(57)【要約】【課題】スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容可能な操舵装置を提供する。【解決手段】操舵装置１００は、タイヤハウス７内に配置されたショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１と、タイヤハウス７内で、ピストンロッド１０１とタイヤハウス７とを連結する継手機構９と、転舵用の出力軸１３（回転軸）に動力を伝達し、当該出力軸１３を回動させるモータ１１（駆動源）と、を備え、継手機構９は、ピストンロッド１０１を揺動自在に軸支する第一継手（球面軸受３０）と、第一継手を収容し、出力軸１３を揺動自在に支持するための第二継手（等速ジョイント４０）とを備え、第一継手と第二継手とは、同心配置されている。【選択図】図３
2019206234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のタイヤハウス内に配置されたショックアブソーバのピストンロッドと、
前記タイヤハウス内で、前記ピストンロッドと前記タイヤハウスとを連結する継手機構と、
転舵用の回転軸に動力を伝達し、当該回転軸を回動させる駆動源と、を備え、
前記継手機構は、前記ピストンロッドを揺動自在に軸支する第一継手と、前記第一継手を収容し、前記回転軸を揺動自在に支持するための第二継手とを備え、
前記第一継手と前記第二継手とは、同心配置されている
操舵装置。
【請求項２】
前記駆動源は、前記第一継手及び前記第二継手に対して同一平面上に配置されている
請求項１に記載の操舵装置。
【請求項３】
前記回転軸、前記継手機構及び前記駆動源は前記タイヤハウス内に配置されている
請求項１または２に記載の操舵装置。
【請求項４】
ストラット式サスペンション機構を搭載した前記車両に用いられる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操舵装置においては、操舵の回転軸となるシャフトを駆動するモータが車体に設置された操舵装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この操舵装置は、左右の転舵輪を独立して転舵している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１０６５２４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、シャフトは歳差運動を行うが、この歳差運動を許容するための構造が大型になっており、車体内のスペースを消費しているのが実状である。
【０００５】
本発明は、スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容することができる操舵装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る操舵装置は、車両のタイヤハウス内に配置されたショックアブソーバのピストンロッドと、タイヤハウス内で、ピストンロッドとタイヤハウスとを連結する継手機構と、転舵用の回転軸に動力を伝達し、当該回転軸を回動させる駆動源と、を備え、継手機構は、ピストンロッドを揺動自在に軸支する第一継手と、第一継手を収容し、回転軸を揺動自在に支持するための第二継手とを備え、第一継手と第二継手とは、同心配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容可能な操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係る操舵装置の要部構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態に係る操舵装置の要部構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態に係るユニット部の概略構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態に係るユニット部であって歳差運動を行っている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
【００１１】
本実施の形態に係る操舵装置１００は、例えば、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置である。図１は、実施の形態に係る操舵装置１００の要部構成を示す模式図である。図２は、実施の形態に係る操舵装置１００の要部構成を示す概念図である。なお、出力軸１３の軸方向を基準にして、タイヤハウス７側を上方、地面側を下方とする。
【００１２】
