を操舵する操舵装置として、電動で後輪を操舵する後輪操舵装置が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、電動モータの動力が伝達されるハイポイドギヤホイールと、一側がハイポイドギヤホイールに球面軸受を介して装着され、他側がロッドに連結されたスタッドシャフトとを備え、球面軸受の中心軸をハイポイドギヤホイールの中心軸に対して偏心させたものが開示されている。この後輪操舵装置では、スタッドシャフトは、ロッドの軸方向以外への運動が球面軸受によって吸収されるため、ロッドを軸方向にストロークさせることができる。
【０００４】
特許文献１のような偏心したスタッドシャフトを用いる後輪操舵装置では、スタッドシャフトの回転角に対するロッドのストローク量の変化は、直線的ではなく、ハイポイドギヤホイールの回転が小さいときには大きく、回転が大きくなるにつれて小さくなるサインカーブ状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−８６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のような後輪操舵装置では、一般に、ロッドを一方のストロークエンドから他方のストロークエンドまでストロークさせ、そのストロークの中心を中立位置として設定していた。そのため、ロッドの加工公差などによってロッドとスタッドシャフトとの連結位置がばらついたときに、ハイポイドギヤホイールの回転角が零である位置が、設定したロッドの中立位置と一致しないおそれがあった。中立位置におけるハイポイドギヤホイールの回転角が零でなくなると、左と右とにそれぞれ同じだけ操舵する命令を出したときに、左に操舵した場合と右に同じだけ操舵した場合とでロッドのストローク量が相違して、操舵時の車輪の車輪の舵角が一致せず、手直しが必要な場合があった。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、右と左とにそれぞれ同じだけ操舵したときのロッドのストローク量の相違に対する手直しが不要な操舵装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、駆動源の回転力が伝達されて軸中心に回転するギヤホイールと、軸方向に移動することで車両の車輪が操舵されるロッドと、その中心軸が前記ギヤホイールの中心軸からオフセットして設けられ、前記ギヤホイールに支持される球面軸受と、一端が前記球面軸受を介して前記ギヤホイールに支持され、他端が前記ロッドに連結されるスタッドシャフトと、前記ギヤホイールの回転角を検出して対応する信号を出力する回転角検出器と、を備え、前記駆動源の回転力を前記ロッドの軸方向への移動に変換することによって前記車輪を操舵する操舵装置の製造方法であって、前記ロッドの軸方向へのストロークに伴う前記ロッドの軸回りの回転角、又は前記スタッドシャフトの傾斜角を検出する検出工程と、前記ロッドの回転角又は前記スタッドシャフトの傾斜角が、前記ギヤホイールの中心軸に対して零となる前記ロッドのストローク位置を中立位置に設定する中立位置設定工程と、前記ロッドが前記中立位置に位置した状態で、前記回転角検出器の出力信号を、その信号出力範囲の中心に設定する検出器中心設定工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ロッドのストロークに伴うスタッドシャフトの傾斜角、又はスタッドシャフトの傾斜によって軸回りに回転するロッドの回転角を検出し、検出された値がギヤホイールの中心軸に対して零となるロッドのストロークを中立位置に設定し、ロッドが中立位置に位置した状態でギヤホイールの回転角を検出するための回転角検出器の出力信号を信号出力範囲の中心に設定する。よって、ロッドの中立位置とギヤホイールの回転角が零である位置とを一致させることができる。
【００１０】
したがって、左に操舵した場合と右に同じだけ操舵した場合とで、ロッドのストローク量が同一となるため、左操舵時と右操舵時との車輪の舵角を一致させることが可能であり、ロッドのストローク量の相違に対する手直しが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る操舵装置におけるロッドの軸方向の断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるＫ−Ｌ−Ｍ−Ｎ−Ｏ断面図である。
