(57)【要約】【課題】少ない部品点数でありながら、衝撃を和らげることができる車両用操舵装置を提供すること。【解決手段】車両を操舵するための操舵手段２０と、車両の転舵輪３５を転舵する転舵機構３０と、操舵手段２０及び転舵機構３０を連結させ又は切り離すクラッチ手段４０と、からなる車両用操舵装置１０において、クラッチ手段４０が有するロックホイール８１は、ハブ部８３と、このハブ部８３から外周に向かって延びるスポーク部８４と、これらのスポーク部８４の先端に形成される円筒状の周壁部８５と、からなり、スポーク部８４の先端は、周壁部８５の上端面のみと繋がれていることを特徴とする車両用操舵装置１０。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が車両を操舵するための操舵手段と、前記車両の転舵輪を転舵する転舵機構と、これらの操舵手段及び転舵機構を機械的に連結させ又は切り離すクラッチ手段と、からなる車両用操舵装置において、
前記転舵機構は、両端に前記転舵輪が取り付けられていると共に前記転舵輪の間にラックが形成されているラック軸と、前記ラックに噛み合うピニオンが形成されているピニオン軸とを有し、
前記クラッチ手段は、
前記ピニオン軸に支持され、前記操舵手段及び転舵機構が切り離されている状態において、前記運転者の操舵により空回りする被係合部材と、
この被係合部材に係合することにより、前記被係合部材の空回りを強制的に止め、前記操舵手段及び転舵機構を機械的に連結させる係合部材と、を有し、
前記被係合部材は、前記ピニオン軸に支持されているハブ部と、このハブ部から外周に向かって延びるスポーク部と、これらのスポーク部の先端に形成されていると共に前記ピニオン軸に対して同心軸上に配置されている円筒状の周壁部と、からなり、
前記周壁部には、前記係合部材が係合する被係合穴が形成され、
前記周壁部の一端面には、前記スポーク部の先端のみが直接に繋がれていることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転舵機構に対して操舵手段が機械的に切り離されている、車両用操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用操舵装置として、転舵輪を転舵する転舵機構に対して、運転者が操舵するための操舵手段が機械的に切り離されている、いわゆるステア・バイ・ワイヤ方式のものが知られている。このような車両用操舵装置には、非常時に、操舵手段を転舵機構に機械的に連結するためのクラッチ手段が備えられているものがある。このような車両用操舵装置に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。
【０００３】
特許文献１の図１１に示されるような、車両用操舵装置は、操舵手段と転舵機構との間にクラッチ手段が配置されてなる。このクラッチ手段には、遊星歯車機構が利用されている。より具体的には、操舵手段が転舵機構に対して、遊星歯車機構を介して連結されている。太陽歯車の同軸上には、円筒状の回転体が設けられ、この回転体の周壁部には、表面に弾性部材が貼り付けられた凹部が形成されている。また、この凹部に係合可能であり、凹部に係合することにより太陽歯車の回転を止める凸部がハウジングに取り付けられている。凸部の表面にも、弾性部材が貼り付けられている。
【０００４】
操舵手段を転舵機構に、機械的に連結させる場合には、凹部に凸部を係合させる。これにより、太陽歯車が固定され、遊星キャリアが減速されて回転する。この結果、操舵手段の操舵力が直接的に転舵機構に伝わることとなる。凹部及び凸部に弾性部材が貼り付けられているため、凸部が凹部に係合する際に発生し得る衝撃を和らげることができる。
【０００５】
しかし、弾性部材を設けたことにより、部品点数が嵩むこととなる。この点について、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０６７２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、少ない部品点数でありながら衝撃を和らげることができる車両用操舵装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１による発明によれば、運転者が車両を操舵するための操舵手段と、前記車両の転舵輪を転舵する転舵機構と、これらの操舵手段及び転舵機構を機械的に連結させ又は切り離すクラッチ手段と、からなる車両用操舵装置において、
前記転舵機構は、両端に前記転舵輪が取り付けられていると共に前記転舵輪の間にラックが形成されているラック軸と、前記ラックに噛み合うピニオンが形成されているピニオン軸とを有し、
前記クラッチ手段は、