図１及び図２に示すように、操舵装置１００は、転舵輪１に取り付けられたナックル２と、ボールジョイント３を介してナックル２の下部に連結されたロアアーム４と、ナックル２の上部にクランプ５を介して連結されたストラット６と、を備えている。ストラット６は、車両のタイヤハウス７内に配置されており、当該タイヤハウス７で支持されている。タイヤハウス７は、車体における、ホイールハウスを形成する部位のことである。つまり、ストラット６は、ホイールハウス内に配置されているとも言える。ストラット６は、ユニット部８と、ユニット部８をタイヤハウス７に対して連結する継手機構９とを備えている。
【００１３】
図３は、実施の形態に係るユニット部８の概略構成を示す断面図である。なお、図３では、ショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１にはハッチングを施しておらず、平面図となっている。図３に示すように、ユニット部８は、ショックアブソーバ１０（図２参照）と、モータ１１と、減速機１２と、出力軸１３を備えており、これらがユニット化されている。「ユニット化」とは、構成部品（コンポーネント）を接続してアッセンブリーを形成することを意味する。
【００１４】
ショックアブソーバ１０は、ピストンロッド１０１と、ピストンロッド１０１を進退自在に保持するシリンダ１０２（図２参照）とを備えている。ピストンロッド１０１の上端部は、継手機構９に対して連結されている。また、ピストンロッド１０１の下端部にはピストン１０３（図１参照）が取り付けられており、シリンダ１０２内を当該ピストン１０３が摺動することで、減衰力が発生する。
【００１５】
シリンダ１０２の上端部からは、ピストンロッド１０１が上方に向けて突出している。シリンダ１０２は、ピストンロッド１０１の下端部及びピストン１０３を上下方向にスライド自在に収容している。また、シリンダ１０２は、ピストンロッド１０１及びピストン１０３を回転自在に保持している。シリンダ１０２の中間位置には、全周にわたって外方に延設された支持部１０４（図２参照）が設けられており、この支持部１０４と出力軸１３との間にはバネ１４が介在している。バネ１４はコイルばねであり、その内方にピストンロッド１０１及びシリンダ１０２が配置されている。
【００１６】
また、シリンダ１０２と、出力軸１３とは、例えばボールスプラインなどのスプラインを介して連結されている。これにより、シリンダ１０２は、出力軸１３に対する軸方向の相対位置が変動するとともに、出力軸１３の回転に追従して回転することになる。ここで、バネ１４の上端部は出力軸１３に固定されており、バネ１４の下端部は支持部１０４に固定されている。このため、バネ１４は、出力軸１３及びシリンダ１０２の回転に追従して回転することになる。
【００１７】
シリンダ１０２の下端部は、クランプ５を介してナックル２が連結されている。これにより、出力軸１３の回転が、シリンダ１０２及びナックル２を介して転舵輪１に伝達される。つまり、出力軸１３は、転舵用の回転軸の一例である。
【００１８】
モータ１１は、出力軸１３を回転させる駆動源である。モータ１１は、出力軸１３に対して直列に配置されるように、当該出力軸１３とともにユニット化されている。モータ１１は、ステータハウジング１５と、ロータハウジング１６と、コイル１７と、磁石１８とを備えている。
【００１９】
ステータハウジング１５は、継手機構９に対して連結されている。具体的には、ステータハウジング１５の上端部の中央には、継手機構９が収容される収容凹部１５１が設けられている。ステータハウジング１５は、収容凹部１５１の内周面をなす内周壁部１５２と、内周壁部１５２の外方に配置された外周壁部１５３とを備えている。この内周壁部１５２及び外周壁部１５３とは、下端部が開放した筒状の空間を形成している。この空間内に、コイル１７と、磁石１８と、ロータハウジング１６とが配置されている。この空間内において、外周壁部１５３には、周方向に沿って複数のコア１９が配置されており、この複数のコア１９のそれぞれにコイル１７が巻回されている。ステータハウジング１５の下端部の内部には、例えばクロスローラベアリングなどの軸受２３を介して出力軸１３が外周壁部１５３に対して回転自在に収容されている。
【００２０】
内周壁部１５２には、継手機構９が連結されている。これにより、ステータハウジング１５は、タイヤハウス７に対して揺動自在となっているが、回転が規制されている。内周壁部１５２における中間位置には、収容凹部１５１の底部が設けられている。具体的には、収容凹部１５１の底部は、内周壁部１５２から経方向内側に向かって延設されている。この収容凹部１５１の底部には、ピストンロッド１０１が回転自在に貫通している。内周壁部１５２における下端部は、収容凹部１５１の底部から下方に突出しており、ピストンロッド１０１の全周に対して間隔をあけて配置されている。
【００２１】
ロータハウジング１６は、略筒状のハウジングであり、ステータハウジング１５に対して回転自在に保持されている。具体的には、ロータハウジング１６は、略筒状に形成されており、大径部１６１と、小径部１６２とを備えている。
【００２２】