【図４】（ａ）は、後輪の中立状態におけるギヤホイール，スタッドシャフト，及びロッドの相対位置を示す断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）におけるＡ矢視図である。
【図５】（ａ）は、後輪の操舵状態におけるギヤホイール，スタッドシャフト，及びロッドの相対位置を示す模式図であり、（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ矢視図である。
【図６】ロッドのストローク量に対するロッドの軸回りの回転角を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
まず、図１から図３を参照して、本実施の形態に係る製造方法によって製造される操舵装置としての後輪操舵装置１００について説明する。
【００１４】
後輪操舵装置１００は、車両に搭載され、駆動源としての電動モータ７の回転力をロッド１に伝達してロッド１を軸方向に移動させ、このロッド１の移動に応じて車両の後輪（図示省略）を操舵するものである。つまり、後輪操舵装置１００は、電動モータ７の回転力をロッド１の軸方向への移動に変換することによって後輪を操舵するものである。
【００１５】
ロッド１は、両端に設けられた一対の軸受２４によって軸方向へ移動可能に支持される。ロッド１の両端には、ボールジョイント２５を介してタイロッド２６が連結され、それぞれ左右の後輪を操舵可能である。
【００１６】
電動モータ７は、ハウジング２の側部のフランジ部２ａに固定され、電動モータ７の出力軸にはピニオンギヤ３（図２参照）が連結される。本実施形態では、ピニオンギヤ３はロッド１と平行に延在するため、省スペース化が可能である。電動モータ７は、コントローラ（図示省略）によって制御される。
【００１７】
コントローラは、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭなどをＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって後輪操舵装置１００の制御が実現される。
【００１８】
ハウジング２の内部には、軸受６を介して軸中心に回転自在に支持されたギヤホイール４が収装される。ギヤホイール４は、小径部４ａと大径部４ｂとを有する略円筒状の部材であり、小径部４ａが軸受６を介して支持される。
【００１９】
ギヤホイール４の大径部４ｂの端面外縁にはウォームギヤ５が環状に形成され、ウォームギヤ５はピニオンギヤ３と噛み合っている。このように、ギヤホイール４とウォームギヤ５は一体に形成され、電動モータ７の回転力は、ピニオンギヤ３及びウォームギヤ５を介してギヤホイール４に伝達される。
【００２０】
ギヤホイール４は、ばね１１によってピニオンギヤ３と噛合する方向に付勢される。ばね１１によって、ピニオンギヤ３とウォームギヤ５との噛合におけるバックラッシ量が調整される。
【００２１】
ギヤホイール４の小径部４ａには、ギヤホイール４の中心軸とオフセットして形成され、小径部４ａの端面に開口部を有する深穴４ｄが形成される。深穴４ｄ内には、球面軸受（スフェリカルベアリング）２０が設けられる。
【００２２】
球面軸受２０は、その中心軸がギヤホイール４の中心軸とオフセットして設けられ、ギヤホイール４に支持される。球面軸受２０は、外周が深穴４ｄに保持される外輪２０ａの球面状の内周を、外周が球面状に形成された内輪２０ｂが揺動可能に、かつ軸回りに回転可能に設けられる軸受けである。外輪２０ａの内周面には、摩擦係数が低く、かつ耐摩耗性の高い樹脂が固着されている。内輪２０ｂの内周には、スタッドシャフト１７が固定される。
【００２３】
スタッドシャフト１７は、外周面がテーパ状に形成され、ロッド１の小径部１ａに形成されたテーパ状の貫通孔１ｂに挿入され、他端がナット１８を介してロッド１に連結される。このように、スタッドシャフト１７は、一端が球面軸受２０を介してギヤホイール４に支持されると共に、他端がロッド１に連結される。
【００２４】
スタッドシャフト１７は、ギヤホイール４の回転に伴ってロッド１の軸方向に移動すると共に、ギヤホイール４の回転によって生じるロッド１に対する球面軸受２０の中心軸の高さ方向（図５（ａ）中上下方向）の移動を吸収するように、ロッド１の中心軸との垂直を維持しながら揺動する。このとき、スタッドシャフト１７と連結されるロッド１は、スタッドシャフト１７の揺動に伴って軸回りに回転する。これらの動作については、後で詳細に説明する。