前記ピニオン軸に支持され、前記操舵手段及び転舵機構が切り離されている状態において、前記運転者の操舵により空回りする被係合部材と、
この被係合部材に係合することにより、前記被係合部材の空回りを強制的に止め、前記操舵手段及び転舵機構を機械的に連結させる係合部材と、を有し、
前記被係合部材は、前記ピニオン軸に支持されているハブ部と、このハブ部から外周に向かって延びるスポーク部と、これらのスポーク部の先端に形成されていると共に前記ピニオン軸に対して同心軸上に配置されている円筒状の周壁部と、からなり、
前記周壁部には、前記係合部材が係合する被係合穴が形成され、
前記周壁部の一端面には、前記スポーク部の先端のみが直接に繋がれていることを特徴とする車両用操舵装置。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る車両用操舵装置では、周壁部の一端面には、スポーク部の先端のみが直接つながれている。
【００１０】
通常、中心から外周に向かって延びる複数のスポーク部の先端は、互いに接続され、円環状に形成されている。そして、円環状に形成されている円環部の周縁から、軸方向に向かって周壁部が延びる。このことにより、円環状の部位と周壁部との境界には、コーナ部が連続して形成されている。
【００１１】
この点、本発明においては、スポーク部の先端が周壁部の一端面に対して、直接に繋がれている。即ち、円環部及びコーナ部を経ることなく、スポーク部の先端が直接、周壁部の一端面に繋がれている。このため、本発明における被係合部材は、円環部及びコーナ部を有する被係合部材に対して、剛性が弱い。このため、係合部材が被係合穴に係合された場合には、被係合部材は、容易に弾性変形する。被係合部材が弾性変形することにより、係合部材が被係合穴に係合した際に生ずる衝撃を和らげることができる。即ち、本発明においては、被係合部材を容易に弾性変形する構造とすることにより、係合部材が被係合穴に係合した際に生ずる衝撃を和らげている。衝撃を和らげるための部品を付加する必要がないため、部品点数の増加を防止しつつ、衝撃を和らげることができる車両用操舵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例による車両用操舵装置の模式図である。
【図２】図１に示された車両用操舵装置に用いられている遊星歯車機構の模式図である。
【図３】図２に示された遊星歯車機構の断面図である。
【図４】図３に示されたクラッチ手段により転舵機構が操舵手段から切り離されている状態を説明する図である。
【図５】図３に示されたクラッチ手段により転舵機構が操舵手段に連結されている状態を説明する図である。
【図６】図３に示された被係合部材が係合部材により係合された状態を説明する図である。
【図７】図３に示された被係合部材の平面図である。
【図８】図７の８−８断面図である。
【図９】従来技術による被係合部材が係合部材により係合された状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図１に示すように、車両用操舵装置１０は、運転者が操舵するための操舵手段２０と転舵輪３５を転舵する転舵機構３０との間にクラッチ手段４０を配置することにより、通常時において操舵手段２０と転舵機構３０とが切り離されており、ステアリングハンドル２１の操舵量に応じて転舵用アクチュエータ３８を作動させ、転舵輪を転舵する方式の、いわゆるステア・バイ・ワイヤ式（steer-by-wire、略称「ＳＢＷ」）の車両用操舵装置である。
【００１４】
この、車両用操舵装置１０の操舵機構２０は、運転手が操作するステアリングハンドル２１と、ステアリングハンドル２１に連結した入力軸２２と、この入力軸２２に対向して配置され入力軸２２に発生する操舵トルクを検出する操舵トルクセンサ３２と、この操舵トルクセンサ３２と同様に入力軸に対向して配置されステアリングハンドル２１の操舵角を検出する操舵角センサ２３と、ステアリングハンドル２１に対して操舵反力（反力トルク）を発生する反力モータ２４と、反力モータ２４の回転角を検出するモータ回転角センサ２５と、操舵反力を入力軸２２に伝達する反力伝達機構２６とからなる。反力モータ２４には、電動モータを用いることができる。
【００１５】
反力伝達機構２６は、ウォームギア機構からなる。詳細には、反力モータ２４のシャフトに設けたウォーム２７と、ウォーム２７に噛み合わせ、入力軸２２を中心軸としたウォームホイール２８とからなる。
【００１６】
転舵機構３０は、入力軸２２の下端部に遊星歯車機構６０を介して連結されているピニオン軸３１と、このピニオン軸３１にラック・アンド・ピニオン機構３３を介して配置されているラック軸３４と、ラック軸３４の両端に左右の転舵輪３５，３５（例えば前輪）を連結するタイロッド３６，３６及びナックル３７，３７と、ラック軸３４を軸方向に往復運動させる転舵用アクチュエータ３８と、ピニオン軸３１の回転角を検出するピニオン軸回転角センサ５１と、ラック軸３４の位置を検出するラック軸位置センサ５２とからなる。