大径部１６１は、小径部１６２よりも内径及び外径が大きな部位である。大径部１６１の内方には、ステータハウジング１５の内周壁部１５２が収容されている。大径部１６１の外周面には、コイル１７及びコア１９に対向する位置に複数の磁石１８が周方向に配列されている。
【００２３】
小径部１６２は、大径部１６１よりも下方に位置する部位であり、ピストンロッド１０１が貫通している。ピストンロッド１０１は、一対の軸受１６３、１６３を介して小径部１６２に対して回転自在に支持されている。これにより、コイル１７に電流が供給されて、磁石１８との間に磁界が発生すると、ロータハウジング１６がピストンロッド１０１に対して回転することになる。
【００２４】
小径部１６２の上端部には、上方に突出した円筒状の突出部１６４が設けられている。突出部１６４は、ステータハウジング１５の内周壁部１５２の下端部に対して径方向で隙間をあけて対向している。つまり、突出部１６４と内周壁部１５２の下端部とは、二重環状となっている。突出部１６４と、内周壁部１５２の下端部とがなす隙間には、回転センサの一例であるレゾルバ２０が設けられている。具体的には、レゾルバ２０のステータ２１が内周壁部１５２の内周面に取り付けられており、ロータ２２が突出部１６４の外周面に取り付けられている。
【００２５】
減速機１２は、ロータハウジング１６の回転を減速して出力軸１３に伝達する装置である。つまり、減速機１２を介することで、モータ１１は、継手機構９よりも転舵輪１側で、出力軸１３に動力を伝達する。減速機１２としては、例えばハーモニックドライブ（登録商標）などの波動減速機、サイクロイド減速機等が挙げられる。減速機１２のサーキュラスプライン１２１は出力軸１３に固定されている。また、減速機１２のウェーブジェネレータ１２２は、ロータハウジング１６の小径部１６２に固定されている。減速機１２は、小径部１６２からウェーブジェネレータ１２２に入力された回転をフレクスプライン１２３により減速させて、サーキュラスプライン１２１から出力軸１３に出力する。
【００２６】
出力軸１３は、減速機１２によって減速されたモータ１１の回転を、バネ１４及びシリンダ１０２に出力する回転軸である。具体的には、出力軸１３は、ロータハウジング１６の小径部１６２を収容する収容部１３１と、シリンダ１０２に対してスプラインを介して連結された本体部１３２とを一体的に備えている。
【００２７】
収容部１３１は、上部が開放された円筒状に形成されており、その内部にロータハウジング１６の小径部１６２及び減速機１２が収容されている。収容部１３１の内周面には、減速機１２のサーキュラスプライン１２１が固定されている。収容部１３１は、ステータハウジング１５の下端部の内部に、外周壁部１５３に対して回転自在に収容されている。
【００２８】
本体部１３２は、基台部１３３と、筒部１３４とを備えている。基台部１３３は、円板状に形成されており、その上面には収容部１３１が固定されていて、下面には筒部１３４が固定されている。基台部１３３には、ピストンロッド１０１が貫通している。基台部１３３の上面には、ピストンロッド１０１を囲む凹部１３５が形成されている。この凹部１３５内には、ピストンロッド１０１を回転自在に軸支する軸受１３６が設けられている。この軸受１３６によって、出力軸１３は、ピストンロッド１０１に対して回転自在となっている。基台部１３３の下面には、バネ１４の上端部が固定されている。
【００２９】
筒部１３４は、円筒状に形成されており、その内部にシリンダ１０２が収容されている。筒部１３４と、シリンダ１０２とは、上述したようにスプラインを介して連結されている。これにより、シリンダ１０２は、筒部１３４に対する軸方向の相対位置が変動するとともに、筒部１３４の回転に追従して回転することになる。
【００３０】
継手機構９は、ピストンロッド１０１及びステータハウジング１５とを、タイヤハウス７に対して連結する継手である。具体的には、継手機構９は、ピストンロッド１０１を揺動自在に支持する第一継手と、ステータハウジング１５を介して出力軸１３を揺動自在に支持する第二継手とを備えている。第一継手としては、例えば、球面軸受またはボールジョイントが挙げられる。第二継手としては、例えば等速ジョイントが挙げられる。本実施の形態では、第一継手を球面軸受３０とし、第二継手を等速ジョイント４０として説明する。球面軸受３０と等速ジョイント４０とは同心配置されている。同心配置とは、球面軸受３０の回転中心と、等速ジョイント４０の回転中心とが略一致となる配置である。「略一致」には、完全に一致していることだけでなく、数％の誤差を含んで一致する場合も含まれる。図３では、球面軸受３０の回転中心及び等速ジョイント４０の回転中心を点Ｐで示している。
【００３１】
球面軸受３０は、軸受ハウジング３１に組み込まれた玉（図示省略）を有している。玉は、球状の軸受面を有しており、軸受ハウジング３１は、玉の軸受面に対応する相補的な球状のハウジング軸受面を有している。軸受面とハウジング軸受面とが相互に滑ることで、軸受ハウジング３１が玉に対して自在に動作するようになっている。軸受ハウジング３１にはピストンロッド１０１が連結されており、玉には支持軸５０が連結されている。支持軸５０は、防振材６０を介してタイヤハウス７に固定されている。