【００２５】
スタッドシャフト１７は、車両の後輪の中立状態において、ロッド１軸方向における中心軸の位置が、ギヤホイール４の中心軸の位置と一致するように配置される（図４に示す状態）。ここで、後輪の中立状態とは、後輪が車両の直進方向を向いている状態である。
【００２６】
一方、ギヤホイール４の大径部４ｂの軸中心には、大径部４ｂの端面に開口部を有する軸穴４ｃが形成され、シャフト１０が嵌入される。シャフト１０の先端部１０ａは、回転角検出器としてのロータリエンコーダ３０に連結される。
【００２７】
ロータリエンコーダ３０は、ギヤホイール４と一体として回転し、ギヤホイール４の回転角を検出する。ロータリエンコーダ３０は、ギヤホイール４の回転角に対応する信号をコントローラに出力する。ここでは、ロータリエンコーダ３０は、０Ｖから５Ｖまでの範囲の電圧を出力する。ロータリエンコーダ３０は、後輪の中立状態において、０Ｖから５Ｖまでの範囲の中心である２．５Ｖの電圧を出力するようにギヤホイール４に取り付けられる。つまり、後輪の中立状態において、ロータリエンコーダ３０の出力信号が信号出力範囲の中心になるように設定される。
【００２８】
次に、主に図４及び図５を参照して、後輪操舵装置１００の動作について説明する。
【００２９】
後輪操舵装置１００では、球面軸受２０の中心軸は、ギヤホイール４の中心軸から距離Ｐだけオフセットされて設けられている。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、後輪の中立状態では、ロッド１の軸方向におけるスタッドシャフト１７の中心軸の位置とギヤホイール４の中心軸の位置とは一致している。このとき、ギヤホイール４の中心軸と、スタッドシャフト１７の中心軸との相対角度、即ちギヤホイール４の中心軸に対するスタッドシャフト１７の傾斜角は、零度である（図４（ａ）に示す状態）。また、ギヤホイール４の中心軸と、ロッド１に形成された貫通穴１ｂの中心軸との相対角度、即ちギヤホイール４の中心軸に対するロッド１の回転角は、零度である。後輪の中立状態では、球面軸受２０の中心軸は、ロッド１の中心軸と垂直な方向にオフセットされて設けられる。
【００３１】
この状態から、後輪を操舵する場合には、電動モータ７の回転力がピニオンギヤ３及びウォームギヤ５を介してギヤホイール４に伝達される。ここでは、図５（ｂ）に示すように、ギヤホイール４が５０°回転する場合について説明する。
【００３２】
球面軸受２０の回転に伴ってスタッドシャフト１７の基端が回転すると、ロッド１は軸方向に移動する。
【００３３】
ここで、ギヤホイール４が回転すると、球面軸受２０も一体として回転する。このとき、球面軸受２０の中心軸はギヤホイール４の中心軸からオフセットされているため、球面軸受２０は、ギヤホイール４の回転に伴って、オフセット量を半径とする円弧状に移動する。ギヤホイール４が回転すると、球面軸受２０の円弧状の移動がスタッドシャフト１７を介してロッド１の直線移動に変換されるため、ギヤホイール４の回転角に対するロッド１のストローク量の変化は直線的に変化するのではなく、ギヤホイール４の回転角が小さいときには小さく、回転角が大きくなるにつれて大きくなるようなサインカーブ状に変化する。
【００３４】
上述したように、後輪操舵装置１００では、後輪の中立状態では、球面軸受２０の中心軸は、ロッド１の中心軸と垂直な方向にオフセットされて設けられる。これにより、左右にそれぞれ操舵した場合の球面軸受２０のストローク量は同一の変化をするため、左右に同じだけ操舵したときのロッド１のストローク量を同一にできる。
【００３５】
図５（ｂ）に示すように、ギヤホイール４が５０°回転すると、ロッド１は、軸方向に距離Ｒだけストロークする。このストロークの大きさは、ギヤホイール４に対する球面軸受２０のオフセットの大きさによって定まる。つまり、ロッド１の軸方向のストロークの大きさは、ギヤホイール４に対する球面軸受２０のオフセットの大きさと、ギヤホイール４の回転角の大きさとによって調整可能である。
【００３６】