【００１７】
ラック・アンド・ピニオン機構３３は、ピニオン軸３１に形成したピニオン５３とラック軸３４に形成されたラック５４とからなる。
【００１８】
転舵用アクチュエータ３８は、転舵用動力を発生する転舵動力モータ５５と、転舵用動力をラック軸３４に伝達する転舵動力伝達機構５６とからなる。転舵動力モータ５５には、電動モータを用いることができる。
【００１９】
転舵動力伝達機構５６は、転舵動力モータ５５のシャフトに取り付けられている駆動プーリ５７と、ラック軸３４を中心軸とする従動プーリ５８と、これらの駆動プーリ５７及び従動プーリ５８間に架けられるベルト５９とからなる。従動プーリ５８の内径面にはねじ山が刻まれており、ラック軸３４の外径面には、このねじ山と対応するねじ山が刻まれている。従動プーリ５８が軸方向に固定された状態で回転すると、ラック軸３４は軸方向に移動する。
【００２０】
入力軸２２は、複数の軸部材２２ａと、軸部材２２ａ同士を角度をつけて連結できる自在継手２２ｂとからなる。操舵機構２０の入力軸２２と転舵機構３０のピニオン軸３１との間には、クラッチ手段４０が配置されている。クラッチ手段４０は、遊星歯車機構６０（減速機構６０）とサンギア６１（図２参照）をロック又はアンロックすることにより入力軸２２とピニオン軸３１との連結又は切り離しを行うロック機構８０とからなる。
【００２１】
制御部７１は、操舵角センサ２３、モータ回転角センサ２５、操舵トルクセンサ３２、ピニオン軸回転角センサ５１、ラック軸位置センサ５２からそれぞれ検出信号を受けるとともに、車両の走行速度を検出する車速センサ７２、ヨー角速度（ヨー運動の角速度）を検出するヨーレートセンサ７３、車両の加速度を検出する加速度センサ７４、その他の各種センサ７５からそれぞれ検出信号を受けて、反力伝達機構２６、転舵用アクチュエータ３８及びロック機構８０に制御信号を発するものである。
次に遊星歯車機構６０の詳細について、図２〜図５に基づき説明する。
【００２２】
図２及び図３に示されるように、遊星歯車機構６０は、中心の太陽歯車６１（第２回転体６１）に複数個（本実施例では３個）の遊星歯車６２（伝動部６２）を噛み合わせ、これらの遊星歯車６２に内歯車６３（第１回転体６３）を噛み合わせ、個々の遊星歯車６２の軸の中心をキャリア６４で結んだ構成である。太陽歯車６１、内歯車６３及びキャリア６４は、ピニオン軸３１の中心上に配置されている。ピニオン軸３１は、太陽歯車６１を相対回転可能に支持している。
【００２３】
複数個の遊星歯車６２は、太陽歯車６１を中心として等ピッチで円周状に配列されている。内歯車６３は入力軸２２に連結され、キャリア６４はピニオン軸３１に連結されている。
【００２４】
ロック機構８０は、太陽歯車６１と一体的に形成されたロックホイール８１と、このロックホイール８１をロックするためのソレノイド８２とからなる。ロック機構８０の詳細については、図６で説明する。
【００２５】
図４に示されるように、通常時においてソレノイド８２は、ロック信号Ｃｎを受けておらず、ロックホイール８１は回転可能な状態にある。ステアリングハンドル２１を操舵すると、入力軸２２を介して、内歯車６３が回転し、遊星歯車６２も回転する。ロックホイール８１は回転可能な状態にあるため、ロックホイール８１と一体の太陽歯車６１も回転可能な状態である。そのため、遊星歯車６２による回転力は、太陽歯車６１を回転させる。即ち、遊星歯車は自転するのみで、公転はせず、キャリア６４は回転しない。
【００２６】
このように通常状態においては、遊星歯車機構６０は開放状態（空回り状態）にある。ステアリングハンドル２１を操舵すると、図１に示された制御部（図１、符号７０）が転舵動力モータ５５を制御することで、転舵機構３０により、車両の走行状況に応じた最適な操舵特性で転舵輪３５，３５を転舵することができる。
【００２７】
その後、図５に示されるように、ロック信号Ｃｎが発せられると、ロックホイール８１の回転は規制される。ロックホイール８１と一体の太陽歯車６１も回転を規制された状態となる。太陽歯車６１は固定されているため、遊星歯車６２の回転は、遊星歯車６２そのものを太陽歯車６１の周りを周回させる力となる。即ち、ロック信号Ｃｎが発せられることにより、空回りが強制的に止められる。
【００２８】
このとき、遊星歯車６２は自転しつつ、公転もする。この公転によりキャリア６４は回転する。従って、ステアリングハンドル２１の操舵力を遊星歯車機構６０を介して転舵機構３０へ機械的に伝えて、転舵輪３５，３５を転舵することができる。
【００２９】