【００３２】
この球面軸受３０によりピストンロッド１０１は、支持軸５０に対して揺動及び回転することが可能となっている。つまり、ピストンロッド１０１は、支持軸５０に対して歳差運動することが可能となっている。このように、支持軸５０に対するピストンロッド１０１の歳差運動（すりこぎ運動）は、球面軸受３０によって許容されている。球面軸受３０は、ピストンロッド１０１を歳差運動自在に支持する部位である。ここで、歳差運動とは、傾いて回っている例えばコマの芯棒に見られる、すりこぎのような円錐運動のことである。
【００３３】
等速ジョイント４０は、外側ジョイント部材４１と、内側ジョイント部材４２と、複数のボール４３とを備えている。
【００３４】
外側ジョイント部材４１は、ステータハウジング１５の収容凹部１５１内に固定されている。外側ジョイント部材４１は、環状に形成されており、その内周面が凹球面状となっている。
【００３５】
内側ジョイント部材４２は、台座４４と、軸部４５とを一体的に備えている。台座４４は、防振材６０を介して支持軸５０とともにタイヤハウス７に固定されている。台座４４には、支持軸５０が貫通した状態で固定されている。
【００３６】
軸部４５は、台座４４の中央部から下方に向けて突出している。軸部４５の下面には、球面軸受３０の軸受ハウジング３１を収容する凹部４６が形成されている。軸部４５の下端部における外周面は、凸球面状に形成されている。この外周面は、外側ジョイント部材４１の内周面に対応する相補的な球状面となっている。軸部４５の下端部における外周面と、外側ジョイント部材４１の内周面とが相互に滑ることで、外側ジョイント部材４１が内側ジョイント部材４２に対して自在に動作するようになっている。
【００３７】
複数のボール４３は、外側ジョイント部材４１の周方向所定の位置に形成された複数の保持孔４９のそれぞれに配置されている。これにより、複数のボール４３は、外側ジョイント部材４１によって回転可能に保持されている。複数のボール４３は、外側ジョイント部材４１と内側ジョイント部材４２との相対動作を阻害しないように外側ジョイント部材４１に取り付けられている。複数のボール４３は、ステータハウジング１５の収容凹部１５１の内周面に形成された内周溝１５４に配置されている。これにより、モータ１１の回転に基づく反力が等速ジョイント４０に作用しない。
【００３８】
この等速ジョイント４０によって、モータ１１及びステータハウジング１５は、支持軸５０に対して揺動することが可能となっている。つまり、モータ１１及び出力軸１３は、支持軸５０に対して歳差運動することが可能となっている。このように、支持軸５０に対するモータ１１及び出力軸１３の歳差運動（すりこぎ運動）は、等速ジョイント４０によって許容されている。等速ジョイント４０は、出力軸１３を歳差運動自在に支持するための部位である。
【００３９】
図４は、実施の形態に係るユニット部８であって歳差運動を行っている状態を示す断面図である。図４では、歳差運動を行っていない状態でのモータ１１及び出力軸１３の外形を破線Ｌ１で示している。また、図４では、歳差運動を行っていない状態でのピストンロッド１０１の軸心を一点鎖線Ｌ２で示している。
【００４０】
図４に示すように、モータ１１及び出力軸１３は、等速ジョイント４０によって歳差運動を行う。具体的には、モータ１１及び出力軸１３は、点Ｐを中心にして支持軸５０に対して傾いた状態で回転する。同様に、ピストンロッド１０１は、球面軸受３０によって歳差運動を行う。具体的には、ピストンロッド１０１は、点Ｐを中心にして支持軸５０に対して傾いた状態で回転することになる。モータ１１、出力軸１３及びピストンロッド１０１は、同時に歳差運動を行うが、モータ１１を起因とした出力軸１３の回転は、歳差運動には影響しない。
【００４１】
以上のように、本実施の形態に係る操舵装置１００は、タイヤハウス７内に配置されたショックアブソーバ１０のピストンロッド１０１と、タイヤハウス７内で、ピストンロッド１０１とタイヤハウス７とを連結する継手機構９と、転舵用の出力軸１３（回転軸）に動力を伝達し、当該出力軸１３を回動させるモータ１１（駆動源）と、を備え、継手機構９は、ピストンロッド１０１を揺動自在に軸支する球面軸受３０（第一継手）と、球面軸受３０を収容し、出力軸１３を揺動自在に支持するための等速ジョイント４０（第二継手）とを備え、球面軸受３０と等速ジョイント４０とは、同心配置されている。
【００４２】
これによれば、ピストンロッド１０１を揺動自在に支持する球面軸受３０と、出力軸１３を揺動自在に支持するための等速ジョイント４０とが同心配置されているので、ピストンロッド１０１及び出力軸１３の歳差運動を許容した状態で、球面軸受３０と出力軸１３とを上下方向で近接配置することができる。つまり、継手機構９を小型化することができ、結果的に操舵装置１００を小型化することができる。したがって、スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容可能な操舵装置１００を提供することができる。