また、図５（ａ）に示すように、ギヤホイール４が回転すると、球面軸受２０は、ロッド１の中心軸に対して高さ方向に移動する。この高さ方向の移動を吸収するべく、スタッドシャフト１７は、球面軸受２０の外輪２０ａに対して内輪２０ｂと一体に揺動する。スタッドシャフト１７が揺動すると、ロッド１は、スタッドシャフト１７の揺動に追従するように軸回りに回転する。このときのスタッドシャフト１７の傾斜角は角度Ｑであり、スタッドシャフト１７の傾斜に伴うロッド１の軸中心の回転角も同様に角度Ｑである。このように、スタッドシャフト１７の傾斜角とロッド１の軸中心の回転角とは、常に同一の角度である。
【００３７】
以上のように、後輪の中立状態においては、ロッド１の軸中心の回転角は零度であるが、ギヤホイール４が左右に回転すると、スタッドシャフト１７が傾斜し、ロッド１が軸回りに回転する。この傾斜角及び回転角の大きさは、ロッド１のストローク量の変化に対してサインカーブ状に増加する。
【００３８】
後輪を逆向きに操舵させる場合には、電動モータを上述した場合とは逆回転させることによって、ギヤホイール４を図５（ｂ）中時計回りに回転させ、ロッド１を図５（ｂ）中右方向に移動させる。
【００３９】
なお、後輪の操舵角は前輪と比べて大きくないため、ギヤホイール４の回転は回転角度が９０度程度の範囲内にて行われる。
【００４０】
以下、主に図６を参照して、後輪操舵装置１００の製造方法について説明する。
【００４１】
従来の後輪操舵装置１００の製造方法では、ロッド１を一方のストロークエンドから他方のストロークエンドまでストロークさせ、そのストロークの中心であるストローク中心を後輪の中立状態に設定していた。そして、ロッド１のストローク量をストローク中心に合わせた状態で、ロータリエンコーダ３０の出力信号が信号出力範囲の中心になるように設定し、ロータリエンコーダ３０をギヤホイール４に取り付けていた。そのため、ロッド１への貫通孔１ｂの加工公差などによってロッド１とスタッドシャフト１７との連結位置がばらついたときには、ロッド１がストローク中心にストロークしてもギヤホイール４の回転角が零でないことがあった。このストローク中心で、ロータリエンコーダ３０の出力信号を信号出力範囲の中心に設定すると、ロータリエンコーダ３０の示す中立状態の位置が、ギヤホイール４の回転角が零の位置と一致しないおそれがあった。そのため、左右に操舵してロータリエンコーダ３０からの出力に対するロッド１のストローク量を確認し、左右に操舵したときのストローク量に差がある場合には手直しが必要だった。図６では、理解を容易にするために、ギヤホイール４の回転角が零である位置とロッド１のストローク中心とのずれ量を大きく示しているが、実際には、実用上問題が生じない程度の微小なずれ量である。
【００４２】
従来の製造方法によって製造された後輪操舵装置１００は、後輪の中立状態におけるギヤホイール４の回転角が零でない場合には、左と右とにそれぞれ同じだけ操舵する命令をコントローラが出したときに、左に操舵した場合と右に同じだけ操舵した場合とでギヤホイール４の回転角が一致していても、ロッド１のストローク量が相違して、操舵時の車輪の舵角が一致しないおそれがあった。
【００４３】
これに対して本発明は、以下の製造方法で後輪操舵装置１００を製造するものである。
【００４４】
まず、ロッド１の軸方向へのストロークに伴うロッド１の軸回りの回転角を検出する（検出工程）。この検出工程においては、スタッドシャフト１７の傾斜角、又はスタッドシャフト１７の傾斜によって軸回りに回転するロッド１の回転角を検出するが、これらの角度は同一の大きさであるため、いずれか一方を検出すればよい。以下では、検出工程においてロッド１の回転角を検出する場合について説明する。
【００４５】
ロッド１の軸回りの回転角は、任意の位置で検出すればよく、ここでは、任意の二点においてロッド１のストロークに対するロッド１の軸回りの回転角を検出する。
【００４６】
次に、ロッド１の回転角又はスタッドシャフト１７の傾斜角が零となるロッド１のストロークを中立位置に設定する（中立位置設定工程）。ここで、中立位置とは、後輪の中立状態におけるロッド１のストローク位置のことである。
【００４７】
具体的には、ストローク中心設定工程では、ロッド１の任意のストロークに対するロッド１の回転角の特性線図を作成し、この特性線図に基づいてロッド１のストローク位置を中立位置に設定する。この特性線図は、図６に示したグラフ図である。図６に示すロッド１の回転角の変化を示すサインカーブ状のグラフ図は、後輪操舵装置１００の設計値によって決定される固有の形状を有する曲線である。つまり、同一の後輪操舵装置１００であれば、同一の形状の曲線になる。このように、特性線図は、後輪操舵装置１００の設計値によって曲線の形状が決定され、ロッド１に対する貫通孔１ｂの加工公差などによって、製造された固体毎に曲線の横軸上の位置が相違する。