図６に示されるように、ロックホイール８１は、ロックホイール８１の基部となるハブ部８３と、このハブ部８３から外周に向かって延びる複数本のスポーク部（本実施例では３本）８４と、これらのスポーク部８４の先端に形成されていると共にピニオン軸（図３、符号３１）に対して同心軸上に配置されている円筒状の周壁部８５とからなる。周壁部８５には、プランジャ８７が係合するロック穴８６が形成されている。
【００３０】
ソレノイド８２はロック穴８６に向かって進出するプランジャ８７と、プランジャ８７が収納されるソレノイド本体８８と、ソレノイド本体８８に対し制御部（図１、符号７１）よりロック信号Ｃｎを伝達するリード線８９とからなる。また、ソレノイド本体８８は、フランジ９０を介して、ボルト９１により遊星歯車機構６０を保持しているハウジング９２に取り付けられている。
【００３１】
ロック信号Ｃｎが発せられていない場合、ソレノイド８２は、励磁状態にあり、プランジャ８７が後退している。そのため、ロックホイール８１は回転可能なアンロック状態にある。
【００３２】
一方で、何らかの要因によって操舵機構２０と転舵機構３０との間での電気的な接続が解除されたとき、又はイグニッションキースイッチをオフにしたときには、制御部（図１、符号７１）はロック信号Ｃｎを発する。ソレノイド８２はロック信号Ｃｎを受けると非励磁状態になり、プランジャ８７がロックホイール８１に向かい進出する。進出したプランジャ８７は、ロック穴８６に係合し、ロックホイール８１はロック状態となる。
【００３３】
ロックホイール８１をロックし、太陽歯車６１を停止状態にすることによって、遊星歯車機構６０は連結状態となる。すなわち、電気的な接続が解除されたときに、バックアップシステムに自動的に切り替わる。なお、この場合にモータ（図５、符号２４）は操舵反力を発生しない。
【００３４】
図７及び図８に示されるように、スポーク部８４の先端は、周壁部８５の上端面のみと繋がれている。以下、ロックホイール８１を、図９に示したロックホイール１００と比較しつつ、説明する。比較例において、ハブ部１０１の中心から外周に向かって延びる複数のスポーク部１０２の先端は、互いに接続され、円環状に形成されている。
【００３５】
そして、円環状に形成されている円環部１０３の周縁から、軸方向に向かって周壁部１０４が延びる。このことにより、円環部１０３と周壁部１０４との境界には、コーナ部１０５が連続して形成されている。この点、実施例によるロックホイール８１においては、スポーク部８４の先端が周壁部８５の上端面に対して、直接に繋がれている。
【００３６】
即ち、ロックホイール８１は、比較例によるロックホイール１００と比較すると、スポーク部８４とスポーク部８４の間における円環部１０３及びコーナ部１０５が肉抜きされている。このため、ロックホイール８１は、円環部１０３及びコーナ部１０５を有するロックホイール１００に対して、剛性が弱い。
【００３７】
再び、図６を参照する。ロック信号Ｃｎが発せられ、プランジャ８７が進出し、ロック穴（被係合穴）８６に係合すると、ロックホイール８１の形状は、衝撃により弾性変形し、瞬間的に真円ではなくなる。
【００３８】
このように、ロックホイール８１が弾性変形することにより、係合時に生ずる衝撃を和らげることができる。衝撃を和らげるための部品を付加する必要がないため、部品点数の増加を防止しつつ、衝撃を和らげることができる車両用操舵装置を提供することができる。また、ロックホイール８１のハブ部８３、スポーク部８４、周壁部８５は、一体的に形成しても、別体に形成した物をのちに接合してもよい。
【００３９】
尚、本発明に係る減速機構は、遊星歯車機構に搭載する例を基に説明したが、波動歯車機構等の他の歯車機構にも搭載することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の車両用操舵装置は、乗用車に好適である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…車両用操舵装置、２０…操舵手段、３０…転舵機構、３１…ピニオン軸、３４…ラック軸、３５…転舵輪、４０…クラッチ手段、８１…ロックホイール（被係合部材）、８２…ソレノイド（係合部材）、８３…ハブ部、８４…スポーク部、８５…周壁部、８６…ロック穴（被係合穴）
【図１】
2015089772.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015089772.tif 000009
【図８】
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【図９】
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