【００４３】
また、継手機構としてカルダンジョイントを用いた場合と比較してもガタツキを抑制することが可能である。
【００４４】
また、モータ１１は、球面軸受３０及び等速ジョイント４０に対して同一平面上に配置されている。
【００４５】
これによれば、モータ１１が、球面軸受３０及び等速ジョイント４０に対して同一平面上に配置されているので、モータ１１、球面軸受３０及び等速ジョイント４０を上下方向で近接配置することができる。したがって、操舵装置１００をより小型化することができる。
【００４６】
また、出力軸１３、継手機構９及びモータ１１はタイヤハウス７内に配置されている。
【００４７】
これによれば、継手機構が小型化されているので、タイヤハウス７内に出力軸１３、継手機構９及びモータ１１を配置することができる。これにより、タイヤハウス７内のスペースを有効活用することができる。
【００４８】
また、操舵装置１００は、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられている。
【００４９】
上述したように、ピストンロッド１０１の歳差運動と、出力軸１３の歳差運動との両者を許容する操舵装置１００であるために、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に対して好適に採用することができる。特に、ストラット式サスペンション機構は、当該機構の下端側に連結された転舵輪の傾動に応じて揺動可能に支持されることが好ましい。ストラット式サスペンション機構の支持構造には、種々のジョイントを採用することも考えられるが、限られたスペースに収容しなければならず、設置が困難となりうる。しかしながら、上述したように小型化された継手機構９を、ストラット式サスペンション機構の支持構造に採用すれば、当該支持構造を限られたスペース内に容易に収容することができる。
【００５０】
以上、本発明に係る操舵装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００５１】
例えば、上記の実施の形態では、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置を例示した。しかしながら、その他の方式のサスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置に対しても、本開示の特徴的な構成を適用することが可能である。その他の方式としては、ダブルウィッシュボーン式サスペンション機構などが挙げられる。
【００５２】
また、上記実施の形態では、モータ１１が球面軸受３０及び等速ジョイント４０に対して同一平面上に配置されている場合を例示した。しかしモータ１１は、球面軸受３０及び等速ジョイント４０に対して同一平面上に配置されていなくてもよい。
【００５３】
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、ショックアブソーバを有する操舵装置に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  転舵輪、２  ナックル、３  ボールジョイント、４  ロアアーム、５  クランプ、６  ストラット、７  タイヤハウス、８  ユニット部、９  継手機構、１０  ショックアブソーバ、１１  モータ（駆動源）、１２  減速機、１３  出力軸（回転軸）、１４  バネ、１５  ステータハウジング、１６  ロータハウジング、１７  コイル、１８  磁石、１９  コア、２０  レゾルバ、２１  ステータ、２２  ロータ、２３  軸受、３０  球面軸受（第一継手）、３１  軸受ハウジング、４０  等速ジョイント（第二継手）、４１  外側ジョイント部材、４２  内側ジョイント部材、４３  ボール、４４  台座、４５  軸部、４６  凹部、４９  保持孔、５０  支持軸、６０  防振材、１００  操舵装置、１０１  ピストンロッド、１０２  シリンダ、１０３  ピストン、１０４  支持部、１２１  サーキュラスプライン、１２２  ウェーブジェネレータ、１２３  フレクスプライン、１３１  収容部、１３２  本体部、１３３  基台部、１３４  筒部、１３５  凹部、１３６  軸受、１５１  収容凹部、１５２  内周壁部、１５３  外周壁部、１５４  内周溝、１６１  大径部、１６２  小径部、１６３  軸受、１６４  突出部
【図１】
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【図２】
2019206234.tif 000004
【図３】
2019206234.tif 000005
【図４】
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