【００４８】
ここで、任意の二点におけるロッド１のストローク量に対するロッド１の回転角の大きさが定まれば、このサインカーブ状の曲線のグラフ図上の位置が定まることとなる。
【００４９】
中立位置設定工程では、特性線図を微分して傾きが零となるロッド１のストローク位置を求めている。これにより、サインカーブ状の特性線図のうち傾きが零になる位置、即ちロッド１の回転角が零になる位置が演算される。これにより、検出工程で検出した任意の二点におけるロッド１のストロークに対する回転角の大きさによって、ロッド１の回転角が零になる位置がストローク中心からどれだけずれているかが演算される。
【００５０】
次に、ロッド１が中立位置にストロークした状態で、ロータリエンコーダ３０のの出力信号を、その信号出力範囲の中心に設定する（検出器中心設定工程）。ロータリエンコーダ３０は、検出器中心設定工程で設定された状態でギヤホイール４に取り付けられる。
【００５１】
後輪操舵装置１００では、コントローラは、ロータリエンコーダ３０の出力信号が信号出力範囲の中心値である位置において後輪が中立状態であると判定し、ロータリエンコーダ３０の信号に基づいて電動モータ７を制御する。つまり、検出器中心設定工程では、後輪操舵装置１００の制御上の中立位置を決定している。検出器中心設定工程では、ロッド１の軸回りの回転角からギヤホイール４の回転角が零である位置を演算して中立位置に設定し、その中立位置でギヤホイール４にロータリエンコーダ３０を取り付ける。よって、ロッド１の中立位置とギヤホイール４の回転角が零である位置とを一致させることができ、左に操舵した場合と右に同じだけ操舵した場合とでロッド１のストローク量を同一にし、操舵時の車輪の舵角を一致させることが可能である。したがって、左右に操舵したときのロータリエンコーダ３０からの出力に対するロッド１のストローク量の相違に対して従来行われていたような手直しは不要となる。
【００５２】
以上の実施の形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【００５３】
本発明では、ロッド１のストロークに伴うスタッドシャフト１７の傾斜角、又はスタッドシャフト１７の傾斜によって軸回りに回転するロッド１の回転角を検出し、検出された値が零となるロッド１のストロークを中立位置に設定し、ロッド１が中立位置にストロークした状態でギヤホイール４の回転角を検出するためのロータリエンコーダ３０を装着する。よって、ロッド１の中立位置とギヤホイール４の回転角が零である位置とを一致させることができる。
【００５４】
したがって、左に操舵した場合と右に同じだけ操舵した場合とでロッド１のストローク量を同一にし、操舵時の車輪の舵角を一致させることが可能であり、ロータリエンコーダ３０からの出力に対するロッド１のストローク量の相違に対する手直しは不要となる。
【００５５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、車両の車輪を操舵する操舵装置を製造する方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００  後輪操舵装置
１      ロッド
２      ハウジング
３      ピニオンギヤ
４      ギヤホイール
５      ウォームギヤ
６      軸受
７      電動モータ
１０    シャフト
１７    スタッドシャフト
１８    ナット
２０    球面軸受
２０ａ  外輪
２０ｂ  内輪
３０    ロータリエンコーダ
【図１】
2011189782.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011189782.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011189782.tif 000007
【図６】
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